| Initialt introducerat som ett åtfölja till avläsande grävamicroscopy (STM), har atom- styrkamicroscopy (AFM) blivit en avancerad och mest för värdesakscanningsond teknik som används i huvudsak i akademisk och industriell forskning. Ett överlägset särdrag av AFM - visualizationen med hög upplösning av ytbehandlar - definierar mest av dess applikationer. På en räcka, används AFM-mikroskop för att avbilda av individmolekylar, och behandligar av nanometer-fjäll anmärker. Å andra sidan appliceras de brett för kvalitets- kontrollerar i ett nummer av branscher var AFM används för mätningar av ytbehandlar roughness och för kvantitativ undersökning av formar/profilerar av technologically viktigt ytbehandlar strukturerar, liksom DVD och CD mönstrar. Över det förgångna årtiondet har många forskare som är funktionsdugliga med den biologiska mjuka materien (anmärker och polymrer), känt igen betydelsen av denna metod. Nanometer-Fjäll presenterar så litet, som individmacromolecules, deras enheter och stor-fjäll morfologier, kan lätt kännas igen i AFM avbildar. I tillägg gör faktumet, att styvheten av AFM-sonder är jämförbar till styvheten av polymermaterial, det möjlighet för att skilja tar prov lägen med olik mekanisk rekvisita. På så sätt kan olika delar av heterogena polymermaterial identifieras i avbildar. För många år tar prov undersökning av polymern med AFM utfördes på omgivande villkorar och under flytande. Dessa studier har för en tid sedan fördjupas till olika temperaturer. I detta sätt kan AFM användas för i-situ övervakning av strukturella ändringar som framkallas av termiska övergångar, och för visualization av strukturera omformningar som orsakas, genom att svälla, och annat verkställer. Denna applikation noterar gåvor flera romanAFM-applikationer till polymrer. Optimization av AFM-Experiment Jämfört till andra mikroskopiska tekniker, är AFM stilla i dess spädbarnsålder. Kapaciteterna av AFM, speciellt i studier av mjuka material, utvidgar fortlöpande med den pågående utvecklingen av instrumentation, och de ökande praktiska erfar av forskare. Nya instrument- utvecklingar inkluderar en design av mer preciserar utlösare och känsligare avkännare, nya funktionsfunktionslägen och specialiserade sonder. Det finns också rum för mer ytterligare förbättring av den total- designen och, bestämt, att fälla ned för mikroskop dess termiska driva. I praktiska AFM-applikationer är det väl - etablerat att det knackande lätt på funktionsläget som avbildar teknik är helst till tekniken för kontaktfunktionsläget. Beroende av att avbilda behov, villkorar det experimentellt bör justeras endera för kickupplösning, och att stilla att profilera av ytbehandla särdrag eller för kick-kontrast visualization av olika delar av heterogena polymersystem (polymern blandar, kvartercopolymers, polymerkomposit). I knackande lätt på funktionsläge är uppsättning-pekar sonderar det jämnt av spets-ta prov styrkaväxelverkan omväxlande, genom att ändra amplituden av densvängande sonden (A0) och amplitud (Asp) såväl som genom att använda, med olik styvhet. Till exempel uppnås låg-styrka som avbildar (tända knackning), genom att applicera mjuka sonder (styvhet så low som 0,3 N/m), genom att använda litet A0och Aspnästan A.0 Dessa villkorar är gynnsamma för avbilda oskadligt med hög upplösning av mjuka material. Ett bra kriterium av ljus knackning avbildar, som arrangera gradvis av den påverkande varandra sonden är dess på arrangerar gradvis nästan