| Introduzido Inicialmente como um acessório à microscopia de varredura da escavação de um túnel (STM), a microscopia atômica da força (AFM) transformou-se de técnica avançada e a maioria valiosa da ponta de prova da exploração usada amplamente na pesquisa académico e industrial. Uma característica superior do AFM - o visualização de alta resolução das superfícies - define a maioria de suas aplicações. Em uma mão, os microscópios do AFM são empregados para a imagem lactente de moléculas individuais e as manipulações de objetos da nanômetro-escala. Por outro lado, são aplicados extensamente para o controle da qualidade em um número de indústrias onde o AFM é usado para medidas da aspereza de superfície e para o exame quantitativo das formas/perfis de estruturas de superfície tecnològica importantes, tais como testes padrões de DVD e de CD. Ao longo da última década, muitos pesquisadores que trabalham com matéria macia (objetos e polímeros biológicos) reconheceram a importância deste método. as características da Nanômetro-Escala tão pequenas quanto macromoléculas individuais, seus conjuntos, e morfologias em maior escala, podem facilmente ser reconhecidas em imagens do AFM. Além, o facto de que a rigidez de pontas de prova do AFM é comparável à rigidez de materiais de polímero torna possível distinguir lugar da amostra com propriedades mecânicas diferentes. Desta maneira, os vários componentes de materiais de polímero heterogêneos podem ser identificados nas imagens. Por muitos anos, o exame de amostras do polímero com AFM foi executado em circunstâncias ambientais e sob líquidos. Estes estudos têm sido estendidos recentemente às temperaturas diferentes. Desse modo, o AFM pode ser usado para a monitoração in situ das mudanças estruturais induzidas por transições térmicas, e para o visualização das transformações da estrutura causadas por efeitos de inchação e outros. Esta nota de aplicação apresenta diversas aplicações do AFM da novela aos polímeros. Optimização de Experiências do AFM Comparado a outras técnicas microscópicas, o AFM está ainda em sua infância. As capacidades do AFM, especialmente nos estudos de materiais macios, estão expandindo continuamente com a revelação em curso da instrumentação e a experiência prática crescente dos pesquisadores. As revelações instrumentais Recentes incluem um projecto de uns actuadores mais precisos e de uns detectores mais sensíveis, modos de operação novos, e pontas de prova especializadas. Há igualmente uma sala para uma melhoria mais adicional do projecto total e, particularmente, de abaixar do microscópio sua tracção térmica. Em aplicações práticas do AFM, é bem conhecido que a técnica de imagem lactente de batida do modo é preferível à técnica do modo de contacto. Segundo necessidades da imagem lactente, as circunstâncias experimentais devem ser ajustadas para o perfilamento de alta resolução e delicado das características de superfície ou para o visualização de alto contraste de componentes diferentes de sistemas heterogêneos do polímero (o polímero se mistura, copolímeros de bloco, compostos do polímero). No modo de batida, o nível das interacções da força da ponta-amostra é variado mudando a amplitude da ponta de prova deoscilação (A0) e da amplitude do grupo-ponto (Asp), assim como usando sonda com rigidez diferente. Por exemplo, a imagem lactente da baixo-força (batida clara) é conseguida aplicando o delicado sonda (rigidez tão baixo quanto 0,3 N/m), usando A pequeno0e Aspperto do A.0 Estas circunstâncias são favoráveis para a imagem lactente não-destrutiva, de alta resolução de materiais macios. Um bom critério da batida da luz é a imagem lactente, em que a fase da ponta de prova de interacção é próxima a sua fase na