Upphettat Testa för SpetsAFM av det Thermo Mechano för NanometerFjäll Kemiska Svaret av en Driftig Materiell Användande Utrustning från Anasys Instrumenterar

Täckte Ämnen

Inledning
Experiment
Resultat och Diskussion
Att Anpassa Annullerar i Driftiga Material
Driftigt Materiellt Svar till SpetsTemperaturen
Avslutningar

Inledning

Driftiga Material är material som ställer ut den dramatiska frigöraren av lagrad kemisk energi som termiska och mekaniska energier. Den primära skillnaden mellan ett driftigt materiellt och any materiellt, som genomgår en processaa kemisk upplösning, är klassa som upplösningen uppstår på. Upplösningen klassar är beslutsam vid ett nummer av dela upp i faktorer däribland partikelkännetecknen (kemisk sammansättning, storleksanpassar, morfologi), storleken och varaktigheten av reaktionsstimulusen och den materiella fångenskapen. För sprängmedel är den utsläppt klassa och beloppet av energi normalt tillräckliga att upprätta själv-tåla chockar bekant som detonation. Driftiga material har nanometer-fjäll polycrystallinity, annullerar och/eller hoppar av ofta, och det tros brett att nanoscalerekvisitan och fenomen inom dessa material leker en huvudroll i deras macroscopic uppförande.

Ett exempel av nanometer-fjäll fenomen i driftiga material är ”inneställe,”, är som nano till mikro-fjäll annullerar inom det driftiga materiellt, som leker en huvudroll i driftig materiell upplösning. När de är utsatta till en påbörjandestimulus, agerar dessa inneställe som tändningplatser som växer i temperatur, storleksanpassar och pressar att leda till en deflagration eller en detonation. Bildandet av annullerar inom ett driftigt materiellt är inte lätt controllable under materialsyntes, utan har dramatiskt får effekt på känsligheten och kapaciteten av det driftiga materiellt. Inneställen är bara en av flera thermomechanical rekvisita för viktig nanoscale av driftiga material, inga av som har varit omfattande utstuderade tack vare bristen av termiska sonder för nanoscale. Nanodectonics tekniker, kunde möjliggöra förbättrad design av driftiga material och ultimately säkrare och kraftigare sprängmedel för avkastning.

Denna applikation noterar beskriver termisk upplösning för lokal i ett driftigt materiellt med en upphettad spets och visar att verkställer av spetstemperatur på det driftiga materiella svaret.

Den Upphettade Spetsen AFM (HT-AFM) ser till någon AFM-funktion var en upphettad spets används i stället för en det normalaspets. Nästan någon AFM som avbildar funktionsläget (knackning/kontakt/Styrka-Volym etc.) kan hysa en upphettad spets till ny information om avkastning som binds till den termiska rekvisitan av ta prov. HT-AFM inkluderar familjen av tekniker som är bekant som nano-TA den termiska sonden, förklarat nedanfört.

Är den termiska sonden Nano-TA en teknik för termisk analys för lokal som sammanslutningar den rumsliga upplösningen för kicken som avbildar kapaciteter av atom- styrkamicroscopy med kapaciteten att mäta det termiska uppförandet av material med en rumslig upplösning av 100nm eller att förbättra. Den konventionella AFM-spetsen byts ut av sakkunnignano-TA en termisk sond, som har en inbäddad värmeapparat, och kontrolleras av den special planlagda termiska maskinvaran och programvaran för sond nano-TA. Denna termiska sond nano-TA möjliggör ytbehandlar visualization med nanoscaleupplösning till och med AFM'SENS standarda avbilda funktionslägen, som tillstånd användaren att välja de specifika lägena, var termiska mätningar önskas. Användaren kan rikta sonden till lokalt att applicera värmer på det önskade läget som mäter dess thermomechanical svar.

Experiment

Har den termiska sonden HT-AFM och nano-TA möjliggjort studier av lokalupplösning av driftiga material. Figurera shows 1 den grundläggande experimentella konfigurationen. Ett tunt filmar av Pentaerythritol Tetranitrate (PETN) var förberett på en tjocklek av ~250 nm på en glass glidbana. Då den upphettade AFM-cantileverspetsen avlästes i kontakt med det driftiga materiellt, kunde att värma från spetsen framkalla nanoscale som smälter, och/eller upplösning i det driftiga materiellt filmar. Det var möjligheten som utför metrology av det driftiga materiellt genom att använda en kall spets, både för och efter termisk handstil.

Figurera 1. Experimentellt Ställa In

Resultat och Diskussion

Att Anpassa Annullerar i Driftiga Material

Ger termisk upplösning för Lokal med en upphettad spets en unik metod av att kontrollera båda storleksanpassa, och rumslig upplösning av annullerar i det driftiga materiellt. Kapaciteten till skräddaren som syntetmaterialet annullerar, kunde möjliggöra ny väg att förhöra och kontrollera driftiga fenomen. Figurera 2 shows ett enkelt ”+” mönstra skriftligt i PETNEN filmar och att visa den speciala upplösningen för kicken och registreringen av tekniken. För varje av tvåna fodrar av ”+,” rymdes cantileveren på ãC för 215 ¡, och avläst på 0,1 Hertz för 60 understöder. Djupet av särdrag var ~300 nm som matchade nära filmatjockleken. Det fanns inte några märkbara pileup eller rest som indikerar att det materiellt fullständigt förmultnades eller avdunstades under den termiska handstilen.