i fri svängning. En funktion på högstämt spets-tar prov styrkor, som kan uppnås, genom att fälla ned Asp, ökande A0och, genom att använda styva sonder, är optimal för compositional avbilda av individdelar i heterogena material. I många fall är individdelar distingerade vid olik kontrast arrangerar gradvis in avbildar. För compositional avbilda av multicomponent material med rubbery delar arrangerar gradvis det mest uttalad kontrast uppnås vanligt på knackning hårt villkorar (A0= 80-100nm, Asp= 40-50nm, sonder med styvhet för ~40 N/m). I knackning hårt av polymern, tar prov med rubbery bästa lagrar, trycker ned spetsen tar prov och tränger igenom även in i dem, thus som den sonderar under-ytbehandlar strukturerar. Spetsgenomträngningen kan ne hundratals nanometers, när att avbilda av gummi tar prov utförs med A som0är högre än 100nm, och A somspså är litet som 5nm. Avbilda Med Hög Upplösning av Polymern Strukturerar I dagsläget är ifrågasätta av ultimat upplösning för AFM stillbilden per öppen. Efter början avbildar har AFM erhållande i kontaktfunktionsläge avslöjt crystallographic galler av ytbehandlar av organiska och oorganiska sammansättningar men var oförmögen att visa att det isolerade molekylära fjäll hoppar av (riktig molekylär upplösning). Bruket av det oscillatory AFM-funktionsläget i tillåtet avbilda för UHV med riktig atom- upplösning på ett nummer av crystalline ytbehandlar, och även under-angstrom uppnåddes att avbilda. Till för en tid sedan luftar riktig molekylär upplösning i knackande lätt på funktionsläge in var problematisk. Bruket av ny ultra-kor sonderar, och en AFM instrumenterar med low termisk driva gör denna möjlighet. Exemplet av att knacka lätt på funktionsläge som avbildar med riktig molekylär upplösning, som erhölls i studier av kristallen för polydiacetylene (PDA), visas in Figurerar 1. Denna polymer har ett kemiskt att strukturera framlagt av en skissa. Det bästa ytbehandlar (det bc plant) av dess kristall bildas av slutligt molekylärt segmenterar av kedjasidogrupperna, som packas i en rektangulär cell med de huvudsakliga parametrarna: b = 0.491nm och c = 1.410nm. Detta avbildar av crystal shows för PDA inte endast stamgästgallret, som är jämnt med det crystallographic strukturerar av bc ytbehandla, men enstorleksanpassa hoppar av också. Avbilda erhölls med enkor sond, som är förberedd vid enhjälpt avlagring av kolgrov spik på apexen av en Si etsad sond. Värdera av denna sond visas inte endast på ytbehandlar med ett förväntat molekylärt, eller atomicscale beställer, men i avbilda med hög upplösning av mindre-beställt ytbehandlar också med korrugeringar och por i nanometerfjäll. TEM-micrographsna av denna sonden, en rutinmässigt använd Si etsad sond och en ny diamantsond samlas in Figurerar 2a.c. Sådan sonder med sub--10nmapexen storleksanpassar är ovärderliga för molekylär-fjäll att avbilda. 
Figurera 1. (a) En skissa av kemiskt strukturerar, formar en kristall, och crystallographic beställa på det bc plant för polydiacetylene (PDA) som används för avbilda med hög upplösning för AFM. (b) - avbildar Höjd (c) av bc ytbehandla av PDA-kristallen erhållande i knackande lätt på funktionsläge luftar in. Kolgrov spiksonden används i experimenten. Avbildar show som ett beställt emballage av ytbehandlar grupper, och ett molekylär-fjäll hoppar av. Avbildar antecknades på det samma läget inom en minut 10. mellanrum. Förskjutningen av hoppa av förbinds till termisk driva av ~0.6nm/min. 
