| Inizialmente presentato come accessorio a microscopia di scansione di traforo (STM), la microscopia atomica della forza (AFM) si è trasformata in in una tecnica avanzata ed estremamente apprezzata della sonda di scansione utilizzata largamente nella ricerca accademica ed industriale. Una funzionalità superiore del AFM - la visualizzazione ad alta definizione delle superfici - definisce la maggior parte delle sue applicazioni. Da una parte, i microscopi del AFM sono impiegati per la rappresentazione di diverse molecole e le manipolazioni degli oggetti del nanometro-disgaggio. D'altra parte, ampiamente sono fatti domanda per controllo di qualità in una serie di industrie dove il AFM è usato per le misure della rugosità di superficie e per esame quantitativo delle forme/profili delle strutture di superficie tecnologicamente importanti, quali i reticoli del CD e di DVD. Negli ultimi dieci anni, molti ricercatori che lavorano con la materia molle (oggetti e polimeri biologici) hanno riconosciuto l'importanza di questo metodo. le funzionalità del Nanometro-Disgaggio piccole quanto le diverse macromolecole, i loro assembly e le morfologie su più vasta scala, possono essere riconosciute facilmente nelle immagini del AFM. Inoltre, il fatto che la rigidezza delle sonde del AFM è comparabile alla rigidezza dei polimeri permette di distinguere le posizioni del campione con differenti beni meccanici. In questo modo, le varie componenti dei polimeri eterogenei possono essere identificate nelle immagini. Per molti anni, l'esame dei campioni del polimero con il AFM è stato eseguito alle circostanze ambientali e sotto i liquidi. Questi studi recentemente sono stati estendere alle temperature differenti. In questo modo, il AFM può essere usato per il video in situ dei mutamenti strutturali indotti dalle transizioni termiche e per visualizzazione delle trasformazioni della struttura causate da effetti rigonfi ed altri. Questa nota di applicazione presenta parecchie applicazioni del AFM del romanzo ai polimeri. Ottimizzazione degli Esperimenti del AFM Confrontato ad altre tecniche microscopiche, il AFM è ancora nella sua infanzia. Le capacità del AFM, particolarmente negli studi sui materiali molli, stanno espandendo continuamente con lo sviluppo in corso di strumentazione e l'esperienza pratica aumentante nei ricercatori. Gli sviluppi strumentali Recenti comprendono una progettazione degli azionatori più precisi e rivelatori più sensibili, nuovi modi di funzionamento e sonde specializzate. C'è specialmente egualmente stanza per ulteriore miglioramento di progettazione globale e, di abbassamento del microscopio della sua deriva termica. Nelle applicazioni pratiche del AFM, è affermato che la tecnica di rappresentazione di spillatura del modo è preferibile alla tecnica del modo di contatto. Secondo i bisogni della rappresentazione, le circostanze sperimentali dovrebbero essere regolato per il delineamento di alta risoluzione e delicato delle funzionalità di superficie o per visualizzazione ad alto contrasto delle componenti differenti dei sistemi eterogenei del polimero (polimero si mescola, copolimeri di blocco, compositi del polimero). Nel modo di spillatura, il livello delle interazioni della forza del suggerimento-campione è variato cambiando l'ampiezza della sonda d'oscillazione (A0) e l'ampiezza del punto vincente (ASP) come pure usando sonda con rigidezza differente. Per esempio, la rappresentazione della basso forza (spillatura leggera) è raggiunta applicando la morbidezza sonda (rigidezza in basso quanto 0,3 N/m), facendo uso di piccolo A0e di Aspvicino al A.0 Queste circostanze sono favorevoli per la rappresentazione non distruttiva e ad alta definizione dei materiali molli. Un buon criterio della spillatura dell'indicatore luminoso è la rappresentazione, a cui la fase della sonda d'interazione è vicina alla sua fase nell'oscillazione libera. Un'operazione alle forze elevate del suggerimento-campione, che possono essere raggiunte abbassando Asp, A aumentante0ed usando le sonde rigide, è ottimale per la rappresentazione composizionale di diverse componenti in materiali eterogenei. In molti casi, le diverse componenti sono distinte da contrasto differente nelle immagini di fase. Per la rappresentazione composizionale dei materiali a più componenti con le componenti gommose, il contrasto di fase più pronunciato è raggiunto solitamente alle circostanze di spillatura dure (A0= 80-100nm, Asp= 40-50nm, sonde con una rigidezza di ~40 N/m). Duro nella spillatura dei campioni del polimero con i livelli superiori gommosi, il suggerimento deprime i campioni e perfino penetra in loro sonda così che le strutture sotto la superficie. L'infiltrazione del suggerimento può raggiungere le centinaia di nanometri quando la rappresentazione dei campioni di gomma è eseguita con A0superiore a 100nm ed Asppiccolo quanto 5nm. Rappresentazione Ad Alta Definizione delle Strutture del Polimero Attualmente, la domanda di ultima risoluzione del AFM è ancora aperta. Dall'inizio, le immagini del AFM ottenute in modo di contatto hanno rivelato le grate cristallografiche delle superfici dei composti organici ed inorganici ma non potevano mostrare i difetti di disgaggio molecolari isolati (vera risoluzione molecolare). L'uso del modo oscillatorio del AFM in UHV ha permesso la rappresentazione con vera risoluzione atomica su una serie di superfici cristalline e perfino la rappresentazione dell'sotto-angstrom è stata raggiunta. Fino ad oggi, la vera risoluzione molecolare nel modo di spillatura in aria era problematica. L'uso delle sonde ultra-marcate novelle e di uno strumento del AFM con deriva termica bassa permette questo. L'esempio della spillatura della rappresentazione del modo con vera risoluzione molecolare, che è stata ottenuta in studi del cristallo del polydiacetylene (PDA), è dimostrato nella Figura 1. Questo polimero ha una struttura chimica presentata da uno schizzo. La superficie superiore (bc il piano) del suo a cristallo è costituita dai segmenti molecolari terminali dei gruppi laterali a catena, che sono imballati in una cella rettangolare con i parametri principali: b = 0.491nm e c = 1.410nm. Questa immagine delle manifestazioni del cristallo di PDA non solo la grata regolare, che è coerente con la struttura cristallografica bc del di superficie, ma anche un difetto di molecolare-dimensione. L'immagine è stata ottenuta con una sonda ultra-marcata, che è preparata tramite un deposito plasma-assistito delle punte del carbonio sulla punta di una sonda incisa Si. Il valore di questa sonda è manifestato non solo sulle superfici con un ordine previsto del atomicscale o molecolare ma anche nella rappresentazione ad alta definizione delle superfici meno ordinate con le ondulazioni e si immerge nel disgaggio di nanometro. I micrografi di TEM di questo sonda, una sonda incisa Si ordinariamente usata e una sonda novella del diamante sono raccolti nella le Figure 2a.c. Tali sonde con la dimensione della punta di sub-10nm sono inestimabili per la rappresentazione del molecolare-disgaggio. 
Figura 1. (a) schizzo di A della struttura chimica, di una forma di cristallo e di un ordine cristallografico bc al piano per polydiacetylene (PDA) usato per rappresentazione ad alta definizione del AFM. (b) - (c) immagini di Altezza bc del di superficie del cristallo di PDA ottenuto in modo di spillatura in aria. La sonda della punta del Carbonio è utilizzata negli esperimenti. Le immagini mostrano un imballaggio ordinato dei gruppi di superficie e di un difetto del molecolare-disgaggio. Le immagini sono state registrate alla stessa posizione all'interno di un intervallo di 10 Min. Lo spostamento del difetto è collegato con deriva termica di ~0.6nm/min. 
