중합체의 원자 군대 현미경 검사법에 있는 현대 동향

커버되는 토픽

배경

AFM 실험의 최적화

중합체 구조물의 고해상도 화상 진찰

다성분 중합체 물자의 지도로 나타내기

Bruker Nano 표면에 관하여

배경

검사 터널을 파 현미경 검사법에 부속품으로 초기에 소개해 (STM), 원자 군대 현미경 검사법은 (AFM) 대체로 학문 적이고 및 산업 연구에서 사용된 향상되고 최대 귀중한 스캐닝 탐사기 기술이 되었습니다. AFM의 우량한 특징 - 표면의 고해상도 구상 -는 그것의 응용의 대부분을 정의합니다. 한 손으로, AFM 현미경은 개별적인 분자의 화상 진찰 및 나노미터 가늠자 객체의 조작을 위해 채택됩니다. 다른 한편으로는, 그(것)들은 AFM가 표면 거칠기의 측정과 DVD와 CD 패턴과 같은 과학 기술로 중요한 지상 구조물의 모양/단면도의 양이 많은 검사를 위해 이용되는 다수 기업에 있는 품질 관리를 넓게 신청됩니다.

지난 십년간, 연약한 사정으로 작동해 많은 연구원은 (생물학 객체 및 중합체) 이 방법의 중요성을 인식했습니다. 개별적인 고분자, 그들의 집합 처럼, 및 대규모 형태학 작은 나노미터 가늠자 특징은 AFM 심상에서, 쉽게 인식될 수 있습니다. 추가적으로, AFM 탐사기의 뻣뻣함이 중합체 물자의 뻣뻣함에 대등하다 는 사실은 기계적 성질 여러가지 견본 위치를 구별하게 가능하게 합니다. 이런 식으로, 이질적인 중합체 물자의 각종 분대는 심상에서 확인될 수 있습니다.

많은 년간, AFM를 가진 중합체 견본의 검사는 주위 조건에 그리고 액체의 밑에 능력을 발휘했습니다. 이 연구 결과는 다른 온도까지 최근에 미쳤습니다. 이런 방식으로, AFM는 열 전환에 의해 유도된 구조적인 변화의 제자리 감시 그리고 붇는 및 그밖 효력에 기인한 구조물 전이의 구상을 위해 이용될 수 있습니다. 이 응용 주는 중합체에 몇몇 소설 AFM 응용을 제출합니다.

AFM 실험의 최적화

그밖 현미경 기술에 비교해, AFM는 그것의 유년기에 아직도 있습니다. 연약한 물자의 연구 결과에서 AFM의 기능은, 특히 기계 사용의 전진하는 발달 및 연구원의 증가 실지 경험으로, 지속적으로 확장하고 있습니다. 최근 쓸모 있는 발달은 더 정확한 액추에이터 및 더 과민한 검출기의 디자인, 새로운 가동 형태 및 전문화한 탐사기를 포함합니다. 또한 전반적인 현미경 디자인 및, 그것의 열 편류를 낮추기의 추가 개선을 위한 특히 룸이 있습니다.

실제적인 AFM 응용에서는, 두드리는 최빈값 화상 기술이 접촉형 기술에 낫다 기초가 튼튼합니다. 화상 진찰 필요에 따라서, 실험 상태는 이질적인 중합체 시스템의 다른 분대의 지상 특징의 고해상과 온화한 윤곽을 그리기 또는 높 대조 구상 에따라 조정되어야 합니다 (중합체는 의 블럭 공중 합체, 중합체 합성물 혼합합니다). 두드리는 최빈값에서는, 끝 견본 군대 상호 작용의 수준은 자유롭 전류를 고주파로 변환시키는 탐사기 (A0) 및 세트 점 진폭 (Asp)의 진폭을 바꾸어서 변화되고, 뿐 아니라 다른 뻣뻣함으로 사용해서 시험합니다. A.에 작은 A와 A 가깝을 사용하는 0.3 N/m) 만큼 낮게 예를 들면, 낮 군대 화상 진찰 (가벼운 두드리기)는 부드러움을 적용해서0시험합니다 달성됩니다sp(뻣뻣함.0 이 조건은 연약한 물자의 비파괴, 고해상도 화상 진찰을 위해 호의를 베풉니다.

빛 두드리기의 좋은 표준은 상호 작용 탐사기의 단계가 자유로운 진동에 있는 그것의 단계에 가까운 화상 진찰입니다. A, 증가 A를 그리고 뻣뻣한 탐사기를 사용해서 낮춰서sp달성될 수 있는0, 높은 끝 견본 군대에 작동은 이질적인 물자에 있는 개별적인 분대의 구성 화상 진찰을 위해 최적 입니다. 많은 경우에, 개별적인 분대는 단계 심상에 있는 다른 대조에 의해 구별됩니다. 고무 같은 분대를 가진 다성분 물자의 구성 화상 진찰을 위해, 가장 뚜렷한 단계 대조는 일반적으로 단단한 두드리는 조건에 달성됩니다 (A0= 80-100nm, Asp= 40-50nm 의 ~40 N/m 뻣뻣함을 가진 탐사기). 고무 같은 꼭대기 층을 가진 중합체 견본의 열심히 두드리기에서, 끝은 견본을 우울하게 하고 그(것)들로 돌파합니다 조차 이렇게 지하 구조물을 시험하는. 끝 침투는 고무 견본의 화상 진찰이 100nm 보다는 더 높을 A와 5nm 처럼 작을 A로0능력을 발휘할 때 나노미터sp의 수백을 도달할 수 있습니다.