Figurera 2. TEM-micrographs av AFM-sonder. (a) Kol broddar fullvuxet på apexen av den Si etsade sonden; (b) Etsad Si-sond; (c) Diamantspets. Den TEM-micrographs och diamanten tippar - artighet av B. Mesa (MicroStar Teknologi). En närvaro av ett nummer av grov spik på höjdpunkten av sonderna (Figurera 2a), lägger på bestämda begränsningar på deras bruk. Sänka Förhållandevis tar prov bör vara utstuderat med sådan sonder att undvika samtidiga växelverkan av multipelgrov spik med ta prov ytbehandlar. Den bräckliga naturen av korgrov spik kräver också stillar kopplar in och avbilda tillvägagångssätt. Dessa nödvändig är mindre fordras i fallet av Si etsade sonder, och diamanten sonderar, vars apex dimensionerar kan vara i suben-10nm spänner. Förutom bruket av korsonder är en AFM med low termisk driva (nedanför 0.5nm/min) viktig för molekylär-fjäll som avbildar i knackande lätt på funktionsläge på grund av den naturliga långsamma scanningen till denna metod. Med denna lowthermal-driva instrumentera, uppnåddes molekylär-fjäll upplösning också in avbildar av ett orienterat lagrar för polytetrafluoroethylene (PTFE) och ett vätskecrystalline materiellt genom att använda etsad sond för stamgäst en Si (Figurera 2b) och en diamantsond (Figurera 2c). Det med hög upplösning avbildar av PTFE visas in Figurerar 3a-b. Kliver crystalline terrasser för Lägenhet med av 0.56nm i höjd ses på ytbehandla av detta lagrar (Figurera 3a), som var förberett vid hoad gnuggbild på en glass substrate. 
Figurera 3. (a) Höjd avbildar av PTFE-lagrar erhållande i knackande lätt på funktionsläge luftar in. Högre förstoring avbildar visat i den bästa delen av Figures 3a-b erhölls på lägena som markeras med prickigt, fodrar. Den Etsade Si-sonden användes i experimenten. Detta indikerar att ytbehandla bildas av den molekylära singeln täcker. En kickupplösning avbildar av individen för 10 shows för nm-läge (bästa, lämnat) som polymern kedjar med 0,56 göra mellanslag för nm. Det finns ett nummer av hoppar av också, något av som förstoras in Figurerar 3b. Förskjutningen hoppar av markerat av cirklar göras av PTFE kedjar, som fördjupa från en som är molekylär, täcker till another. Ett mer exempel av molekylär-fjäll att avbilda framläggas in Figurerar 4, som avbildar i av ett härdat lagrar av stjärna-formade molekylar på Si-substraten samlas. Morfologin mönstrar, som ses i det storskaligt avbildar Figurerar in 4a, är vanligt för vätskecrystalline material. På lägenhetområden kan ett skilja ett crystalline beställer med det nästan ortogonala gallret, som karakteriseras av repetitionen distanserar av 3.4nm och 3.6nm. En jämförelse av AFMEN avbildar med resultaten av X-ray analys ska hjälp avslöjer det molekylära emballaget i detta lagrar. 
Figurera 4. (a) - avbildar Höjd (c) erhållande på ytbehandlar av vätskecrystalline materiellt i knackande lätt på funktionsläge luftar in. En skissa av kemiskt strukturerar av disk-formade stjärnamolekylar som bildar detta materiellt, visas i mellanlägget in (a). 2D FFT driver spectrumen av avbilda (b) visas in i mellanlägget. Ett lägre - halvan av avbilda (c) visas in, når du har filtrerat. Den Etsade Si-sonden användes i experimenten. Mikroskopiskt och nanoscopic anmärker känns igen in avbildar vid mer, än deras närmare detalj formar och dimensionerar. Visualization av singelmacromolecules, som adopterar olika molekylära gestaltningar beroende av ett avlagringtillvägagångssätt och närmare detalj av deras växelverkan med en substrate, är ett av de mest spännande AFM-särdragen. AFM-studier av DNA-macromolecules, till exempel, blev det rutinmässiga tillvägagångssättet mer än 10 år sedan. att Avbilda på olika spets-styrkor ofta blytakavbilda-kontrast variationer, som reflekterar mekanisk rekvisita för lokal och detta tillvägagångssätt kan appliceras till singelmacromolecules. När att avbilda av DNA-macromolecules (Figurerar 5b-c) som förläggas på mica, utförs på olika styrkor, betonar kontrasten av strukturera som föreställer macromoleculen, endera dess overall formar, eller ett styvare kärnar ur, som har lateral dimensionerar nära att motsvara till förväntad storleksanpassar av DNA. 