Figura 2. micrografi di TEM delle sonde del AFM. (a) Punte del Carbonio sviluppate alla punta della sonda incisa Si; (b) sonda Incisa di Si; (c) suggerimento del Diamante. I micrografi ed il diamante di TEM forniscono di punta - la cortesia di B. Mesa (Tecnologia di MicroStar). Una presenza di una serie di punte all'estremità delle sonde (Figura 2a) impone le restrizioni definite al loro uso. I campioni Relativamente piani dovrebbero essere studiati con tali sonde per evitare le interazioni simultanee delle punte multiple con la superficie del campione. La natura fragile delle punte marcate egualmente richiede delicato si impegna e le procedure della rappresentazione. Questi presupposti sono meno esigenti nel caso delle sonde incise Si ed il diamante sonda, di cui le dimensioni della punta possono essere nell'intervallo di sub-10nm. Oltre all'uso delle sonde marcate, un AFM con deriva termica bassa (sotto 0.5nm/min) è importante per la rappresentazione del molecolare-disgaggio nel modo di spillatura a causa dello scansione lento inerente a questo metodo. Con questo strumento della lowthermal-deriva, la risoluzione del molecolare-disgaggio egualmente è stata raggiunta nelle immagini di un livello orientato del politetrafluoroetilene (PTFE) ed il materiale cristallino liquido facendo uso di un Si regolare ha inciso la sonda (Figura 2b) e una sonda del diamante (Figura 2c). Le immagini ad alta definizione di PTFE sono indicate nella le Figure 3a-b. I terrazzi cristallini Piani con i punti di 0.56nm dell'altezza sono veduti alla superficie di questo livello (Figura 3a), che è stato preparato dallo sfregamento caldo su un substrato di vetro. 
Figura 3. immagine di Altezza (a) del livello di PTFE ottenuta in modo di spillatura in aria. Le Più Alte immagini di ingrandimento indicate nella parte superiore di Figure 3a-b sono state ottenute alle posizioni segnate con le linee punteggiate. La sonda Incisa di Si è stata utilizzata negli esperimenti. Ciò indica che la superficie è formata di singole lamiere sottili molecolari. Un'immagine di alta risoluzione della posizione di 10 nanometro (superiore, lasciata) mostra le diverse catene del polimero con 0,56 giochi di nanometro. Ci sono egualmente una serie di difetti, alcuni di cui sono ingrandetti nella la Figura 3b. I difetti della dislocazione tracciati dai cerchi sono fatti delle catene di PTFE, che si estendono da una lamiera sottile molecolare fino un altro. Un nuovo esempio della rappresentazione del molecolare-disgaggio è presentato nella Figura 4, in cui le immagini di un livello temprato di molecole a forma di stella sul substrato di Si sono raccolte. Il reticolo della morfologia, che è veduto nell'immagine su grande scala nella la Figura 4a, è comune per i materiali cristallini liquidi. Sui domini piani, uno può distinguere un ordine cristallino con la grata quasi ortogonale, che è caratterizzata dalle distanze di ripetizione di 3.4nm e di 3.6nm. Un confronto delle immagini del AFM con i risultati dell'analisi di Raggi X contribuirà a rivelare l'imballaggio molecolare in questo livello. 
Figura 4. (a) - (c) immagini di Altezza ottenute su superficie di materiale cristallino liquido nel modo di spillatura in aria. Uno schizzo della struttura chimica delle molecole a forma di disco della stella che formano questo materiale è indicato nell'inserzione dentro (a). 2D Spettro di potenza di FFT dell'immagine dentro (b) è indicato nell'inserzione. Una metà inferiore dell'immagine dentro (c) è indicato dopo la filtrazione. La sonda Incisa di Si è stata utilizzata negli esperimenti. Gli oggetti Microscopici e nanoscopic sono riconosciuti nelle immagini da più delle loro forme e dimensioni specifiche. La Visualizzazione di singole macromolecole, che adottano le conformazioni molecolari differenti secondo una procedura del deposito ed i particolari delle loro interazioni con un substrato, è una delle funzionalità del AFM più emozionanti. Gli studi del AFM delle macromolecole del DNA, per esempio, si sono trasformati nella procedura sistematica più di 10 anni fa. La Rappresentazione alle suggerimento-forze differenti piombo spesso aimmagine-contrasto le variazioni che riflettono i beni meccanici locali e questa procedura può applicarsi alle singole macromolecole. Quando la rappresentazione delle macromolecole del DNA (Figure 5b-c) collocate su mica è eseguita alle forze differenti, il contrasto della struttura che rappresenta la macromolecola sottolinea la sua forma globale o una memoria più rigida, che ha dimensioni di laterale più molto attentamente corrispondere alla dimensione prevista di DNA. 