oscilação livre. Uma operação nas forças elevados da ponta-amostra, que podem ser conseguidas abaixando Asp, A crescente0, e usando pontas de prova duras, é óptima para a imagem lactente compositiva de componentes individuais em materiais heterogêneos. Em muitos casos, os componentes individuais são distinguidos pelo contraste diferente em imagens da fase. Para a imagem lactente compositiva de materiais multicomponent com componentes elásticos, o contraste o mais pronunciado da fase é conseguido geralmente em circunstâncias de batida duras (A0= 80-100nm, Asp= 40-50nm, pontas de prova com rigidez de ~40 N/m). Na batida duramente de amostras do polímero com camadas superiores elásticos, a ponta comprime as amostras e penetra-as mesmo nelas assim que sonda estruturas subsuperficiais. A penetração da ponta pode alcançar centenas de nanômetros quando a imagem lactente das amostras de borracha é executada com o A0mais alto do que 100nm e o Asptão pequeno quanto 5nm. Imagem Lactente De alta resolução de Estruturas do Polímero Presentemente, a pergunta da definição final do AFM é ainda aberta. Desde o começo, as imagens do AFM obtidas no modo de contacto revelaram estrutura crystallographic das superfícies de compostos orgânicos e inorgánicos mas eram incapazes de mostrar defeitos de escala moleculars isolados (definição molecular verdadeira). O uso do modo oscilatório do AFM em UHV permitiu a imagem lactente com definição atômica verdadeira em um número de superfícies cristalinas, e mesmo a imagem lactente do secundário-ångström foi conseguida. Até recentemente, a definição molecular verdadeira no modo de batida no ar era problemática. O uso de pontas de prova ultra-afiadas novas e de um instrumento do AFM com baixa tracção térmica torna este possível. O exemplo de bater a imagem lactente do modo com definição molecular verdadeira, que foi obtida nos estudos do cristal do polydiacetylene (PDA), é demonstrado em Figura 1. Este polímero tem uma estrutura química apresentada por um esboço. A superfície superior (o bc plano) de seu cristal é formada por segmentos moleculars terminais dos grupos laterais chain, que são embalados em uma pilha retangular com os parâmetros principais: b = 0.491nm e c = 1.410nm. Esta imagem de mostras do cristal do PDA não somente a estrutura regular, que é consistente com a estrutura crystallographic do bc de superfície, mas igualmente um defeito do molecular-tamanho. A imagem foi obtida com uma ponta de prova ultra-afiada, que fosse preparada por um depósito plasma-ajudado de pontos do carbono no vértice de uma ponta de prova gravada Si. O valor desta ponta de prova é manifestado não somente em superfícies com um pedido previsto molecular ou do atomicscale mas igualmente na imagem lactente de alta resolução de superfícies menos-pedidas com corrugações e de poros na escala do nanômetro. As micrografia de TEM desta ponta de prova, uma ponta de prova gravada Si rotineiramente usada, e uma ponta de prova nova do diamante são recolhidas nas Figuras 2a.c. Tais pontas de prova com tamanho do vértice de sub-10nm são inestimáveis para a imagem lactente da molecular-escala. 
Figura 1. (a) Um esboço da estrutura química, de uma forma de cristal e do pedido crystallographic no bc plano para o polydiacetylene (PDA) usado para a imagem lactente de alta resolução do AFM. (b) - (c) imagens da Altura do bc de superfície do cristal do PDA obtido no modo de batida no ar. A ponta de prova do ponto do Carbono é usada nas experiências. As imagens mostram uma embalagem pedida dos grupos de superfície e do um defeito da molecular-escala. As imagens foram gravadas no mesmo lugar dentro de um intervalo de 10 Min. A SHIFT do defeito é relacionada à tracção térmica de ~0.6nm/min. 
Figura 2. micrografia de TEM de pontas de prova do AFM. (a) Pontos do Carbono crescidos no vértice da ponta de prova gravada Si; (b) Ponta de prova Gravada do Si; (c) Ponta do Diamante. As micrografia e o diamante de TEM derrubam - a cortesia de B. Mesa (Tecnologia de MicroStar). Uma presença de um número de pontos na extremidade das pontas de prova (Figura 2a) impor limitações definidas em seu uso. As amostras Relativamente lisas devem ser estudadas com tais pontas de prova para evitar as interacções simultâneas dos pontos múltiplos com a superfície da amostra. A natureza frágil de pontos afiados igualmente exige delicado contrata e procedimentos da imagem lactente. Estas condições prévias estão exigindo menos no caso das pontas de prova gravadas Si e o diamante sonda, cujas as dimensões do vértice podem estar na escala de sub-10nm. Além do uso de pontas de prova afiadas, um AFM com baixa tracção térmica (abaixo de 0.5nm/min) é importante para a imagem lactente da molecular-escala no modo de batida devido à exploração lenta inerente para este método. Com este instrumento da lowthermal-tracção, a definição da molecular-escala foi conseguida igualmente nas imagens de uma camada orientada do polytetrafluoroethylene (PTFE) e o material cristalino líquido que usa um Si regular gravou a ponta de prova (Figura 2b) e uma ponta de prova do diamante (Figura 2c). As imagens de alta resolução de PTFE são mostradas nas Figuras 3a-b. Os terraços cristalinos Lisos com etapas de 0.56nm na altura são vistos na superfície desta camada (Figura 3a), que foi preparada pela fricção quente em uma carcaça de vidro. 
Figura 3. (a) imagem da Altura da camada de PTFE obtida no modo de batida no ar. Umas imagens Mais Altas da ampliação mostradas na peça superior das Figuras 3a-b foram obtidas nos lugar identificados por meio de linhas pontilhadas. A ponta de prova Gravada do Si foi usada nas experiências. Isto indica que a superfície está formada de únicas folhas moleculars. Uma imagem de alta resolução do lugar de 10 nanômetro (superior, deixada) mostra correntes individuais do polímero com 0,56 afastamentos do nanômetro. Há igualmente um número de defeitos, alguns de que são ampliados na Figura 3b. Os defeitos da deslocação marcados pelos círculos são feitos das correntes de PTFE, que estendem de uma folha molecular a outra. Um mais exemplo da imagem lactente da molecular-escala é apresentado em Figura 4, em que as imagens de uma camada recozida de moléculas estrela-dadas forma na carcaça do Si são recolhidas. O teste padrão da morfologia, que é considerado na imagem em grande escala na Figura 4a, é comum para materiais cristalinos líquidos. Em domínios lisos, um pode distinguir um pedido cristalino com a estrutura quase ortogonal, que é caracterizada pelas distâncias da repetição de 3.4nm e de 3.6nm. Uma comparação das imagens do AFM com os resultados da análise de Raio X ajudará a revelar a embalagem molecular nesta camada. 
Figura 4. (a) - (c) imagens da Altura obtidas na superfície do material cristalino líquido no modo de batida no ar. Um esboço da estrutura química das moléculas disco-dadas forma da estrela que formam este material é mostrado na inserção em (a). 2D O espectro de potência de FFT da imagem em (b) é mostrado na inserção. Uma metade inferior da imagem em (c) é mostrada após a filtração. A ponta de prova Gravada do Si foi usada nas experiências. Os objetos Microscópicos e nanoscopic são reconhecidos nas imagens por mais do que suas formas e dimensões específicas. O Visualização das únicas macromoléculas, que adotam conformações moleculars diferentes segundo um procedimento do depósito e específicos de suas interacções com uma carcaça, é uma das características as mais emocionantes do AFM. Os estudos do AFM de macromoléculas do ADN, por exemplo, transformaram-se o procedimento rotineiro mais de 10 anos há. A Imagem Lactente em ponta-forças diferentes conduz frequentemente ao imagem-contraste as variações que reflectem propriedades mecânicas locais, e este procedimento pode ser aplicado às únicas macromoléculas. Quando a imagem lactente das macromoléculas do ADN (Figuras 5b-c) colocadas na mica é executada em forças diferentes, o contraste da estrutura que representa a macromolécula sublinha sua forma total ou um núcleo mais rígido, que tenha dimensões da lateral mais pròxima corresponder ao tamanho previsto do ADN. 