중합체 구조물의 고해상도 화상 진찰

현재, AFM 궁극적인 해결책의 질문이 아직도 열리는 것입니다. 처음부터, 접촉형에서 장악된 AFM 심상은 유기와 무기 화합물의 표면의 결정학 격자를 제시하고 그러나 고립된 분자 가늠자 결점 (확실한 분자 해결책)를 보여줄 수 없습니다. UHV에 있는 진동하는 AFM 최빈값의 사용은 다수 크리스탈 표면에 확실한 원자 해결책을 가진 화상 진찰을 허용하고, 이하 옹스트롬 화상 진찰 조차 달성되었습니다. 최근까지, 공기에 있는 두드리는 최빈값에 있는 확실한 분자 해결책은 문제적이었습니다. 낮은 열 편류를 가진 비발한 매우 예리한 탐사기 그리고 AFM 계기의 사용은 이것을 가능하게 합니다.

polydiacetylene (PDA) 결정의 연구 결과에서 장악된, 확실한 분자 해결책을 가진 최빈값 화상 진찰을 두드리기의 보기는 숫자 1.에서 설명됩니다. 이 중합체에는 밑그림에 의해 제출된 화학 구조가 있습니다. 그것의 결정의 윗 표면 (B.C. 편평한 것)는 주요 매개변수를 가진 직사각형 세포에서 포장되는 사슬 옆 단의 종말 분자 세그먼트에 의해 형성됩니다: b = 0.491nm 및 c = 1.410nm. PDA 결정 쇼의 이 심상 B.C. 지상의 결정학 구조물로 일관된, 뿐만 아니라 정규 격자 또한 분자 규모 결점. 심상은 Si에 의하여 식각된 탐사기의 정점에 탄소 스파이크의 플라스마 지원된 공술서에 의해 준비되는 매우 예리한 탐사기로 장악되었습니다. 이 탐사기의 가치는 예상된 분자 또는 atomicscale 명령을 가진 또한 파형을 가진 보다 적게 명령된 표면 및 나노미터 가늠자에 있는 숨구멍의 고해상도 화상 진찰에서 표면에 뿐만 아니라 명시됩니다. 이것의 TEM 현미경 사진은 숫자 2a.c에서 탐사기, 일상적으로 이용된 Si에 의하여 식각된 탐사기 및 비발한 다이아몬드 탐사기 집합됩니다. 이하 10nm 정점 규모를 가진 그 같은 탐사기는 분자 가늠자 화상 진찰을 위해 값을 헤아릴 수 없습니다.

AZoNano - A에서 나노 과학의 Z - (a) 고해상도 AFM 화상 진찰에 사용되는 polydiacetylene (PDA)를 위해 B.C. 편평한 것에 화학 구조, 수정같은 모양 및 결정학 명령의 밑그림. (b) - (c) 공기에 있는 두드리는 최빈값에서 장악되는 PDA 결정의 B.C. 지상의 고도 심상. 탄소 스파이크 탐사기는 실험에서 이용됩니다. 심상은 지상 단 및 1개의 분자 가늠자 결점의 명령한 패킹을 보여줍니다. 심상은 10 Min. 간격 내의 동일 위치에 기록되었습니다. 결점의 교대는 ~0.6nm/min.의 열 편류와 관련있습니다.

숫자 1. (a) 고해상도 AFM 화상 진찰에 사용되는 polydiacetylene (PDA)를 위해 B.C. 편평한 것에 화학 구조, 수정같은 모양 및 결정학 명령의 밑그림. (b) - (c) 공기에 있는 두드리는 최빈값에서 장악되는 PDA 결정의 B.C. 지상의 고도 심상. 탄소 스파이크 탐사기는 실험에서 이용됩니다. 심상은 지상 단 및 1개의 분자 가늠자 결점의 명령한 패킹을 보여줍니다. 심상은 10 Min. 간격 내의 동일 위치에 기록되었습니다. 결점의 교대는 ~0.6nm/min.의 열 편류와 관련있습니다.

AZoNano - A에서 나노 과학의 Z -는 AFM의 TEM 현미경 사진 시험합니다. (a) Si의 정점에 증가된 탄소 스파이크는 탐사기를 식각했습니다; (b) 식각된 Si 탐사기; (c) 다이아몬드 끝.

숫자 2. AFM 탐사기의 TEM 현미경 사진. (a) Si에 의하여 식각되는 탐사기의 정점에 증가되는 탄소 스파이크; (b) 식각된 Si 탐사기; (c) 다이아몬드 끝. TEM 현미경 사진과 다이아몬드는 - B. Mesa (MicroStar 기술)의 의례를 기울입니다.