Figura 5. (a) - (c) immagini di Altezza delle macromolecole del DNA su mica. Immagini dentro (b) e (c) è stato ottenuto alla stessa posizione alle suggerimento-forze differenti. (d) - (f) immagini di Altezza delle macromolecole del dendrimer cristallino liquido del carbosilane sul substrato di Si. Uno schizzo della struttura chimica di queste molecole è indicato nell'inserzione dentro (d). Immagini dentro (e) e (f) è stato ottenuto alla stessa posizione alle suggerimento-forze differenti. In un altro esempio (Figure 5d-f), le sfere 5nm nella dimensione rappresentano le diverse macromolecole del dendrimer del carbosilane, che sono state depositate sul substrato di Si. La Rappresentazione dei cumuli di queste macromolecole alle forze differenti indica che l'esterno delle macromolecole cambia il suo contrasto da luminoso a buio mentre la suggerimento-forza aumenta, Calcola 5e-f. Alle stesse circostanze, la memoria delle macromolecole rimane luminosa, che indica la sua più alta rigidezza confrontata alla periferia delle molecole. Questo risultato corrisponde all'più ad alta densità della parte centrale delle molecole, che è stata confermata tramite le simulazioni di dinamica molecolare. In entrambi i casi, i cambiamenti di immagine indotti da suggerimento-forza sono reversibili e riflettono le variazioni dei beni meccanici locali. Un uso del AFM per gli studi di diverse molecole sintetiche del polimero in primo luogo è stato dimostrato da visualizzazione di singole catene di poli (stirolo) - b-poli copolimero del blocchetto (del methylmethacrylate) e riflettendo i cambiamenti della loro conformazione causata tramite le variazioni di umidità. Questo lavoro è stato seguito da un numero rapido aumentante delle applicazioni in cui le singole molecole del dendrimer, le spazzole macromolecolari ed i polimeri con i gruppi mini-dentritici sono stati osservati con il AFM. Per tali studi, le singole macromolecole sono depositate tipicamente sui substrati selezionati (mica, lastra di silicio, vetro, grafite, Ecc.) dalle soluzioni diluite molto. La scelta del substrato è essenziale per le macromolecole di fissatore e le catene disfacenti del polimero. Disfare potrebbe essere assistito tramite l'epitassia dei gruppo alchile terminali alla grafite, come è stato indicato negli studi degli alcani e delle molecole del polimero con i gruppi laterali mini-dentritici. La Rappresentazione di singole macromolecole non è una procedura irrilevante e si può prevedere le difficoltà nella deduzione della dimensione corretta di diverse macromolecole dalle immagini del AFM. Mentre la rappresentazione ha isolato gli oggetti del nanometro-disgaggio su un substrato, è piuttosto difficile da evitare un avvolgimento della forma del suggerimento con la forma di una macromolecola come pure da una deformazione indotta da suggerimento possibile di singole macromolecole. Questi effetti dovrebbero essere considerati durante l'analisi della larghezza e dell'altezza della catena estesa isolata dalle immagini del AFM, eppure la lunghezza globale dell'aspetto e di contorno di forma di queste macromolecole è riprodotta più correttamente nelle immagini. Di Conseguenza, le immagini possono essere usate per la valutazione della conformazione della macromolecola sui substrati differenti e per costruzione degli istogrammi molecolari di lunghezza, che forniscono informazioni dirette su distribuzione di peso molecolare. Un esempio di come il AFM può essere applicato per l'analisi di conformazione delle macromolecole sui substrati differenti ed all'ingrosso è stato ottenuto in studi delle macromolecole di polyphenylacetylene con i gruppi mini-dentritici (Figura 6a). 