Figura 5. (a) - (c) imagens da Altura de macromoléculas do ADN na mica. As Imagens em (b) e em (c) foram obtidas no mesmo lugar em ponta-forças diferentes. (d) - (f) imagens da Altura das macromoléculas do dendrimer cristalino líquido do carbosilane na carcaça do Si. Um esboço da estrutura química destas moléculas é mostrado na inserção em (d). As Imagens em (e) e em (f) foram obtidas no mesmo lugar em ponta-forças diferentes. Em um outro exemplo (Figuras 5d-f), as esferas 5nm representam em tamanho as macromoléculas individuais do dendrimer do carbosilane, que foram depositadas na carcaça do Si. A Imagem Lactente dos agregados destas macromoléculas em forças diferentes mostra que o exterior das macromoléculas muda seu contraste de brilhante à obscuridade como a ponta-força aumenta, Figura 5e-f. Nas mesmas circunstâncias, o núcleo das macromoléculas permanece brilhante, que indica sua rigidez mais alta comparada à periferia das moléculas. Este resultado corresponde à densidade mais alta da parcela central das moléculas, que foi confirmada por simulações da dinâmica molecular. Em ambos os casos, as mudanças da imagem induzidas pela ponta-força são reversíveis e reflectem variações de propriedades mecânicas locais. Um uso do AFM para estudos de moléculas sintéticas individuais do polímero foi demonstrado primeiramente pelo visualização de únicas correntes de poli (estireno) - copolímero de bloco b-poli (do methylmethacrylate) e monitorando mudanças de sua conformação causada por variações da umidade. Este trabalho foi seguido por um número ràpida crescente de aplicações em que as únicas moléculas do dendrimer, as escovas macromoleculares, e os polímeros com grupos mini-dendrítico foram observados com AFM. Para tais estudos, as únicas macromoléculas são depositadas tipicamente nas carcaças selecionadas (mica, bolacha de silicone, vidro, grafite, Etc.) das soluções muito diluídas. A escolha da carcaça é essencial para macromoléculas de fixação e desembaraçar correntes do polímero. Desembaraçar pôde ser ajudado pela epitaxia de grupos de alkyl terminais à grafite, como se mostrou nos estudos dos alkanes e das moléculas do polímero com grupos laterais mini-dendrítico. A Imagem Lactente de únicas macromoléculas não é um procedimento trivial e se pode esperar dificuldades em deduzir o tamanho correcto de macromoléculas individuais das imagens do AFM. Quando a imagem lactente isolou objetos da nanômetro-escala em uma carcaça, é um pouco duro evitar uma convolução da forma da ponta com a forma de uma macromolécula, assim como uma deformação ponta-induzida possível de únicas macromoléculas. Estes efeitos devem ser levados em consideração durante a análise da largura e da altura da corrente prolongada isolada das imagens do AFM, contudo o comprimento total da aparência e do contorno da forma destas macromoléculas é reproduzido nas imagens mais correctamente. Conseqüentemente, as imagens podem ser usadas para a avaliação da conformação da macromolécula em carcaças diferentes e para a construção dos histogramas moleculars do comprimento, que fornecem a informação directa sobre a distribuição de peso molecular. Um exemplo de como o AFM pode ser aplicado para a análise de conformação das macromoléculas em carcaças diferentes e no volume foi obtido nos estudos das macromoléculas do polyphenylacetylene com grupos mini-dendrítico (Figura 6a). 
Figura 6. (a) estrutura Química do polyphenylacetylene com grupos mini-dendrítico e um esboço da aparência destas moléculas no volume baseado na análise de Raio X. As imagens da Altura destas macromoléculas na superfície da fractura do polímero maioria provam (b), em um único domínio das moléculas na mica (c) e na grafite (d) e (e). O número na inserção de (c) indica um comprimento de quatro moléculas marcadas com uma linha branca na imagem. As setas vermelhas na imagem em (d) mostram uma das pilhas moleculars na grafite. No volume, estas macromoléculas são arranjadas em uma estrutura sextavada e o diâmetro das correntes individuais, que são formadas pelo núcleo envolvido em um “revestimento” de grupos mini-dendrítico, é em torno de 5nm (dados do Raio X). As camadas chain pedidas, que foram observadas com o AFM na superfície da fractura de uma amostra maioria, exibem um igual da altura da etapa (4.5nm) ao diâmetro da macromolécula. Um afastamento de 4.9nm foi encontrado entre as únicas correntes consideradas na imagem de uma superfície superior desta amostra (Figura 6b). Estas dimensões são próximas ao diâmetro chain (5.0nm) determinado com a análise de Raio X. As imagens do AFM das correntes do polímero na mica e na grafite são mostradas nas Figuras 6c-d. O afastamento chain de ~4.5nm, que era determinado da imagem do agregado do polímero na mica, é similar com o aquele encontrado nas camadas moleculars na superfície da fractura. Quando as macromoléculas foram depositadas na grafite, sua epitaxia conduziu a um alinhamento chain ao longo dos machados crystallographic principais da carcaça, Figura 6d. A largura das macromoléculas na grafite como medida em três pilhas diferentes (uma de que é indicado por setas vermelhas) nesta imagem é maior (6.5-6.6nm) do que na mica. A altura das macromoléculas na grafite (~0.79nm) é reduzida igualmente substancialmente comparada àquela na mica e na superfície da fractura. Estas observações sugerem que as correntes do polímero estejam aplainadas na grafite mas retêm uma forma quase cilíndrica na mica. o Auto-Conjunto das macromoléculas em uma carcaça ocorre como a concentração de sua solução, que é usada para o depósito, aumentos. Os Domínios de macromoléculas embaladas em carcaças podem mais facilmente ser observados no AFM porque podem suportar as macromoléculas melhor do que únicas da ponta-força. As perguntas do cano principal que são levantadas da análise de imagens do AFM dos conjuntos macromoleculares do auto em carcaças diferentes referem-se à interacção de interacções macromoleculares dentro da camada do polímero e daquelas entre macromoléculas e carcaças. Os últimos influenciam tipicamente o pedido macromolecular em uma ou diversa camada que encontra-se imediatamente na carcaça. As interacções Intermolecular dentro das camadas podem originar dos grupos diferentes do mesogen e puderam dominar no material de polímero sem a importância à proximidade da camada à carcaça. Diversos resultados interessantes foram obtidos em estudos do AFM de camadas do alkane e (PE) do polietileno na grafite. O Que é visto em imagens do AFM dos alkanes é uma alternação das tiras com contraste diferente em imagens da altura ou da fase. As imagens do AFM de alkanes18de C38H, 36de C74H, e60de C122 H nas Figuras 7a.c demonstram que a largura das tiras coincide com o comprimento das correntes do polímero. Até agora, as imagens do AFM que mostram correntes individuais do alkane não são sabidas, visto que visualização do indivíduo - os grupos2-do CH são conseguidos geralmente em imagens de STM de camadas do alkane na relação líquido-contínua com grafite. Em imagens do AFM, disposições da extremidade - os grupos3do CH nas bordas lamelosas são considerados tipicamente como umas linhas mais escuras. Esta atribuição é confirmada pela imagem lactente de camadas390de C782H (Figuras 8a-d) onde as variações reversíveis nas imagens da altura e da fase foram observadas enquanto as interacções da força da ponta-amostra foram variadas. 
Figura 7. (a) - (c) imagens da Fase camadas18do alkane38de C H36, 74de C H60e122de C H na grafite. 
Figura 8. (a) - (b) imagens (direitas) da Altura (deixada) e da fase do alkane ultra longo C390H782na grafite obtida na batida clara. (c) - (d) imagens (direitas) da Altura (deixada) e da fase do mesmo lugar que em (a) e em (b) obtido na batida duramente. Todas As imagens foram obtidas em T=130°C. Um dos defeitos locais relativos às moléculas do alkane que formam uma ponte entre fitas lamelosas vizinhas é indicado com um círculo em (c). Na batida clara, a imagem da altura representa a topografia de superfície; conseqüentemente, os locais - os grupos3da extremidade do CH do alkane, que são mais volumosos do que - de grupos2-do CH, são elevados visto. Um contraste insignificante da imagem correspondente da fase confirma baixas interacções da força da ponta-amostra. Quando a ponta-força aumenta (duramente batendo), uma deformação possível da ponta das regiões de mais móvel - os grupos3do CH fazem estes lugar parecer mais escuros em imagens da altura e da fase; assim, as imagens representam o pedido lameloso das camadas do alkane na grafite e ajudam-no a visualizar vários defeitos. Um tal defeito, que é relacionado às moléculas do alkane que formam uma ponte entre fitas lamelosas vizinhas, é indicado na Figura 8d. Os Estudos de amostras do polímero em temperaturas elevados podem render a informação inestimável a respeito da organização de camadas do adsorbate em carcaças diferentes. Particularmente, nosso trabalho na imagem lactente de alta temperatura das camadas de alkanes de comprimentos diferentes (de C18H38a C390H)782e a polietileno (PE) na grafite mostrou que o pedido na relação da derretimento-carcaça está retido nas temperaturas que excedem substancialmente as temperaturas de derretimento dos cristais relacionados. Em tais medidas, a ponta penetra através de um derretimento e alcança a camada lamelosa que encontra-se imediatamente na carcaça. O rearranjo estrutural continua em altas temperaturas na forma mostrada por imagens do alkane390e782do PE de C H nas Figuras 9a-f. 
Figura 9. (a) - (c) as imagens da Altura de C ultra longo390H782mergulham na grafite em 155°C. (d) - (f) imagens da Altura de camadas do polietileno na grafite em 150°C. No caso da camada390de C782H (Figuras 9a.c.), depois que a temperatura alcançou 155°C, os lamellae ziguezague-dados forma do terraço médio mudaram primeiramente a uma forma mais recta e reorientado então ao longo das bordas do terraço. Estas alternações reflectem a interacção de diversas interacções entre as moléculas dentro da camada e entre as moléculas do alkane e a carcaça. Mais volumoso - os grupos3da extremidade do CH reforçam o deslizamento das correntes no que diz respeito a se que causou a forma do ziguezague dos lamellae. Com o aumento da temperatura, a mobilidade molecular foi aumentada e bastante espaço torna-se disponível para os grupos da extremidade das correntes vizinhas. Isto pôde explicar o endireitamento dos lamellae. A mobilidade molecular aumentada igualmente provocou uma perda de registro das correntes do alkane com um dos sentidos principais da grafite. Em conseqüência, as fitas lamelosas alinham preferencial ao longo das bordas do terraço. No caso da camada do PE (Figuras 9d-f), os domínios lamelosos, que exibiram uma orientação bem definida ao longo dos machados principais da carcaça (deixou a imagem), perderam gradualmente este regime epitaxial devido a uma mobilidade molecular aumentada mais adicional (imagens médias e direitas). O isotropization Em Curso do material, de uma perda do pedido lameloso (veja o canto superior direito da imagem direita), e da ruptura de lamellae individuais em blocos é o resultado do movimento chain local seguido neste processo. Traço de Materiais de Polímero Multicomponent Os materiais de polímero Multicomponent são amplamente utilizados em muitas indústrias porque pela mistura apropriada dos polímeros e dos enchimentos diferentes um pode projectar materiais com propriedades desejáveis. O relacionamento da estrutura-propriedade em tais materiais é difícil de compreender sem análise microscópica. O AFM é muito útil nesta análise em escalas das centenas de mícrons aos nanômetros. A forma específica de componentes individuais assim como as variações em suas propriedades mecânicas e elétricas permitem que sejam distinguidas de uma outra em imagens do AFM. As imagens de dois nanocomposites, o polyparaxylylene com partículas do Si e o polipropileno com argila, são mostrados nas Figuras 10a-b. As partículas do Si, que são consideradas enquanto as esferas pequenas com os raios que variam no 5-10nm variam, são dispersadas na matriz do polímero. As folhas Pequenas do mineral mergulhado da argila, alguns delas nos agregados, são vistas como borda-em estruturas em diversos lugar na Figura 10b. A presença de agregados indica que o processo da esfoliação, que poderia separar o enchimento em folhas múltiplas com espessura para baixo ao tamanho molecular, não estêve aperfeiçoado. 
A Figura 10. imagens da Fase do polyparaxylylene encheu-se com as partículas do AG (a) e o polipropileno enchido com as partículas da argila (b). Uns esforços Mais Adicionais para observações de alta resolução dos nanoparticles individuais nas imagens de sub-100-nm serão bastante desejáveis não somente para visualizar sua distribuição na matriz mas igualmente para determinar formas específicas dos nanoparticles em materiais multicomponent e em sua atribuição apropriada, que é um pouco difícil agora. O Visualização do microphase separou a morfologia (esférico, cilíndrico, lameloso, ou micellar) de copolímeros de bloco, que é caracterizada por parâmetros estruturais na escala 5-50nm, é um dos procedimentos rotineiros em aplicações do AFM. Os Domínios dos componentes diferentes, que são formados como consequência da separação de fase de misturas do polímero, são tipicamente de um tamanho maior. O AFM fornece a observação do real-espaço de processos tornando áspero diferentes e permite a quantificação directa de fracções de volume da fase e a computação de curvaturas da relação do domínio de várias morfologias. As variações do contraste em imagens do AFM de misturas dos copolímeros e do polímero de bloco são relacionadas às diferenças nas propriedades mecânicas do componente. O AFM permite estudos de propriedades mecânicas locais em reduz proporcionalmente ao submícron examinando curvas da força em lugar diferentes da amostra. As imagens em Figura 11 mostram que o teste macroscópico de propriedades do polímero poderia ser estendido ao nanoscale, que é importante para revelações na nanotecnologia. As curvas da força apresentam deflexão-contra a distância (DvZ) ou a amplitude contra dependências da distância (AvZ). Nos pedidos para materiais macios, as curvas de DvZ são gravadas frequentemente quando a ponta penetrar uma amostra e danificar realmente a camada de superfície. 
Figura 11. (a) - (b) mapas do Volume da Força das áreas 500nm e 100nm de lugar da superfície da exibição do filme do poliestireno-b-polybutadiene-b-poliestireno com propriedades mecânicas diferentes. Umas áreas Mais Brilhantes como uma identificada por meio de uma cruz verde são caracterizadas por AvZ (a) abaixo mostrado curva e terra comum para o poliestireno; áreas mais escuras como uma identificada por meio de uma cruz azul - por AvZ (b) abaixo mostrado curva e terra comum para o polybutadiene. As Medidas das curvas de AvZ, que são menos destrutivas e são caracterizadas pela área menor da ponta-amostra, são mais apropriadas para propriedades mecânicas de superfície de sondagem com definição inaudita de 1nm. Isto é demonstrado nas Figuras 11a-b pelos mapas do volume da força, que são construídos das disposições 128x128 de curvas de AvZ recolhidas na superfície de um filme fino do copolímero do triblock do poliestireno-bloco-polybutadiene-blockpolystyrene (SBS). As curvas que representam as interacções da ponta com os blocos do poliestireno e do polybutadiene são diferentes (Figuras 11a- b); os contrastes diferentes nos mapas reflectem as variações no Z-Curso necessário para umedecer a amplitude da ponta de prova de interacção a um nível do disparador escolhido por um operador. Tais experiências permitem a identificação precisa dos lugar de superfície ocupados por blocos diferentes e oferecem dados experimentais para modelos nanomechanical para extrair os dados quantitativos, que são um problema desafiante actualmente sob o exame cuidadoso. Em uma expansão mais adicional da caracterização nanomechanical dos polímeros com AFM, será crucial examinar respostas viscoelastic de sistemas diferentes do polímero em uma escala de freqüência larga e em várias temperaturas. Os estudos do AFM de materiais de polímero podem ser executados não somente em temperaturas ambientais mas igualmente em temperaturas elevados, segundo as indicações dos exemplos acima (Figuras 8-9). Recentemente, os estudos foram expandidos para baixas temperaturas: um exemplo da imagem lactente de um material de polímero multicomponent é apresentado nas Figuras 12a.c. Estas imagens foram obtidas em uma amostra de material de telhado em temperaturas diferentes. O contraste da imagem da fase em T = -10ºC diferencia uma matriz presumivelmente de borracha e uns domínios mais duros de um outro polímero, que tenham morfologias específicas. O contraste da fase desapareceu em T = -35ºC, contudo os domínios tornaram-se visíveis na imagem da altura, mais provável, devido às diferenças na contracção térmica dos componentes. 
