Emner, der
Baggrund
Introduktion til kulstofnanorør
Kulstof nanorør Undersøgelser ved hjælp af CRM og AFM
Kulstof nanorør Imaging bruger WITEC Konfokal Raman mikroskopi
Imaging af Single-væg kulstof nanorør vokset med Laser fordampning
Baggrund
WITEC er en producent af high-performance instrumentering til videnskabelige og industrielle applikationer med fokus på nye løsninger til optisk og Scanning Probe Microscopy.
Introduktion til kulstofnanorør
Kulstof-nanorør er unikke nanostrukturer med bemærkelsesværdig mekaniske og elektriske egenskaber. På grund af deres enorme potentiale for fremtidige innovationer er store indsats, der gøres for at karakterisere disse strukturer.
Kulstof nanorør Undersøgelser ved hjælp af CRM og AFM
I denne undersøgelse blev kulstof-nanorør undersøgt med Konfokal Raman mikroskopi og atomic force mikroskopi ved hjælp af kun ét enkelt instrument.
Kulstof nanorør Imaging bruger WITEC Konfokal Raman mikroskopi
Et billede, der blev opnået ved hjælp af Raman Spectral billedbehandlingstype af CRM200 , hvilket betyder, at et komplet spektrum blev erhvervet ved hver pixel. Det billede blev genereret ved at vurdere intensiteten af alle Raman spektre. Efter målingen, kan spektret ved hver pixel vises.
Fig. 1 viser en 100 x 100 my-området (200 x 200 pixels), herunder 40 000 spektre (erhvervelse tid: 100 ms pr spektrum, laser effekt: 100 mW @ 532 nm). I denne prøve nanorør er deponeret på en særligt behandlet silicium substrat, der tvinger nanorør til at samles i rækker.
Figur 1 Billede af den integrerede intensitet af alle Raman linjer:. Kulstof-nanorør samlet i rækker med tilsvarende Raman spektre. Scan område: 100 mM x 100 mM.
De regelmæssige og let observerbare arrangement er illustreret med de tilsvarende spektre, som er udpeget af pilene: Fig. 2 viser Raman linjer ved 1600/cm og 2690/cm som er karakteristiske for kulstof-nanorør og fig. 3 er det spektrum af silica med de to Raman linjer ved 520/cm og 950/cm.
Figur 2. Spectrum af kulstof nanorør.
Figur 3. Spektrum af Silica.
Ved blot at dreje målet tårn af mikroskopet, kan AFM målinger udføres på samme prøve uden at røre den. Fig. 4 viser en oversigt over prøven med en scanning rækkevidde på 20 μm x 20 m og 256 x 256 pixels. Billedet blev opnået på 1,5 sek / linje.
Figur 4. AFM måling, 20 μm x 20 μm.
Billederne i fig. 5 og fig. 6 er zoom-ins af 5 m x 5 m og 1,5 μm x 1,5 μm, hhv. Størrelsen af et enkelt rør foranstaltninger mellem 15 nm og 60 nm.
Figur 5. Zoom-in, 5 m x 5 m.
Figur 6. Zoom-in, 1,5 μm x 1,5 μm.
Imaging af Single-væg kulstof nanorør vokset med Laser fordampning
I den følgende undersøgelse, der dyrkes laser fordampning single-væg kulstof-nanorør (SWNT), der produceres på Oak Ridge National Laboratory er afbildet. SWNTs blev aflejret på et Si substrat ved hjælp af en spin-coating teknik. Fig. 7 viser en AFM måling med en scanning størrelse på 14 μm x 14 m og 256 x 256 pixels.
Figur 7. AFM måling, 14 μm x 14 μm.
Fig. 8 viser den tilsvarende måling i Spectral billedbehandlingstype af CRM200 på samme prøve position. En komplet spektrum er opnået ved hver pixel. Scan sortiment også 14 μm x 14 μm med 150 x 150 pixels (= 22.500 spektre) og en integration på 50 ms.
Figur 8. Raman måling på samme prøve position, x 14 μm 14 μm.
Billedet blev opnået ved at integrere over alle Raman linjer. Brug begge billeder af spektrale data kan klart forbundet med dedikerede nanorør observeret i AFM billedet. Orienteringen af rørene kan bestemmes ved at måle intensiteten af den Raman spektrum, afhængigt af polarisering.
Signalet er altid stærkest, når laserlyset er polariseret langs nanorør aksen. Derfor to målinger blev foretaget, en første måling, og en anden med prøven roteres 90 grader (sammenlign fig. 9 og fig. 10).
Figur 9 +10. Forskellige kulstof-nanorør er synlige, afhængigt af den polarisering af lys. Polarisering almindeligt i Fig. 10 (nederst) er rotatet ved 90 grader.
Afhængig af den polarisering af det indfaldende lys, er forskellige kulstof-nanorør synlige. En detaljeret evaluering af de opnåede spektrale data fra en kulstof nanorør er vist i Fig. 11. Forskellige Raman linier er synlige. Hver del af spektret, de radiale vejrtrækning tilstand (RBM) på omkring 180/cm, D-band på omkring 1330/cm, G-band på omkring 1580/cm anden ordens-modes og G'-band kan bruges til at differentiere egenskaber af kulstof nanorør.
Figur 11. Spectrum af kulstof nanorør.
Kilde: Scanning af kulstofnanorør kombinere Konfokal Raman og Atomic Force Microscopy - Application Note fra WITEC
For mere information om denne kilde kan du besøge WITEC