탐사기 (숫자 2a)의 말단에 다수 스파이크의 존재는 그들의 사용에 명확한 금지를 부과합니다. 상대적으로 편평한 견본은 그 같은 탐사기에 견본 표면을 가진 다발성 스파이크의 동시 상호 작용을 피하기 위하여 공부되어야 합니다. 예리한 스파이크의 허약한 본질은 또한 온화한 관여시킵니다와 화상 진찰 절차를 요구합니다. 이 전제조건은 Si에 의하여 식각된 탐사기의 경우에 보다 적게 지나치게 요구하고 그의 정점 차원이 이하 10nm 범위에 있을 수 있는 다이아몬드는 시험합니다.

예리한 탐사기의 사용외에, 낮은 열 편류를 가진 AFM는 (0.5nm/min의 밑에) 이 방법에 고유한 느린 스캐닝 때문에 두드리는 최빈값에 있는 분자 가늠자 화상 진찰을 위해 중요합니다. 이 lowthermal 편류 계기로, 분자 가늠자 해결책은 또한 동쪽으로 향하게 한 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 층의 심상에서 달성되고 정규 Si를 사용하여 액체 크리스탈 물자는 탐사기 (숫자 2b)와 다이아몬드 탐사기 (숫자 2c)를 식각했습니다. PTFE의 고해상도 심상은 숫자 3a-b에서 보입니다. 고도 0.56nm의 단계를 가진 편평한 크리스탈 테라스는 유리제 기질에 최신 마찰에 의해 준비된 이 층 (숫자 3a)의 표면에 보입니다.

AZoNano - A에서 나노 과학의 Z - 공기에 있는 두드리는 최빈값에서 장악되는 PTFE 층의 고도 심상. 숫자 3a-b의 윗 부분에서 보인 더 높은 확대 심상은 점선으로 표를 한 위치에 장악되었습니다. 식각된 Si 탐사기는 실험에서 이용되었습니다.

공기에 있는 두드리는 최빈값에서 장악되는 숫자 3. (a) PTFE 층의 고도 심상. 숫자 3a-b의 윗 부분에서 보인 더 높은 확대 심상은 점선으로 표를 한 위치에 장악되었습니다. 식각된 Si 탐사기는 실험에서 이용되었습니다.

이것은 표면이 단 하나 분자 장의 형성된다는 것을 표시합니다. 남겨두는 10 nm 위치의 고해상 심상은 (최고) 0.56 nm 간격을 가진 개별적인 중합체 사슬을 보여줍니다. 또한 몇몇이 숫자 3b에서 확대되는 다수 결점이 있습니다. 원형에 의해 표시된 탈구 결점은 1개의 분자 장에서 또 다른 한개까지 연장하는 PTFE 사슬로 만듭니다. 분자 가늠자 화상 진찰의 1개의 추가 보기는 Si 기질에 별 모양 분자의 단련된 층의 심상이 집합되는 숫자 4에서 제출됩니다. 숫자 4a에 있는 대규모 심상에서 보이는, 형태학 패턴은 액체 크리스탈 물자를 위해 일반적입니다. 편평한 도메인에, 사람은 3.4nm와 3.6nm의 반복 거리이 특징인 거의 직각 격자를 가진 크리스탈 명령을 구별할 수 있습니다. 엑스선 분석의 결과를 가진 AFM 심상의 비교는 이 층에 있는 분자 패킹을 제시하는 것을 도울 것입니다.

AZoNano - A에서 나노 과학의 Z - 공기에 있는 두드리는 최빈값에 있는 액체 크리스탈 물자의 표면에 장악되는 고도 심상. 이 물자를 형성하는 (a)에 있는 삽입에서 디스크 모양 별 분자의 화학 구조의 밑그림은 보입니다. 제 2 (b)에 있는 심상의 FFT 힘 스펙트럼은 삽입에서 보입니다. (c)에 있는 심상의 하반부는 필터 후에 보입니다. 식각된 Si 탐사기는 실험에서 이용되었습니다.

숫자 4. (a) - (c) 공기에 있는 두드리는 최빈값에 있는 액체 크리스탈 물자의 표면에 장악되는 고도 심상. 이 물자를 형성하는 (a)에 있는 삽입에서 디스크 모양 별 분자의 화학 구조의 밑그림은 보입니다. 제 2 (b)에 있는 심상의 FFT 힘 스펙트럼은 삽입에서 보입니다. (c)에 있는 심상의 하반부는 필터 후에 보입니다. 식각된 Si 탐사기는 실험에서 이용되었습니다.

현미경과 nanoscopic 객체는 그들의 특정 모양 및 차원 보다는 더 많은 것에 의해 심상에서 인식됩니다. 기질과의 그들의 상호 작용의 공술서 절차 그리고 특성에 따라서 다른 분자 구조를 채택하는, 단 하나 고분자의 구상은 가장 활발한 AFM 특징의 한개입니다. DNA 고분자의 AFM 연구 결과는, 예를 들면, 전에 일상적인 절차가 10 년 이상 되었습니다. 다른 끝 군대에 화상 진찰은 심상 대조에 수시로 현지 기계적 성질을 반영하는 변이를 지도합니다, 이 절차는 단 하나 고분자에 적용되고. 돌비늘에 둘 다른 군대에 DNA 고분자 (숫자 5b-c)의 화상 진찰이 능력을 발휘할 때, 고분자를 나타내는 구조물의 대조는 그것의 전반적인 모양 또는 DNA의 예상한 규모에 일치하는 옆쪽 차원이 더 가깝게 있는 경직되어 있는 코어에는 강조합니다.