Figura 6. (a) struttura Chimica di polyphenylacetylene con i gruppi mini-dentritici e uno schizzo dell'aspetto di queste molecole all'ingrosso basato sull'analisi di Raggi X. Immagini di Altezza di queste macromolecole sulla superficie di frattura del campione in serie del polimero (b), in un singolo dominio delle molecole su mica (c) e sulla grafite (d) e (e). Il numero nell'inserzione di (c) indica una lunghezza di quattro molecole tracciate con una riga bianca nell'immagine. Le frecce rosse nell'immagine dentro (d) manifestazione una delle pile molecolari sulla grafite. All'ingrosso, queste macromolecole sono sistemate in una grata esagonale ed il diametro di diverse catene, che sono costituite dalla memoria avvolta “in un rivestimento„ dei gruppi mini-dentritici, è intorno a 5nm (dati dei Raggi X). I livelli a catena ordinati, che sono stati osservati con il AFM sulla superficie di frattura di un campione globale, esibiscono un uguale di altezza di punto (4.5nm) al diametro della macromolecola. Un gioco di 4.9nm è stato trovato fra le singole catene vedute nell'immagine di una superficie superiore di questo campione (Figura 6b). Queste dimensioni sono vicine al diametro a catena (5.0nm) determinato con l'analisi di Raggi X. Le immagini del AFM delle catene del polimero su mica e sulla grafite sono indicate nella le Figure 6c-d. Il gioco a catena di ~4.5nm, che era risoluto dall'immagine del cumulo del polimero su mica, è simile con quello trovato nei livelli molecolari sulla superficie di frattura. Quando le macromolecole sono state depositate sulla grafite, la loro epitassia piombo ad un allineamento a catena lungo le asce cristallografiche principali del substrato, Calcola 6d. La larghezza delle macromolecole sulla grafite come misurata in tre pile differenti (una di cui è indicata dalle frecce rosse) in questa immagine è più grande (6.5-6.6nm) che su mica. L'altezza delle macromolecole sulla grafite (~0.79nm) egualmente sostanzialmente è diminuita confrontata a quella su mica e sulla superficie di frattura. Queste osservazioni suggeriscono che le catene del polimero siano appiattite sulla grafite ma conservano una forma quasi cilindrica su mica. l'Auto-Assembly delle macromolecole su un substrato ha luogo come la concentrazione di loro soluzione, che è usata per il deposito, aumenti. I Domini delle macromolecole imballate sui substrati possono essere osservati più facilmente in AFM perché possono resistere alle macromolecole meglio singole della suggerimento-forza. Le questioni del main che sono sollevate dall'analisi delle immagini del AFM degli assembly macromolecolari di auto sui substrati differenti interessano l'interazione delle interazioni macromolecolari all'interno del livello del polimero e di quelle fra le macromolecole ed i substrati. Gli ultimi influenzano tipicamente l'ordine macromolecolare in un o parecchio livello che si trova immediatamente sul substrato. Le interazioni Intermolecolari all'interno dei livelli possono provenire dai gruppi differenti di mesogen e potrebbero dominare in polimero senza pertinenza con vicinanza del livello del substrato. Parecchi risultati interessanti sono stati ottenuti in studi del AFM sui livelli del polietilene e (PE) dell'alcano sulla grafite. Che Cosa è veduto nelle immagini del AFM degli alcani è un'alternativa dei nastri con contrasto differente nelle immagini di fase o di altezza. Le immagini del AFM degli alcani18di C38H, 36di C74H e60di C122 H nella le Figure 7a.c dimostrano che la larghezza dei nastri coincide con la lunghezza delle catene del polimero. Finora, le immagini del AFM che mostrano le diverse catene dell'alcano non sono conosciute, mentre visualizzazione della persona - i gruppi2-di CH è raggiunto solitamente nelle immagini di STM dei livelli dell'alcano all'interfaccia liquido-solida con la grafite. Nelle immagini del AFM, schiere dell'estremità - i gruppi3di CH alle barriere lamellari sono veduti tipicamente come righe più scure. Questa assegnazione è confermata dalla rappresentazione dei livelli390di C782H (Figure 8a-d) dove le variazioni reversibili nelle immagini di fase e di altezza sono state osservate mentre le interazioni della forza del suggerimento-campione sono state variate. 
Figura 7. (a) - (c) immagini di Fase livelli18dell'alcano38di C H36, 74di C H60e122di C H sulla grafite. 