Figurera 5. (a) - avbildar Höjd (c) av DNA-macromolecules på mica. Avbildar in (b), och (c) erhölls på det samma läget på olika spets-styrkor. (D) - avbildar Höjd (f) av macromolecules av vätskecrystalline carbosilanedendrimer på Si-substraten. En skissa av det kemiskt strukturerar av dessa molekylar visas i mellanlägget in (D). Avbildar in (e), och (f) erhölls på det samma läget på olika spets-styrkor. I ett annat exempel (Figurerar 5d-f), föreställer spheres som 5nm in storleksanpassar, individmacromolecules av carbosilanedendrimer, som sattes in på Si-substraten. att Avbilda av aggregaten av dessa macromolecules på olika styrkor visar, att det yttre av macromoleculesna ändrar dess kontrast från ljust till mörkret som destyrka förhöjningarna, Figurerar 5e-f. På samma villkorar, kärna ur av macromoleculesna återstår ljust, som indikerar dess högre styvhet som jämförs till peripheryen av molekylarna. Detta resultat motsvarar till den högre tätheten av centralen portionr av molekylarna, som bekräftades av molekylära dynamiksimuleringar. I båda fall är reflekterar avbildaändringarna som framkallas av spets-styrka, vändbara och variationer av mekanisk rekvisita för lokalen. Ett bruk av AFM för studier av individen syntetmaterialpolymer sommolekylar visades först av visualization av singeln, kedjar av poly (styrene) - b-poly kvartercopolymer (för methylmethacrylate) och genom att övervaka ändringar av deras gestaltning som orsakas av fuktighetsvariationer. Detta arbete följdes av ett snabbt ökande numrerar av applikationer som singeldendrimermolekylar som är macromolecular borstar i, och polymrer med kortkort-dendritic grupper observerades med AFM. För sådan studier sättas in singelmacromolecules typisk på utvalda substrates (mica, silikonrån, exponeringsglas, grafit, Etc.) från mycket utspädda lösningar. Det primat av substraten är nödvändigt för att fixa macromolecules, och riva upp polymern kedjar. Den riva upp styrkan hjälps av epitaxy av slutliga alkylgrupper till grafiten, som det har visats i studier av alkanes och polymermolekylar med kortkort-dendritic sidogrupper. att Avbilda av singelmacromolecules är inte ett trivialt tillvägagångssätt, och man kan förvänta att svårigheter, i att sluta sig till det korrekt storleksanpassar av individ som macromolecules från AFM avbildar. Stunden som avbildar det isolerade nanometer-fjäll, anmärker på en substrate, är det ganska hårt att undvika en invecklad sak av spetsen formar med forma av en macromolecule, såväl som en möjlighet spets-framkallade deformering av singelmacromolecules. Dessa verkställer bör tas in i konto under analys av bredden, och höjd av som isoleras fördjupat, kedjar från AFMEN avbildar, yet overallen formar utseendemässigt och drar upp konturernaa av längd av dessa macromolecules reproduceras i avbildar korrektare. Därför avbildar kan användas för utvärderingen av macromoleculegestaltningen på olika substrates, och för konstruktion av molekylära längdhistogram, som ger, rikta information om molekylärt väger fördelning. Ett exempel av, hur AFM kan appliceras för gestaltninganalys av macromolecules på olika substrates och i i stora partier, erhölls i studier av macromolecules av polyphenylacetylene med kortkort-dendritic grupper (Figurera 6a). 
Figurera 6. (a) Kemiskt strukturera av polyphenylacetylene med kortkort-dendritic grupper och en skissa av det utseendemässigt av dessa molekylar i i stora partier som baseras på Röntgaanalysen. Höjd avbildar av dessa macromolecules på bryta ytbehandlar av den bulk polymern tar prov (b), i ett singelmolekylområde på mica (c) och på grafit (D) och (e). Numrera i mellanlägget av (c) indikerar att en längd av fyra molekylar som markeras med en vit fodrar i avbilda. De röda pilarna i avbilda i show (D) en av de molekylära buntarna på grafiten. I i stora partier är dessa macromolecules ordnade i ett sexhörnigt galler, och diametern av individen kedjar, som bildas av kärna ur som slås in i ”, klår upp” av kortkort-dendritic grupper, är runt om 5nm (Röntga data). Beställde kedjar lagrar, som observerades med AFM på bryta ytbehandlar av en i stora partier tar prov, ställer ut en jämlike för klivahöjd (4.5nm) till macromolecule'sens diameter. Göra mellanslag av 4.9nm fanns mellan singeln kedjar sett i avbilda av ett bästa ytbehandlar av detta tar prov (Figurera 6b). Dessa dimensionerar är nästan kedjadiametern (5.0nm) som är beslutsam med Röntgaanalysen. AFMEN avbildar av polymern kedjar på mica, och grafiten visas in Figurerar 6c-d. Göra mellanslag för kedja av ~4.5nm, som var beslutsam från avbilda av polymeraggregat på mica, är liknande med det som finnas i de molekylära lagrarna på bryta, ytbehandlar. Då macromoleculesna sattes in på grafiten, ledde deras epitaxy till en kedjajustering längs de huvudsakliga crystallographic yxorna av substraten, Figurerar 6d. Bredden av macromoleculesna på grafiten som mätt i tre olika buntar (en av som indikeras av röda pilar), i denna avbildar är större (6.5-6.6nm) än på mica. Höjden av macromoleculesna på grafiten (~0.79nm) också förminskas jämförd till det på mica och på bryta ytbehandlar väsentligen. Dessa observationer föreslår, att polymern kedjar slätas ut på grafiten, men behåller ett nästan cylindriskt formar på mica. Själv-Enheten av macromolecules på en substrate äger rum som koncentrationen av deras lösning, som används för avlagringen, förhöjningar. Områden av packade macromolecules på substrates kan lättare observeras i AFM, därför att de kan motståndskraften spets-styrkan som är bättre än singelmacromolecules. Det huvudsakligt ifrågasätter som lyfts från analysen av AFM avbildar av macromolecular själv som, enheter på olika substrates angår samspelet av macromolecular växelverkan inom polymerlagrar och de mellan macromolecules och substrates. Den macromolecular påverkan för sistnämnden beställer typisk i en eller flera lagrar som ligger omgående på substraten. Intermolecular växelverkan inom lagrarna kan påbörja från olika mesogengrupper, och styrkan dominerar i polymern som är materiell med ingen relevans till lagrarnärheten till substraten. Flera intressant resultat erhölls i AFM-studier av alkane- och polyetylen (PE)lagrar på grafiten. Arrangera gradvis avbildar, Vad ses i AFM avbildar av alkanes är en alternation av remsorna med olik kontrast endera i höjd eller. AFMEN avbildar av C-18H38, C-36H74, och C-60H-122 alkanes Figurerar in 7a.c visar att bredden av remsorna sammanträffar med längden av polymern kedjar. Så långt, avbildar AFM visningindividen som alkanen kedjar inte är bekant, eftersom visualization av individen - CH-2-grupper uppnås vanligt i STM avbildar av alkanelagrar på detfast har kontakt med grafiten. I AFM avbildar, samlingar av avsluta - CH-3grupper på det lamellar kantar ses typisk, som mörkt, fodrar. Denna uppgift bekräftas, genom att avbilda av C-390H-782lagrar (Figurerar 8a-d), var de vändbara variationerna i höjden och arrangerar gradvis avbildar observerades, som spets-ta prov styrkaväxelverkan var omväxlande. 
Figurera 7. - (c) (a) Arrangera Gradvis avbildar av lagrar18för den C-38H-, 36C-74H- och60C-122H-alkanen på grafiten. 