AZoNano - A에서 나노 과학의 Z - 돌비늘에 DNA 고분자의 고도 심상. (b)와 (c)에 있는 심상은 다른 끝 군대에 동일 위치에 장악되었습니다. (d) - (f) Si 기질에 액체 크리스탈 carbosilane dendrimer의 고분자의 고도 심상. 이 분자의 화학 구조의 밑그림은 (d)에 있는 삽입에서 보입니다. (e)와 (f)에 있는 심상은 다른 끝 군대에 동일 위치에 장악되었습니다.

숫자 5. (a) - (c) 돌비늘에 DNA 고분자의 고도 심상. (b)와 (c)에 있는 심상은 다른 끝 군대에 동일 위치에 장악되었습니다. (d) - (f) Si 기질에 액체 크리스탈 carbosilane dendrimer의 고분자의 고도 심상. 이 분자의 화학 구조의 밑그림은 (d)에 있는 삽입에서 보입니다. (e)와 (f)에 있는 심상은 다른 끝 군대에 동일 위치에 장악되었습니다.

다른 보기 (숫자 5d-f)에서는, 구체 5nm는 크기로 Si 기질에 예금된 carbosilane dendrimer의 개별적인 고분자를 나타냅니다. 다른 군대에 이 고분자의 골재의 화상 진찰은 끝 군대가 증가하는 만큼 고분자의 외면이 밝은에서 암흑에 그것의 대조를, 계산한다는 것을 5e-f를 바꾼다는 것을 보여줍니다. 동일 조건에, 분자의 주변과 비교된 그것의 높은 뻣뻣함을 표시하는 고분자의 코어는 밝게 남아 있습니다. 이 결과는 분자동역학 시뮬레이션에 의해 확인된 분자의 중앙 부분의 고밀도에 대응합니다. 양쪽의 경우에, 끝 군대에 의해 유도된 심상 변경은 뒤집을 수 있고 현지 기계적 성질의 변이를 반영합니다. 개별적인 합성 중합체 분자의 연구 결과를 위한 AFM의 사용은 많았던의 단 하나 사슬의 구상 (스틸렌) - b 많은 (methylmethacrylate) 블럭 공중 합체와 습도 변이에 기인한 그들의 구조의 변경을 감시해서 처음으로 설명되었습니다. 이 일은 소형 모수석 단과 가진 단 하나 dendrimer 분자, macromolecular 솔 및 중합체가 AFM로 관찰된 응용의 급속하게 증가 수에 선행되었습니다. 그 같은 연구 결과를 위해, 단 하나 고분자는 아주 묽게 한 해결책에서 선정된 기질 (돌비늘, 실리콘 박편, 유리, 흑연, 등등)에 전형적으로 예금됩니다.

기질의 선택은 고치는 고분자 및 해결 중합체 사슬을 위해 필수적입니다. 해결은 흑연에 종말 알킬 단의 켜쌓기에 의해 소형 모수석 옆 단과 가진 알칸 그리고 중합체 분자의 연구 결과에서 보인 대로, 지원될지도 모릅니다.

단 하나 고분자의 화상 진찰은 하찮은 절차가 아니 사람은 AFM 심상에서 개별적인 고분자의 정확한 규모 추론에 있는 어려움을 예상할 수 있습니다. 화상 진찰은 기질에 나노미터 가늠자 객체를 고립시키는 동안, 고분자의 모양을 가진 끝 모양의 회선, 뿐 아니라 단 하나 고분자의 가능한 끝 유도한 개악을 피하는 것은 오히려 단단합니다. 이 효력은 AFM 심상에서 고립된 확장되는 사슬의 폭 그리고 고도의 분석 도중 고려되어야 합니다, 그러나 이 고분자의 전반적인 모양 외관과 윤곽선 길이는 심상에서 더 정확하게 재생됩니다. 그러므로, 심상은 다른 기질에 고분자 구조의 평가와 분자량 분포에 관하여 직접 정보를 제공하는 분자 길이 막대 그래프의 건축을 위해 사용될 수 있습니다.

AFM가 다른 기질에 그리고 부피에서 고분자의 형태 해석을 위해 적용될 어떻게의 수 있는지 보기는 소형 모수석 단 (숫자 6a)를 가진 polyphenylacetylene의 고분자의 연구 결과에서 장악되었습니다.

AZoNano - A에서 나노 과학의 Z

숫자 6. (a) 소형 모수석 단과 가진 polyphenylacetylene의 화학 구조 및 엑스선 분석에 근거를 두는 부피에 있는 이 분자의 외관의 밑그림. 대량 중합체의 골절 표면에 이 고분자의 고도 심상은 돌비늘 (c)에 단 하나 분자 도메인에서 그리고 흑연 (d)와 (e)에 (b)를, 간색합니다. (c)의 삽입에 있는 수는 심상에 있는 백선으로 표를 한 4개의 분자의 길이를 표시합니다. (d)에 있는 심상에 있는 빨간 화살은 흑연에 분자 더미의 한을 보여줍니다.