Figura 8. (a) - (b) giuste) immagini di fase e) lasciata (di Altezza (dell'alcano ultra lungo C390H782sulla grafite ottenuta in spillatura leggera. (c) - (d) giuste) immagini di fase e) lasciata (di Altezza (della stessa posizione di dentro (a) e (b) ottenuto duro in spillatura. Tutte Le immagini sono state ottenute a T=130°C. Uno dei difetti locali relativi alle molecole dell'alcano che formano un ponte fra i nastri lamellari vicini è indicato con un cerchio dentro (c). Nella spillatura leggera, l'immagine di altezza rappresenta la topografia di superficie; quindi, i siti - gruppi3dell'estremità di CH dell'alcano, che sono più ingombranti di - dei gruppi2-di CH, sono veduti elevati. Un contrasto trascurabile dell'immagine corrispondente di fase conferma le interazioni basse della forza del suggerimento-campione. Quando la suggerimento-forza aumenta (duro spillando), una deformazione possibile del suggerimento delle regioni di più cellulare - i gruppi3di CH fa queste posizioni sembrare più scure nelle immagini di fase e di altezza; quindi, le immagini rappresentano l'ordine lamellare dei livelli dell'alcano sulla grafite e contribuiscono a prevedere i vari difetti. Un tale difetto, che è collegato con le molecole dell'alcano che formano un ponte fra i nastri lamellari vicini, è precisato nella la Figura 8d. Gli Studi dei campioni del polimero alle temperature elevate possono rendere le informazioni inestimabili riguardo all'organizzazione dei livelli dell'adsorbato sui substrati differenti. Specialmente, il nostro lavoro su rappresentazione ad alta temperatura dei livelli di alcani delle lunghezze differenti (dalla C18la H38alla C390H)782ed al polietilene (PE) sulla grafite ha indicato che l'ordine all'interfaccia del colata-substrato è conservato alle temperature che superano sostanzialmente le temperature di fusione dei cristalli relativi. In tali misure, il suggerimento penetra attraverso una colata e raggiunge il livello lamellare che si trova immediatamente sul substrato. La riorganizzazione strutturale continua alle temperature elevate al modo come appare dalle immagini dell'alcano390e782del PE di C H le Figure 9a-f. 
Figura 9. (a) - (c) le immagini di Altezza della C H ultra390lunga782mette a strati sulla grafite a 155°C. (d) - (f) le immagini di Altezza di polietilene mette a strati sulla grafite a 150°C. Nel caso del livello390di C782H (Figure 9a.c.), dopo che la temperatura ha raggiunto 155°C, le lamelle a forma di zigzag del terrazzo medio in primo luogo sono cambiato ad una forma più diritta ed allora riorientato lungo le barriere del terrazzo. Queste alternative riflettono l'interazione di parecchie interazioni fra le molecole all'interno del livello e fra le molecole dell'alcano ed il substrato. Più ingombrante - i gruppi3dell'estremità di CH applicano lo scivolamento delle catene riguardo ad a vicenda che ha causato la forma di zigzag delle lamelle. Con l'aumento della temperatura, la mobilità molecolare è stata migliorata ed abbastanza spazio diventa disponibile per i gruppi dell'estremità delle catene vicine. Ciò ha potuto spiegare il raddrizzamento delle lamelle. La mobilità molecolare aumentata egualmente ha provocato una perdita di registrazione delle catene dell'alcano con una delle direzioni principali della grafite. Di conseguenza, i nastri lamellari allineano preferenziale lungo le barriere del terrazzo. Nel caso del livello del PE (Figure 9d-f), i domini lamellari, che hanno esibito un orientamento ben definito lungo le asce principali del substrato (ha lasciato l'immagine), hanno perso gradualmente questa disposizione epitassiale dovuto ulteriore mobilità molecolare aumentata (immagini medie e giuste). Il isotropization In Corso di materiale, di una perdita dell'ordine lamellare (vedi il giusto angolo superiore di giusta immagine) e di una rottura di diverse lamelle nei blocchi è il risultato di moto della catena del locale seguito in questo trattamento. Mappatura dei Polimeri A Più Componenti I polimeri A Più Componenti sono ampiamente usati in molte industrie perché dalla mescolanza appropriata dei polimeri e dei riporti differenti uno può progettare i materiali con i beni desiderabili. La relazione dei struttura-beni in tali materiali è difficile da capire senza analisi al microscopio. Il AFM è molto utile in questa analisi ai disgaggi dalle centinaia di micron ai nanometri. La forma specifica di diverse componenti come pure le variazioni nei loro beni meccanici ed elettrici li permettono di essere distinti l'uno dall'altro nelle immagini del AFM. Le immagini di due nanocomposites, il polyparaxylylene con le particelle di Si ed il polipropilene con argilla, sono indicati nella le Figure 10a-b. Le particelle di Si, che sono vedute mentre le piccole sfere con i raggi che variano nel 5-10nm variano, sono disperse nella matrice del polimero. Le Piccole lamiere sottili del minerale stratificato dell'argilla, alcuni di loro in cumuli, sono vedute come barriera-sulle strutture in parecchie posizioni nella la Figura 10b. La presenza di cumuli indica che il trattamento di sfogliatura, in grado di separare il riporto nei fogli multipli con spessore giù alla dimensione molecolare, non è stato ottimizzato. 
Figura 10. immagini di Fase di polyparaxylylene riempite di particelle dell'AG (a) e di polipropilene riempito di particelle dell'argilla (b). Ulteriori sforzi verso le osservazioni ad alta definizione di diverse nanoparticelle nelle immagini di sub-100-nm saranno abbastanza desiderabili non solo per prevedere la loro distribuzione della matrice ma anche per la determinazione delle forme specifiche delle nanoparticelle nei materiali a più componenti e nella loro assegnazione adeguata, che ora è piuttosto difficile. La Visualizzazione del microphase ha separato la morfologia (sferico, cilindrico, lamellare, o micellare) dei copolimeri di blocco, che è caratterizzata dai parametri strutturali nell'intervallo 5-50nm, è una delle procedure sistematiche nelle applicazioni del AFM. I Domini delle componenti differenti, che sono formate come risultato della separazione di fase di miscele del polimero, sono tipicamente di un più grande. Il AFM fornisce l'osservazione dello reale-spazio dei trattamenti rendere ruvido differenti e permette la quantificazione diretta delle frazioni di volume di fase ed il calcolo delle curvature dell'interfaccia del dominio di varie morfologie. Le variazioni di contrasto nelle immagini del AFM delle miscele dei copolimeri e del polimero di blocco sono collegate con le differenze nei beni meccanici della componente. Il AFM permette gli studi sui beni meccanici locali a riduce a submicron esaminando le curve della forza nelle posizioni differenti del campione. Le immagini nella Figura 11 indicano che la prova macroscopica dei beni del polimero potrebbe essere estendere al nanoscale, che è importante per gli sviluppi in nanotecnologia. Le curve della forza presentano deformazione-contro la distanza (DvZ) o l'ampiezza contro le dipendenze di distanza (AvZ). Nelle domande di materiali molli, le curve di DvZ sono registrate spesso mentre il suggerimento penetra un campione e realmente danneggia lo strato superficiale. 
Figura 11. (a) - (b) le mappe del Volume della Forza delle aree 500nm e 100nm del polistirolo-b-polibutadiene-b-polistirolo filmano la mostra delle posizioni di superficie con differenti beni meccanici. Le aree Più Luminose come una segnata con un incrocio verde sono caratterizzate dalla curva di AvZ indicata sotto (a) e dal terreno comunale per il polistirolo; aree più scure come una segnata con un blu inter- dalla curva di AvZ indicata sotto (b) e terreno comunale per il polibutadiene. Le Misure delle curve di AvZ, che sono meno distruttive e sono caratterizzate da più piccola area del suggerimento-campione, sono più adatte a beni meccanici di superficie di sondaggio con risoluzione senza precedenti di 1nm. Ciò è dimostrata nella le Figure 11a-b dalle mappe del volume della forza, che sono costruite delle schiere 128x128 delle curve di AvZ raccolte sulla superficie di una pellicola sottile del copolimero del triblock del polistirolo-blocco-polibutadiene-blockpolystyrene (SBS). Le curve che rappresentano le interazioni del suggerimento con i blocchetti del polibutadiene e del polistirolo sono differenti (Figure 11a- b); i contrasti differenti nelle mappe riflettono le variazioni nel Z-Viaggio stato necessario per ammortizzare l'ampiezza della sonda d'interazione ad un livello di grilletto scelto da un operatore. Tali esperimenti permettono l'identificazione precisa delle posizioni di superficie occupate dai blocchi differenti ed offrono i dati sperimentali per i modelli nanomechanical per l'estrazione dei dati quantitativi, che sono corrente un problema provocatorio in esame attento. In ulteriore espansione della caratterizzazione nanomechanical dei polimeri con il AFM, sarà cruciale esaminare le risposte viscoelastiche dei sistemi differenti del polimero in un vasto intervallo di frequenza ed alle varie temperature. Gli studi del AFM sui polimeri possono essere svolti non solo alle temperature ambienti ma anche alle temperature elevate, secondo le indicazioni degli esempi qui sopra (Figure 8-9). Recentemente, gli studi sono stati ampliati verso le basse temperature: un esempio della rappresentazione di un polimero a più componenti è presentato nella le Figure 12a.c. Queste immagini sono state ottenute su un campione del materiale di tetto alle temperature differenti. Il contrasto dell'immagine di fase a T = -10ºC differenzia una matrice presumibilmente di gomma ed i domini più duri di un altro polimero, che hanno morfologie specifiche. Il contrasto di fase ha sparito a T = -35ºC, eppure i domini sono diventato visibili nell'immagine di altezza, più probabile, dovuto le differenze nella contrazione termica delle componenti. 