Figurera 8. (a) - (arrangerar gradvis lämnad) Höjd (b) och (rätten) avbildar av ultra långt H för alkane390C782på grafiten erhållande i ljus knackning. (c) - (arrangerar gradvis lämnad) Höjd (D) och (rätten) avbildar av det samma läget som in (a) och (b) erhållande, i knackning hårt. Allt avbildar erhölls på T=130°C. En av lokalen hoppar av släkt till alkanemolekylarna som bildar en överbrygga mellan neighbouring lamellar band, indikeras med en cirkla in (c). I ljus knackning avbildar höjden föreställer ytbehandlatopografin; därför är platserna av -3CH avslutar grupper av alkanen, som är mer klumpig än -2-CH-grupper, sett högstämt. En försumbar kontrast av motsvara arrangerar gradvis avbildar bekräftar low spets-tar prov styrkaväxelverkan. När destyrka förhöjningarna (knackning hårt), en möjlighetspetsdeformering av regioner av mer mobil - CH-3grupper gör dessa lägen att verka mörkare i höjd, och att arrangera gradvis avbildar; således avbildar föreställer lamellar beställer av alkanelagrarna på grafiten och hjälper att visualisera olikt hoppar av. Sådan En hoppar av, som förbinds till alkanemolekylar som bildar en överbrygga mellan neighbouring lamellar band, pekas ut i Figurerar 8d. Studier av polymern tar prov på högstämda temperaturer på burk ovärderlig information om avkastning som angår organisationen av adsorbatelagrar på olika substrates. Bestämt har vårt arbete på mycket varmt avbilda av lagrar av alkanes av olika längder (från C-18H38till C-390H782) och polyetylen (PE) på grafiten visat att beställa på melt-substraten har kontakt behålls på temperaturer som överskrider väsentligen de smältande temperaturerna av de släkta kristallerna. I sådan mätningar tränger igenom ner spetsen till och med en melt och det lamellar lagrar som ligger omgående på substraten. Den strukturella rearrangementintäkter på höga temperaturer i dana som by visas, avbildar av C-390H-782alkanen, och PE Figurerar in 9a-f. 
Figurera 9. (a) - Höjd (c) avbildar av ultra långa C-390H-782lagrar på grafiten på 155°C. (D) - avbildar Höjd (f) av polyetylenlagrar på grafiten på 150°C. I fallet av C-390H-782lagrar (Figurerar 9a.c.), efter temperaturen nedde 155°C, ändrade sicksack-formade lameller av den mellersta terrassen först till ett mer rak formar och omorienterade därefter längs terrassen kantar. Dessa alternations reflekterar samspelet av flera växelverkan mellan molekylarna inom lagrar och mellan alkanemolekylarna och substraten. Mer klumpig - CH3avslutar grupper upprätthåller glidningen av kedjar med hänsyn till varje annan som orsakade sicksacken formar av lamellerna. Med temperaturförhöjningen förhöjdes molekylär rörlighet, och nog utrymme blir tillgängligt för avslutagrupperna av det neighbouring kedjar. Denna styrka förklarar uträtningen av lamellerna. Den ökande molekylära rörligheten provocerade också en förlust av registreringen av alkanen kedjar med en av de huvudsakliga riktningarna av grafiten. Som ett resultat arrangera i rak linje de lamellar banden prioriterat längs terrassen kantar. I fallet av PElagrar (Figurerar 9d-f), främjar de lamellar områdena, som ställde ut endefinierad riktning längs de främsta yxorna av den lämnade substraten (avbilda) som gradvist var borttappada denna epitaxial ordning tack vare, ökande molekylär rörlighet (en mitt och rätten avbildar). Den Pågående isotropizationen av materiellt, en förlust av det lamellar beställer (se att det högra bästa att tränga någon av rätten avbildar), och avbrott av individlameller in i kvarter är resultatet av lokalen kedjar vinkar följt i detta processaa. Kartlägga av Multicomponent PolymerMaterial Multicomponent polymermaterial används brett i många branscher, därför att anslå by blandning av olika polymrer, och utfyllnadsgods ett kan planlägga material med önskvärd rekvisita. Strukturera-egenskapen förhållandet i sådan material är svårt att förstå utan mikroskopisk analys. AFM är mycket hjälpsam i denna analys på fjäll från hundratals mikroner till nanometers. Närmare detalj formar av individdelar, såväl som variationer i deras mekaniska och elektriska rekvisita låter dem vara distingerade från en som another i AFM avbildar. Avbildar av två nanocomposites, polyparaxylylene med Si-partiklar, och polypropylene med lera, visas in Figurerar 10a-b. Si-partiklar, som ses, som lilla spheres med radier som är varierande i 5en-10nm, spänner, skingras i polymermatrisen. Litet täcker av i lager leramineral, några av dem i aggregat, ses, som kanta-på strukturerar i flera lägen Figurerar in 10b. Närvaroen av aggregat indikerar att den processaa exfoliationen, som kunde avskilja utfyllnadsgodset in i multipel täcker med tjocklek besegrar till molekylärt storleksanpassar, inte optimerades. 
Figurera 10. Arrangera Gradvis avbildar av polyparaxylylene som fylls med Ag-partiklar (a) och polypropylene som fylls med lerapartiklar (b). mer Ytterligare försök in mot observationer med hög upplösning av individen som nanoparticles i suben-100-nm avbildar ska, är ganska önskvärda inte endast för att visualisera deras fördelning i matrisen, men också för att bestämma formar närmare detalj av nanoparticles i multicomponent material och deras riktiga uppgift, som är ganska svår nu. Visualization av microphasen avskilde morfologi (sfäriskt, cylindriskt, lamellar eller micellar) av kvartercopolymers, som karakteriseras av strukturella parametrar i 5en-50nm spänner, är ett av de rutinmässiga tillvägagångssätten i AFM-applikationer. Områden av olika delar, som bildas, som resultatet av arrangerar gradvis avskiljande av polymerblandningar, är av ett större storleksanpassar typisk. AFM ger verklig-utrymme observation av olikt förråa bearbetar och låter riktar quantification av arrangerar gradvis volym del, och uträkning av området har kontakt krökningar av olika morfologier. Kontrastvariationerna i AFM avbildar av kvartercopolymers, och polymerblandningar förbinds till skillnader i den mekaniska rekvisitan av det del-. AFM låter studier av lokalen som den mekaniska rekvisitan på fjäll besegrar till under-mikronen, genom att undersöka styrka, buktar i olikt tar prov lägen. Avbildar Figurerar show in 11 att macroscopic testa av polymerrekvisita kunde fördjupas till nanoscalen, som är viktig för utvecklingar i nanotechnology. Styrkan buktar närvarande avböjning-kontra distanserar (DvZ), eller amplitud distanserar kontra (AvZ) beroenden. I applikationer för mjuka material buktar DvZ är ofta den antecknade stunden som spetsen tränger igenom en ta prov och skadar faktiskt ytbehandlalagrar. 
Figurera 11. (a) - kartlägger Volym för Styrka (b) av 500nm, och områden 100nm av polystyren-b-polybutadiene-b-polystyrenen filmar visning ytbehandlar lägen med olik mekanisk rekvisita. Ljusare områden som ett som markeras med, görar grön argt karakteriseras av AvZ buktar visat nedanfört (a) och vanligt för polystyren; mörkare områden som ett som markeras med en arg blått - vid AvZ bukta visat nedanfört (b) och vanligt för polybutadiene. Mätningar av AvZ buktar, som är mindre destruktiva och karakteriseras av mindre spets-tar prov område, är mer passande för att sondera ytbehandlar mekanisk rekvisita med aldrig tidigare skådad upplösning av 1nm. Detta visas in Figurerar 11a-b vid styrkavolym kartlägger, som byggs av samlingar 128x128 av AvZ buktar samlat på ytbehandla av ett tunt filmar av polystyren-kvarter-polybutadienen-blockpolystyrene (SBS) triblockcopolymer. Buktar föreställa spetsväxelverkan med polystyrenen, och polybutadienekvarter är olika (Figurerar 11a- b); de olika kontrasterna i kartlägger reflekterar variationerna Z-Reser in nödvändigt för att fukta amplituden av den påverkande varandra sonden till ett jämnt för starta som väljs av en operatör. Sådan experiment låter preciserar ID av ytbehandlar lägen upptagna av olika kvarter, och modellerar experimentella data för erbjudandet för nanomechanical för utdragning av kvantitativa data, som är ett utmana problem för närvarande under försiktig undersökning. I mer ytterligare utvidgning av den nanomechanical karakteriseringen av polymrer med AFM ska den är avgörande att undersöka viscoelastic svar av olika polymersystem i en bred frekvens spänner och på olika temperaturer. AFM-studier av polymermaterial kan utföras inte endast på omgivande temperaturer men också på högstämda temperaturer, som visat i exemplen över (Figurerar 8-9). För en tid sedan utvidgades studier in mot låga temperaturer: ett exempel av att avbilda av en materiell multicomponent polymer framläggas in Figurerar 12a.c. Dessa avbildar erhölls på en ta prov av att taklägga som är materiell på olika temperaturer. Kontrasten av arrangera gradvis avbildar på T = -10ºC gör åtskillnad mellan en förmodligen rubber matris och mer hård områden av en annan polymer, som har specifika morfologier. Arrangera gradviskontrasten har försvunnit på T = -35ºC, yet områdena blev synliga i höjden avbildar, troligen, tack vare skillnader i den termiska contractionen av delarna. 
Figurera 12. (Lämnad) Höjd och arrangerar gradvis (rätten) avbildar av att taklägga som är materiellt på olika temperaturer: (a) 25°C, (b) (- 10°C) och (c) (- 35°C). Variationerna i mekanisk rekvisita av olika delar av taklägga som är materiellt med temperatur, reflekteras i dessa avbildar. Detta hjälper att karakterisera ta provmorfologin. En tidigare studie, som utfördes på en serie av kvartercopolymers, visade, att differentiering av delarna av en materiell heterogen polymer är bäst som uppnås när avbilda, föras på temperaturer ovanför den glass övergången (Tg) av en del- och nedanför Tgav annan som var del-. Med den ökande genomträngningen av polymermaterial in i halvledaren är datalagring, och lägenhetpanelbranscher, undersökningen av att föra och den semiconducting rekvisitan av dessa material på lilla fjäll passande ett viktigt forskningområde. Kapaciteterna av AFM-släkta tekniker liksom elektrisk styrkamicroscopy (EFM), ytbehandlar potentiell microscopy, och att föra och att gräva AFM har ännu fullständigt att undersökas. Som ett applikationexempel av dessa metoder som vi betraktar, avbildar av blandningar för en polymer som fylls med kolsvart (CB) - den thermoplastic vulcanizaten, som visas in, Figurerar 13a.c. Ta prov för denna studie var förberedd med ettultramicrotome. Höjden avbildar Figurerar in 13a avslöjer ytbehandlatopografin av ett av ta provlägena. Ett stort nummer av ljusa partiklar framlägger troligen CBpartiklarna, som är utdelade alla över ta prov. EFMNA arrangerar gradvis avbildar Figurerar in 13b erhölls på det samma läget, då scanningsonden avläste litet ovanför ta prov ytbehandlar. De mörkare fläckarna i denna avbildar indikerar de föra regionerna som fylls med CB, som bidrar till en perkolering knyter kontakt ansvariga för conductivityen av denna tar prov. CBpartiklarna, som är igenkännliga vid deras, dimensionerar (40-60nm), begränsas inte till mörkerregionerna. Detta knyter kontakt hjälpmedlet, som en portion av de inbäddade partiklarna bara bidrar till perkoleringen. 
Figurera 13. (a) Höjd avbildar av den thermoplastic vulcanizaten erhållande i knackande lätt på funktionsläge. (b) Phase avbildar av det samma läget som in (a) erhållande i elektriskt styrkamicroscopyfunktionsläge med en sondelevator av 20nm. (c) Ytbehandla potentiellt avbildar av det samma läget som in (a). Avbilda Figurerar shows in 13c som fördelningen av ytbehandlar potentiellt på samma ytbehandlar läge. Ljuspunkter (i vänster sida av avbilda) kan tilldelas för att ytbehandla ändringar. Varje av avbildar ger kompletterande information som kan vara ovärderlig i karakteriseringen av elektrisk rekvisita av material och deras korrelation med morfologi och strukturera. |