부피에서는, 이 고분자는 6각형 격자에서 배열되고 소형 모수석 단의 "재킷에서" 감싸인 코어에 의해 형성되는, 개별적인 사슬의 직경은 5nm (엑스레이 데이터)의 주위에 입니다. 대량 견본의 골절 표면에 AFM로 관찰된, 명령한 사슬 층은 고분자의 직경에 단계 고도 (4.5nm) 동등한 것을 전시합니다. 4.9nm의 간격은 이 견본 (숫자 6b)의 윗 표면의 심상에서 보인 단 하나 사슬 사이에서 찾아냈습니다. 이 차원은 엑스선 분석으로 결정된 사슬 직경 (5.0nm)에 가깝습니다.

돌비늘과 흑연에 중합체 사슬의 AFM 심상은 숫자 6c-d에서 보입니다. 돌비늘에 중합체 골재의 심상에서 결의가 굳었던, ~4.5nm의 사슬 간격은 골절 표면에 분자 층에서 찾아낸 그것에 유사합니다. 고분자가 흑연에 예금될 때, 그들의 켜쌓기는 기질의 주요 결정학 도끼에 따라서 사슬 줄맞춤으로, 계산합니다 6d를 이끌어 냈습니다. (그중 하나는 빨간 화살에 의해 표시됩니다) 이 심상에서 3개의 다른 더미로 측정되는 것과 같이 흑연에 고분자의 폭은 돌비늘에 보다는 더 큽니다 (6.5-6.6nm). 흑연 (~0.79nm)에 고분자의 고도는 또한 상당히 돌비늘과 골절 표면에 그것과 비교되어 감소됩니다. 이 관측은 중합체 사슬이 흑연에 평평하게 한다는 것을 건의하고 그러나 돌비늘에 거의 원통 모양 모양을 유지합니다.

기질에 고분자의 각자 집합은의 사격량으로 공술서를 위해 이용되는 그들의 해결책, 증가 일어납니다. 기질에 포장한 고분자의 도메인은 AFM에서 끝 군대 잘 보다는 단 하나 고분자를 저항해 좋기 때문에 더 쉽게 관찰될 수 있습니다. 다른 기질에 macromolecular 각자 집합의 AFM 심상의 분석에서 제기되는 요점 문제는 중합체 층 내의 macromolecular 상호 작용 및 고분자와 기질 사이에서 그들의 상호 작용을 염려합니다. 나중은 전형적으로 기질에 즉각 속이는 1개의 또는 몇몇 층에 있는 macromolecular 명령을 좌우합니다. 층 내의 분자 사이 상호 작용은 다른 mesogen 단으로부터 시작할 수 있고 중합체 물자에서 기질에 층 근접에 관련성 없이 지배할지도 모릅니다.

몇몇 흥미로운 결과는 흑연에 알칸과 폴리에틸렌 층의 AFM 연구 결과 (PE)에서 장악되었습니다. 보이는 무엇이 알칸의 AFM 심상에서 고도 또는 단계 심상에서 다른 대조에 지구의 교대입니다. 숫자 7a.c에 있는 C H18, 38C H36, 74및 C H60알칸122 의 AFM 심상은 지구의 폭이 중합체 사슬의 길이로 투합한다는 것을 설명합니다. 지금까지, 개별적인 알칸 사슬을 보여주는 AFM 심상은, 반면 개별의 구상 모릅니다 - CH2-단은 일반적으로 흑연과의 액체 단단한 공용영역에 알칸 층의 STM 심상에서 달성됩니다. AFM 심상에서는, 끝의 소집 -3박판 가장자리에 CH 단은 어둠선으로 전형적으로 보입니다. 이 지정은 C H 층 (숫자 8a-d390)782의 화상 진찰에 의해 끝 견본 군대 상호 작용이 변화되는 때 고도와 단계 심상에 있는 뒤집을 수 있는 변이가 관찰된 곳에 확인됩니다.

AZoNano - A에서 나노 과학의 Z - 흑연에 C18H38, C36H74 및 C60H122 알칸 층의 심상을 실행하십시오.

숫자 7. (a) - (c) 흑연에 C H18, 38C H3674C H60알칸122의 단계 심상 층.

AZoNano - A에서 나노 과학의 Z - (a) - (b) (남겨두는) 가벼운 두드리기에서 장악되는 흑연에 매우 긴 알칸 C390H782의 고도와 단계 (적당한) 심상. (c) - (d) (남겨두는) (a)와 (b)에서와 동일 위치의 고도와 단계 (적당한) 심상 열심히 두드리기에서 장악되어. 모든 심상은 T=130°C.에 장악되었습니다. 이웃 박판 리본 사이 브리지를 형성하는 (c)에 있는 원형으로 알칸 분자와 관련있는 현지 결점의 한개는 표시됩니다.

숫자 8. (a) - (b) (남겨두는) 가벼운 두드리기에서 장악되는 흑연에 매우 긴 알칸 C H의390고도782와 단계 (적당한) 심상. (c) - (d) (남겨두는) (a)와 (b)에서와 동일 위치의 고도와 단계 (적당한) 심상 열심히 두드리기에서 장악되어. 모든 심상은 T=130°C.에 장악되었습니다. 이웃 박판 리본 사이 브리지를 형성하는 (c)에 있는 원형으로 알칸 분자와 관련있는 현지 결점의 한개는 표시됩니다.

가벼운 두드리기에서, 고도 심상은 지상 지세를 나타냅니다; 그러므로, - 더 부피가 큰3알칸의 CH 끝 단, - CH 단의2-사이트는, 높은 보입니다. 대응 단계 심상의 사소한 대조는 낮은 끝 견본 군대 상호 작용을 확인합니다. 끝 군대가 (열심히 두드리기) 증가할 때, 이동할 수 있는의 지구의 가능한 끝 개악 - CH3단은 이 위치를 고도와 단계 심상에서 더 어두운 것처럼 보이; 따라서, 심상은 흑연에 알칸 층의 박판 명령을 나타내고 각종 결점을 구상하는 것을 돕습니다. 이웃 박판 리본 사이 브리지를 형성하는 알칸 분자와 관련있는, 1개의 그 같은 결점은 숫자 8d에서 지적됩니다.

높은온도에 중합체 견본의 연구 결과는 다른 기질에 흡착된 것 층의 편성부대에 관하여 값을 헤아릴 수 없는 정보를 열매를 산출할 수 있습니다. 용해 기질 공용영역에 명령이 상당히 관련 결정의 녹는 온도를 초과하는 온도에1838유지된다는 것을390특히782, 다른 (PE) 길이의 알칸의 층의 고열 화상 진찰에 우리의 일 (C에게서 C H)와 흑연에 폴리에틸렌에 H는 보여주었습니다. 그 같은 측정에서는, 끝은 용해를 통해서 돌파하고 기질에 즉각 속이는 박판 층을 도달합니다. 구조상 재배열은 숫자 9a-f에 있는 C H 알칸과 PE의 심상에 의해390보인782형식에 있는 고열에 진행합니다.

AZoNano - A에서 나노 과학의 Z - (a) - (c) 매우 긴 C390H782의 고도 심상은 155°C. (d)에 흑연에 층을 이룹니다 - (f) 150°C.에 흑연에 폴리에틸렌 층의 고도 심상.

150°C.에 흑연에 숫자 9. (a) - (c) 매우 긴390C782H의 고도 심상은 155°C. (d)에 흑연에 층을 이룹니다 - (f) 폴리에틸렌 층의 고도 심상.

C H390782(숫자 온도가 155°C를 도달한 후에 9a.c.)의 경우에, 중간 테라스의 지그재그 모양 얇은 판자는 처음으로 변경했습니다 더 똑바른 모양에 그리고 테라스 가장자리에 따라서 그 후에 재교육해. 이 교대는 층 내의 분자와 알칸 분자와 기질 사이 몇몇 상호 작용의 상호 작용을 반영합니다. 더 부피가 큰 - CH3끝 단은 얇은 판자의 지그재그 모양을 일으키는 원인이 된 서로에 관하여 사슬의 미끄러지를 실행합니다. 온도 증가로, 분자 기동성은 강화되고 충분한 공간은 이웃 사슬의 끝 단을 위해 유효하게 됩니다. 이것은 얇은 판자의 곧게 펴기 설명할지도 모릅니다. 증가한 분자 기동성은 또한 흑연의 주요 방향의 한을 가진 알칸 사슬의 기입의 손실을 도발했습니다. 그 결과로, 박판 리본은 테라스 가장자리에 따라서 우선적으로 맞춥니다.

PE 층 (숫자 9d-f)의 경우에, 기질의 주요한 도끼에 따라서 분명한 오리엔테이션을 (심상을 남겨두었습니다) 전시한, 박판 도메인은 점차적으로 추가 증가한 분자 기동성 (중간과 적당한 심상) 때문에 이 코피 배열을 분실했습니다. 박판 명령의 물자, 손실 (적당한 심상의 적당한 최고 구석을 보십시오), 및 구획으로 개별적인 얇은 판자의 파손의 전진하는 isotropization는 이 프로세스에서 지켜진 현지 사슬 움직임의 결과입니다.

다성분 중합체 물자의 지도로 나타내기

다성분 중합체 물자는 다른 중합체 및 충전물 사람의 적합한 섞기에 의하여 바람직한 속성을 가진 물자를 디자인하기 수 있기 때문에 많은 기업에서 널리 이용됩니다. 그 같은 물자에 있는 구조물 속성 관계는 현미경 분석 없이 이해하기 어렵습니다. AFM는 미크론의 수백에서 나노미터에 가늠자에 이 분석에서 아주 도움이 됩니다. 개별적인 분대의 특정 모양 뿐 아니라 그들의 기계 및 전기 속성에 있는 변이는 AFM 심상에서 서로와 구별되는 줍니다.

2개의 nanocomposites의 심상, Si 입자를 가진 polyparaxylylene 및 찰흙을 가진 폴리프로필렌은 숫자 10a-b에서, 보입니다. 5-10nm에서 변화하는 반경을 가진 작은 구체가 구역 수색하는 때 보이는 Si 입자는 중합체 매트릭스에서, 이산됩니다. 층이 된 찰흙 무기물의 작은 장은, 골재에서 그중 몇몇 숫자 10b에 있는 몇몇 위치에 있는 구조물가장자리 에 것과 같이, 보입니다. 골재의 존재는 분자 규모에 아래로 간격을 가진 다중 장으로 충전물을 분리할 수 있던, 벗겨짐 프로세스가 낙관되지 않았다는 것을 표시합니다.