Figura 12. Imagens (direitas) da Altura (deixada) e da fase do material de telhado em temperaturas diferentes: (a) 25°C, (b) (- 10°C) e (c) (- 35°C). As variações em propriedades mecânicas de componentes diferentes do material de telhado com temperatura são reflectidas nestas imagens. Isto ajuda a caracterizar a morfologia da amostra. Um estudo mais adiantado, que fosse executado em uma série de copolímeros de bloco, demonstrou que a diferenciação dos componentes de um material de polímero heterogêneo é melhor conseguido quando a imagem lactente é conduzida em temperaturas acima da transição de vidro (T)gde um componente e abaixo de Tgdo outro componente. Com a penetração crescente de materiais de polímero no semicondutor, o armazenamento de dados, e as indústrias do ecrã plano, o exame da condução e as propriedades semiconducting destes materiais em pequenas escalas estão transformando-se uma área de pesquisa importante. As capacidades de técnicas AFM-relacionadas tais como a microscopia da força elétrica (EFM), a microscopia potencial de superfície, e a condução e a escavação de um túnel AFM têm ser exploradas ainda inteiramente. Porque um exemplo de aplicação destes métodos nós considera as imagens das misturas de um polímero enchidas com o preto de carbono (CB) - vulcanizate termoplástico, que são mostradas nas Figuras 13a.c. A amostra para este estudo foi preparada com um cryo-ultramicrotome. A imagem da altura na Figura 13a revela a topografia de superfície de um dos lugar da amostra. Um grande número partículas brilhantes apresentam muito provavelmente as partículas dos CB, que são distribuídas por todo o lado na amostra. A imagem da fase de EFM na Figura 13b foi obtida no mesmo lugar quando a ponta de prova da exploração estava fazendo a varredura ligeira acima da superfície da amostra. Os pontos mais escuros nesta imagem indicam as regiões de condução enchidas com os CB, que contribuem a uma rede da infiltração responsável para a condutibilidade desta amostra. As partículas dos CB, que são reconhecíveis por suas dimensões (40-60nm), não são limitadas às regiões escuras. Isto significa que meramente uma parcela das partículas encaixadas contribui à rede da infiltração. 
Figura 13. (a) Imagem da Altura do vulcanizate termoplástico obtida no modo de batida. (b) Imagem da Fase do mesmo lugar que (a) no obtido no modo da microscopia da força elétrica com um elevador da ponta de prova de 20nm. (c) Imagem potencial De Superfície do mesmo lugar que em (a). A imagem na Figura 13c mostra a distribuição do potencial de superfície no mesmo lugar de superfície. Os pontos Brilhantes (no lado esquerdo da imagem) podem ser atribuídos às mudanças de superfície. Cada Um das imagens fornece a informação complementar que pode ser inestimável na caracterização de propriedades elétricas dos materiais e da sua correlação com morfologia e estrutura. |