Figura 12. Giuste) immagini di fase e) lasciata (di Altezza (del materiale di tetto alle temperature differenti: (a) 25°C, (b) (- 10°C) e (c) (- 35°C). Le variazioni nei beni meccanici delle componenti differenti del materiale di tetto con la temperatura sono riflesse in queste immagini. Ciò contribuisce a caratterizzare la morfologia del campione. Uno studio più iniziale, che è stato svolto su una serie di copolimeri di blocco, ha dimostrato che la differenziazione delle componenti di un polimero eterogeneo è il meglio raggiunto quando la rappresentazione è condotta alle temperature sopra la transizione di vetro (t)gdi una componente e sotto Tgdell'altra componente. Con l'infiltrazione aumentante dei polimeri nel semiconduttore, l'archiviazione di dati e le industrie dello schermo piatto, l'esame di conduzione ed i beni semiconduttori di questi materiali alle piccole scale sta trasformandosi in in un'area di ricerca importante. Le capacità delle tecniche AFM in relazione con come microscopia della forza elettrica (EFM), microscopia potenziale di superficie e la conduzione e traforo AFM hanno ancora completamente essere esplorate. Poichè un esempio di applicazione di questi metodi noi considera le immagini delle miscele di un polimero riempite di nero di carbonio (CB) - vulcanizate termoplastico, che sono indicate nella le Figure 13a.c. Il campione per questo studio è stato preparato con un cryo-ultramicrotome. L'immagine di altezza nella la Figura 13a rivela la topografia di superficie di una delle posizioni del campione. Tantissime particelle luminose molto probabilmente presenta le particelle dei CB, che si distribuiscono da ogni parte del campione. L'immagine di fase di EFM nella la Figura 13b è stata ottenuta alla stessa posizione quando la sonda di scansione stava scandendo leggermente sopra la superficie del campione. I punti più scuri in questa immagine indicano le regioni di conduzione riempite di CB, che contribuiscono ad una rete della percolazione responsabile della conducibilità di questo campione. Le particelle dei CB, che sono riconoscibili dalle loro dimensioni (40-60nm), non sono limitate alle regioni scure. Ciò significa che soltanto una parte delle particelle incluse contribuisce alla rete della percolazione. 
Figura 13. (a) Immagine di Altezza del vulcanizate termoplastico ottenuta in modo di spillatura. (b) immagine di Fase della stessa posizione dentro (a) dell'ottenuta di in modo di microscopia della forza elettrica con un ascensore della sonda di 20nm. (c) immagine potenziale Di Superficie della stessa posizione di dentro (a). L'immagine nella la Figura 13c mostra la distribuzione di potenziale di superficie alla stessa posizione di superficie. I punti Luminosi (nella parte di sinistra dell'immagine) possono essere definiti ai cambiamenti di superficie. Ciascuna delle immagini fornisce informazioni complementari che possono essere inestimabili nella caratterizzazione dei beni elettrici dei materiali e della loro correlazione con la morfologia e la struttura. |