AZoNano - A에서 나노 과학의 Z - Ag 입자 (a)로 채워지는 polyparaxylylene와 찰흙 입자 (b)로 채워지는 폴리프로필렌의 단계 심상.

숫자는 Ag 입자 (a)와 찰흙 입자 (b)로 채워진 폴리프로필렌으로 polyparaxylylene의 10. 단계 심상 채웠습니다.

이하 100 nm 심상에 있는 개별적인 nanoparticles의 고해상도 관측으로 추가 노력은 매트릭스에 있는 그들의 배급 구상을 위해 또한 다성분 물자 및 지금 오히려 어려운 그들의 적당한 지정에 있는 nanoparticles의 특정 모양 결정을 위해 확실히 바람직할 것입니다 뿐만 아니라.

microphase의 구상은 5-50nm 범위에 있는 구조상 매개변수이 특징인, 블럭 공중 합체의 형태학 (둥글거나, 원통 모양, 박판, micellar)를입니다 AFM 응용에 있는 일상적인 절차의 한개 분리했습니다. 중합체 혼합의 상분리의 결과로 형성되는, 다른 분대의 도메인은 더 큰 규모의 전형적으로 입니다. AFM는 다른 조잡하게 만드는 프로세스의 실제 공간 관측을 제공하고 단계 부피율의 직접 정량화 및 각종 형태학의 도메인 공용영역 곡율의 계산을 허용합니다. 블럭 공중 합체와 중합체 혼합의 AFM 심상에 있는 대조 변이는 분대의 기계적 성질에 있는 다름과 관련있습니다. AFM는 서브미크론에 다른 견본 위치에 있는 군대 곡선을 검토해서 현지 기계적 성질의 연구 결과를에 규모를 축소합니다 허용합니다.

숫자 11에 있는 심상은 중합체 속성의 거시적인 테스트가 나노 과학에 있는 발달을 위해 중요한 nanoscale까지 미칠 수 있었다는 것을 보여줍니다. 군대 곡선은 거리 (DvZ) 또는 진폭 편향도 대 대 거리 (AvZ) 속국 제출합니다. 연약한 물자를 위한 응용에서는, DvZ 곡선은 수시로 끝이 견본을 돌파하고는 실제로 지상 층을 손상을 입히는 동안 기록됩니다.

AZoNano - A에서 나노 과학의 Z - 폴리스티렌 b polybutadiene b 폴리스티렌의 500nm와 100nm 지역의 양 지도를 촬영합니다 기계적 성질 여러가지 지상 위치의 보여주를 강제하십시오. 녹색 십자가로 표를 한 것으로 더 밝은 지역은 폴리스티렌을 위한 AvZ 아래에 곡선에 의하여 보인 (a) 그리고 공유지이 특징입니다; 파란 십자가로 - polybutadiene를 위한 AvZ 아래에 곡선에 의하여 보이는 (b) 그리고 공유지의 - 표시되는 것으로 더 어두운 지역

숫자 11. (a) - (b) 기계적 성질 여러가지 지상 위치를 보여주는 폴리스티렌 b polybutadiene b 폴리스티렌 필름의 500nm와 100nm 지역의 군대 양 지도. 녹색 십자가로 표를 한 것으로 더 밝은 지역은 폴리스티렌을 위한 AvZ 아래에 곡선에 의하여 보인 (a) 그리고 공유지이 특징입니다; 파란 십자가로 - polybutadiene를 위한 AvZ 아래에 곡선에 의하여 보이는 (b) 그리고 공유지의 - 표시되는 것으로 더 어두운 지역.

보다 적게 파괴적이고 더 작은 끝 견본 지역이 특징인, AvZ 곡선의 측정은 1nm의 전례가 없는 해결책을 가진 철저한 지상 기계적 성질을 위해 더 적당합니다. 이것은 폴리스티렌 구획 polybutadiene blockpolystyrene (SBS) triblock 공중 합체의 박막의 표면에 집합된 AvZ 곡선의 128x128 소집의 건축되는 군대 양 지도에 의해 숫자 11a-b에서 설명됩니다.

폴리스티렌과 polybutadiene 구획으로 끝 상호 작용을 나타내는 곡선은 다릅니다 (b) 숫자 11a-; 지도에 있는 다른 대조는 통신수가 선택한 트리거 수준에 상호 작용 탐사기의 진폭을 감쇠하기 위하여 필요로 한 Z 여행에 있는 변이를 반영합니다. 그 같은 실험은 다른 구획에 의해 점유된 지상 위치의 정확한 식별을 허용하고 주의깊은 검사의 밑에 지금 도전적인 문제인 양이 많은 데이터 추출을 위한 nanomechanical 모형의 실험적인 데이터를 제안합니다. AFM를 가진 중합체의 nanomechanical 특성의 점진적 확장에서는, 넓은 주파수 영역에 있는 그리고 각종 온도에 다른 중합체 시스템의 점성과 탄성을 지니는 반응을 검토하는 것이 결정적 일 것입니다.