Figurera 2. Mönstra den skriftliga användande värmde spetsen

Driftigt Materiellt Svar till SpetsTemperaturen

Figurera 3 nedanföra shows verkställa av spetstemperaturen på det driftiga materiella svaret. I detta experiment avlästes den upphettade spetsen along fodrar på fem olika temperaturer. Den testade lägsta temperaturen, °C 54, producerade inte lithographic markerar på PETNEN. Emellertid på °C 99 och ovanför den upphettade spetsen var skrivkunnigt in i PETNEN. Regionen av PETN-reaktion var mer bred för ökande temperatur. Det ökande reaktionsområdet kan ha varit tack vare ökande uppvärmning från spetsen, eller vid diffusion av enmekanisk reaktion i PETNEN filma. För områdena som förmultnades på högre temperaturer, var PETN-kristallerna nära det förmultnade området märkbart större, än i det oförändrat ta prov regioner som föreslår att denna typ av mätningen kan vara användbar för att studera korn som förråa och åldras i driftiga material.

Figurera 3. PETN-svar till olika spetstemperaturer

Ett understödjaexperiment (Fig 4.) testade klassa av materiellt som reagerades, genom att avläsa den upphettade spetsen över 5 som µm kvadrerar av PETNEN filmar. I avbildar av Fig. 4, började den långsamma bildläsningen på ”söder” avslutar av avbilda, och rört ”north,” i endast en passera sådan att spetsen inte avläste över den samma regionen två gånger. För dessa experiment värmdes cantileveren till 215 °C. För det första experiment understöder den upphettade spetsen som avläs över ta prov i 1290. I denreaktion metrologyen av Fig. 4, togs mycket bort av PETNEN, som värmdes, men i motsats till förmultnad fodrar av Figs. 2 och 3, något av PETNEN fyllde in bakom. Dessutom visas den som, om de polycrystalline strukturerar av PETNEN orienterar i ett columnar danar i densöder riktningen i Fig. 4.

Figurera 4. Verkställa av varierande bildläsning klassar

En µm för understödja 5 kvadrerar var skriftlig på ett nytt område av PETN, under identiskt villkorar, bortsett från en ökande bildläsning rusar det resulterade i en sammanlagd bildläsningstid av 660 understöder. För detta understödja, snabbare experiment, markant togs mindre PETN BORT, och det columnar kornet strukturerar av PETNEN är även mer påtaglig. När det värmas, kan PETNEN endera gå till och med en arrangera gradvisövergång (sublimation eller melten/avdunstning) in i gasa arrangerar gradvis eller förmultnar. Vi antar, att PETNEN smälttes eller avdunstade på den upphettade spetsen, och recondensed därpå på det föregående avlästa området. Emellertid recondensed inte alla materiellt, som föreslår att någon av PETNEN kan ha förmultnat. Den recondensed PETNEN är mestadels i söderna av regionen var spetsbildläsningen började, därför att norden avslutar värmdes sist att lämna en temperaturlutning. Den hög temperaturen av spetsdrösen flytanden eller dunsten PETN i väg från spetsen, som resulterade i PETN, kondenserade på det sydligt avslutar av bildläsningen endast som var kylaren.

Det förtätade PETN bildade columnar strukturerar den allmänt lie i densöder riktningen, som är uppförande, som är jämnt med temperaturlutningen som den är starkast i densöder riktningen. Mindre materiellt förtätat inom avläst kvadrerar för den längre bildläsningen, och den långsammare spetsen rusar. De längre bor tid av den upphettade spetsen kan ha tillåten smältt/avdunstad PETN för att sprida ut mer ytterligare från den upphettade källan. Denna teknik för att behandla microen/nanostructuren av polycrystalline driftiga material kunde vara van vid studiefenomen liksom diffusion klassar, och jordbruksprodukter kontrollerade nanoscalesärdrag av godtyckligt formar, och att göra mellanslag för att utforska förökning between annullerar och/eller orienterade crystallites.

Avslutningar

Denna applikation noterar nya metoder för gåvor för att testa nanometer-fjäll detkemiska svaret av ett driftigt materiellt via den Upphettade spetsen AFM (HT-AFM). Thermo-Kemiska reaktioner kan framkallas på det tunt filmar material, genom att kontrollera temperaturen av sonden. Experimenten utforskar förökning av denkemiska reaktionen som baseras på, storleksanpassar, formar, att göra mellanslag och anisotropy. Denna teknik kunde vara van vid utforskar thermophysical fenomen i any crystalline eller polycrystalline materiellt. Kapaciteten att behandla microen/nanostructuren av polycrystalline material kunde vara van vid studiefenomen liksom diffusion klassar, arrangerar gradvis övergångar och utför lithography i en bred variation av driftiga material för nanomaterialsdet okända.

Källa: Upphettad Spets-AFM av Driftiga Material: Nano-dectonics
Författare: William P. Göra till kung Ph.D.
För mer information på denna källa behaga besök
Anasys Instrumenterar

Date Added: May 13, 2008 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 18:32

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit