اختبار ساخنة فؤاد تلميح للاستجابة مقياس نانومتر الحرارية الكيميائية Mechano من المواد الطاقوية من المعدات التي تستخدم آلات Anasys

: : AZoNanotechnology المادة

الموضوعات التي تغطيها

مقدمة
تجربة
النتائج والمناقشة
الخياطة فراغات في المواد الطاقوية
مادة حيوية للاستجابة لدرجة الحرارة تلميح
الاستنتاجات

مقدمة

المواد هي مواد حيوية الذي يحمل الافراج دراماتيكية من الطاقة الكيميائية المخزنة على الطاقة الحرارية والميكانيكية. الفرق الأساسي بين مادة حيوية وأية مواد التي تخضع لعملية التحلل الكيميائي هو المعدل الذي يحدث التحلل. ويتحدد معدل تحلل من قبل عدد من العوامل بما في ذلك خصائص الجسيمات (التركيب الكيميائي ، والحجم والشكل) ، وحجم ومدة تحفيز رد الفعل ، والحبس المادية. بحثا عن المتفجرات ، ومعدل وكمية الطاقة المنبعثة عادة كافية لإثبات صدمة الاكتفاء الذاتي المعروف باسم التفجير. المواد الفعالة في كثير من الأحيان على نطاق polycrystallinity نانومتر ، الفراغات ، و / أو عيوب ، ويعتقد على نطاق واسع أن الخصائص والظواهر النانوية ضمن هذه المواد تلعب دورا رئيسيا في سلوكهم العيانية.

مثال واحد نانومتر النطاق الظواهر في المواد النشيطة هي "النقاط الساخنة" ، التي هي لنانو الصغيرة النطاق داخل فراغات المواد النشطة ، التي تلعب دورا رئيسيا في تحلل المواد النشطة. عندما تتعرض لحافز البدء ، هذه البقع الساخنة العمل كمواقع الاشتعال التي تنمو في درجة الحرارة ، والحجم ، والضغط مما يؤدي إلى توقد أو التفجير. تشكيل فراغات داخل مادة حيوية لا يمكن السيطرة عليها بسهولة خلال تجميع المواد ، ولكن له آثار دراماتيكية على حساسية والأداء للمواد حيوية. النقاط الساخنة ليست سوى واحدة من الخصائص الهامة النانو الميكانيكية الحرارية في عدة مواد حيوية ، أي من التي تم دراستها على نطاق واسع نظرا لعدم وجود تحقيقات الحرارية النانو. تقنيات Nanodectonics ، يمكن تمكين تحسين تصميم مواد حيوية والمحصول في نهاية المطاف المتفجرات أكثر أمانا وأكثر قوة.

هذه الملاحظة التطبيق يصف التحلل الحراري المحلية في مادة حيوية مع طرف ساخنة ، وتظهر آثار الحرارة على استجابة الطرف مواد حيوية.

يسخن تلميح فؤاد (HT - AFM) يشير إلى أي عملية فؤاد حيث يتم استخدام غيض ساخنة بدلا من تلميح العادية. ويمكن وضع أي ما يقرب من تصوير فؤاد (التنصت / الاتصال / فرقة الحجم ، الخ) استيعاب غيض ساخنة لانتاج معلومات جديدة مرتبطة الخواص الحرارية للعينة. HT - AFM تشمل عائلة من التقنيات المعروفة باسم نانو TA مسبار حراري ، أوضح أدناه.

نانو TA مسبار حراري غير محلية تقنية التحليل الحراري الذي يجمع بين التصوير عالية القرار المكانية قدرات المجهري القوة الذرية ، مع القدرة على قياس السلوك الحراري للمواد مع دقة المكاني لل100nm أو أفضل منه. يتم استبدال غيض فؤاد التقليدية التي كتبها خاص المسبار نانو TA الحرارية التي تحتوي على سخان جزءا لا يتجزأ ، ويتم التحكم بها المصممة خصيصا نانو TA مسبار حراري الأجهزة والبرمجيات. هذا التحقيق نانو TA الحرارية يمكن التصور السطح مع القرار من خلال وسائط النانو وفؤاد والتصوير القياسي ، الذي يسمح للمستخدم لاختيار مواقع محددة حيث القياسات الحرارية المطلوبة. يمكن للمستخدم مباشرة التحقيق لتطبيق الحرارة محليا في الموقع المطلوب ، وقياس ردها الميكانيكية الحرارية.