중합체 물자의 AFM 연구 결과는 위의 예제에서 보이는 것처럼 주위 온도에 또한 높은온도에 뿐만 아니라, 능력을 발휘할 수 있습니다 (숫자 8-9). 최근에, 연구 결과는 저온으로 확장되었습니다: 다성분 중합체 물자의 화상 진찰의 보기는 숫자 12a.c에서 제출됩니다. 이 심상은 다른 온도에 지붕용 자재의 견본에 장악되었습니다. 단계 심상의 대조는에 T = -10ºC 특정 형태학이 있는 다른 중합체의 아마 고무 매트릭스 그리고 더 단단한 도메인에는 분화합니다. 단계 대조는에 T = -35ºC 사라졌습니다, 그러나 도메인은 분대의 열 수축에 있는 다름 때문에 고도 심상에서 눈에 보이게, 확률이 매우 높ㅆ던 되었습니다.

AZoNano - A에서 나노 과학의 Z - (남겨두는) 다른 온도에 지붕용 자재의 고도와 단계 (적당한) 심상: (a) 25°C, (b) (- 10°C)와 (c) (- 35°C).

숫자 12. (남겨두는) 다른 온도에 지붕용 자재의 고도와 단계 (적당한) 심상: (a) 25°C, (b) (- 10°C)와 (c) (- 35°C).

온도를 가진 지붕용 자재의 다른 분대의 기계적 성질에 있는 변이는 이 심상에서 반영됩니다. 이것은 견본 형태학을 성격을 나타내는 것을 돕습니다. 일련의 블럭 공중 합체에 능력을 발휘한, 초기 연구 결과는 화상 진찰이 1개 분대의 그리고 그밖 분대의 T의 밑에 유리제 전환 (t)의 위 온도에 수행될 때 이질적인 중합체 물자g의 분대의 감별법이 달성된g베스트이다는 것을 설명했습니다.

반도체로 중합체 물자의 증가 침투로, 및 이 물자의 semiconducting 속성은 소규모에 수행의 자료 기억 장치 및 편평한 위원회 기업, 검사 중요한 연구 지역이 되고 있습니다. 전기력 현미경 검사법 지상 잠재적인 현미경 검사법, 및 (EFM) AFM와 같은 AFM 관련된 기술의 기능은 수행 및 터널을 파기 아직 완전히 탐구되는 것을 가지고 있습니다. 이 방법의 적용 예가 우리 탄소 검정 - 열가소성 vulcanizate로 채워지기 숫자 13a.c에서 (CB) 보이는 중합체 혼합의 심상을 고려하기 때문에. 이 연구 결과를 위한 견본은 cryo ultramicrotome로 준비되었습니다. 숫자 13a에 있는 고도 심상은 견본 위치의 한의 지상 지세를 제시합니다. 많은 밝은 입자는 거의 확실하게 견본 전면 분산되는 콜럼븀 입자를 제출합니다. 숫자 13b에 있는 EFM 단계 심상은 동일 위치에 스캐닝 탐사기가 견본 표면 약간 위 검사할 때 장악되었습니다. 이 심상에 있는 짙은 반점은 이 견본의 전도도에 책임있는 여과 통신망에 기여하는 콜럼븀으로 채워진 수행 지구를 표시합니다. 그들의 차원 (40-60nm)에 의하여 알아볼 수 있는, 콜럼븀 입자는 어두운 지구로 제한되지 않습니다. 이것은 단지 내재되어 있던 입자의 부분이 여과 통신망에 기여한다는 것을 의미합니다.

AZoNano - A에서 나노 과학의 Z - (a) 두드리는 최빈값에서 장악되는 열가소성 vulcanizate의 고도 심상. (b) (a) 20nm의 탐사기 상승을 가진 전기력 현미경 검사법 최빈값에서 장악되는에서와 동일 위치의 단계 심상. (c) (a)에서와 동일 위치의 지상 잠재적인 심상.

숫자 13. (a) 두드리는 최빈값에서 장악되는 열가소성 vulcanizate의 고도 심상. (b) (a) 20nm의 탐사기 상승을 가진 전기력 현미경 검사법 최빈값에서 장악되는에서와 동일 위치의 단계 심상. (c) (a)에서와 동일 위치의 지상 잠재적인 심상.

숫자 13c에 있는 심상은 동일 지상 위치에 지상 잠재력의 배급을 보여줍니다. 밝은 반점은 지상 변경에 (심상의 왼쪽에서) 할당될 수 있습니다. 심상의 각각은 형태학과 구조물과의 물자 그리고 그들의 상호 관계의 전기 속성의 특성에서 값을 헤아릴 수 없을 수 있는 무료한 정보를 제공합니다.

Bruker Nano 표면에 관하여

Nano Bruker는 그들의 강력한 디자인 및 사용 용이를 위한 그밖 상업적으로 이용 가능한 시스템에서 우수한 원자 군대 현미경/스캐닝 탐사기 현미경 (AFM/SPM) 제품을 제공합니다, 하는 동안 고해상 유지. 우리의 계기 전부의 일부분인, NANOS 측정 헤드는 표준 연구 현미경 목적 보다는 아니 더 크다 준비 콤팩트를 이렇게 만드는 공가 편향도 측정을 위한 유일한 광파이버 간섭계를 채택합니다.

근원: Bruker Nano 표면.

이 근원에 추가 정보를 위해 Bruker Nano 표면을 방문하십시오.

 

Date Added: Mar 10, 2006 | Updated: Apr 2, 2012

Last Update: 2. April 2012 21:22

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