تجربة

HT - AFM و نانو TA مسبار حراري مكنت الدراسات من التحلل المحلية من المواد النشيطة. الشكل 1 يبين التكوين الأساسي التجريبية. وأعدت وطبقة رقيقة من Tetranitrate ثريتول تترانيترات (PETN) في سمك 250 نانومتر ~ على شريحة زجاجية. يمكن أن تفحص عندما يسخن طرف ناتئ فؤاد في اتصال مع المواد الحيوية ، والتدفئة من طرف النانو لحث ذوبان و / أو التحلل في الفيلم مواد حيوية. كان من الممكن أن تؤدي المقاييس للمواد حيوية باستخدام تلميح الباردة ، سواء قبل وبعد كتابة الحرارية.

الشكل 1. إعداد التجريبية

النتائج والمناقشة

الخياطة فراغات في المواد الطاقوية

التحلل الحراري المحلية مع طرف ساخن يوفر طريقة فريدة من السيطرة على كل من حجم والقرار المكاني للفراغات في المواد النشطة. يمكن أن القدرة على تكييف الفراغات الاصطناعية تمكين وسائل جديدة لاستجواب ومراقبة ظواهر حيوية. ويبين الشكل 2 بسيطة "+" نمط كتابتها في فيلم PETN ، مما يدل على دقة عالية خاصة والتسجيل للتقنية. لكل من هذين الخطين من "+" ، عقدت في ناتئ AC ¡215 و فحصها عند 0.1 هرتز لمدة 60 ثانية. وكان على عمق 300 نانومتر ~ الميزة التي المتطابقة عن كثب سماكة الفيلم. لم يكن هناك أي تصادم أو رواسب ملحوظا ، مشيرا إلى أن تتحلل تماما عن هذه المواد أو تبخرت أثناء كتابة الحرارية.

الشكل 2. مكتوبة باستخدام نمط غيض ساخنة

مادة حيوية للاستجابة لدرجة الحرارة تلميح

الشكل 3 أدناه يبين تأثير درجة الحرارة على استجابة الطرف مواد حيوية. في هذه التجربة ، تم فحص الحافة على طول خطوط ساخنة في خمس درجات حرارة مختلفة. اختبر أدنى درجة حرارة ، 54 درجة مئوية ، لم تسفر عن علامة معدني على PETN. ومع ذلك ، يصل الى 99 درجة مئوية وما فوق قمة ساخنة كان قادرا على الكتابة في PETN. وكان رد الفعل في المنطقة على نطاق أوسع PETN عن زيادة درجة الحرارة. قد يكون رد فعل المنطقة نظرا لزيادة التدفئة زادت من طرف ، أو عن طريق نشر رد فعل الحرارية والميكانيكية في الفيلم PETN. بالنسبة للمناطق متحللة عند ارتفاع درجات الحرارة ، كانت بلورات PETN متحللة بالقرب من منطقة أكبر بشكل ملحوظ عما كانت عليه في مناطق عينة معدلة ، مما يوحي بأن هذا النوع من القياس قد تكون مفيدة لدراسة الحبوب وخشونة الشيخوخة في المواد النشيطة.

الشكل 3. PETN استجابة لدرجات حرارة مختلفة غيض

وقد اختبرت التجربة الثانية (الشكل رقم 4) نسبة المواد عن طريق المسح الضوئي رد فعل الطرف محتدم حول 5 ميكرومتر مربع من الفيلم PETN. في شكل صور. 4 ، وبدأت عملية المسح البطيء في النهاية "الجنوب" من الصورة ونقل "الشمال" واحدة فقط في تمرير مثل هذا التلميح لم تفحص على نفس المنطقة مرتين. لهذه التجارب ، كانت ساخنة للتعزية إلى 215 درجة مئوية. في التجربة الأولى ، تم مسحها ضوئيا غيض محتدم حول العينة في 1290 ثانية. المقاييس في مرحلة ما بعد رد فعل من الشكل. 4 ، تم إزالة الكثير من PETN التي كانت ساخنة ، ولكن خلافا للخطوط التين متحللة. 2 و 3 ، وبعض من PETN شغلها في الخلف. وعلاوة على ذلك ، يبدو كما لو أن هيكل الكريستالات من يوجه PETN بطريقة عمودية في اتجاه الشمال والجنوب في الشكل. 4.

الشكل 4. تأثير متفاوتة معدل المسح