검사 탐사기 현미경 검사법 - SmartSPM AIST-NT에 의하여 중합체 연구를 위한 1000년 스캐닝 탐사기 현미경의 응용

커버되는 토픽

소개
중합체 연구를 위한 AFM의 응용
AIST-NT에서 SmartSPM
중합체 연구를 위한 SmartSPM의 응용의 보기
중합체 막
분자 해결책
블럭 공중 합체
각자 소집된 중합체 Meso 구조물
광전지 중합체 물자
결론

소개

스캐닝 탐사기 현미경 검사법의 소개가 중합체 (SPM) 물자의 연구에 그것 적용되었기 때문에. 스캐닝 둘 다 터널을 파기 현미경 검사법 (STM)과 접촉형 분자 해결책을 가진 (AFM) 크리스탈 중합체의 분석을 위한 아주 유용한 툴인 입증되는 원자 군대 현미경 검사법. 중합체 연구를 위한 SEM에 SPM 그리고 AFM의 중요한 이점의 한개는, 특히, AFM에 의해 제공된 더 나은 해결책입니다. 하전 입자 현미경 검사법에 SPM의 또 다른 중대한 이점은 일반적으로 SEM에 필요한 전도성 층으로 중합체 견본을 입히기 없이 주로 비전도성 중합체 물자의 고해상도 화상 진찰을, "있는 그대로" 능력을 발휘하는 가능성 입니다.

중합체 연구를 위한 AFM의 응용

중합체 연구를 위한 AFM의 응용은 동적인 스캐닝 최빈값 (일컬어 semicontact 최빈값)의 소개 후에 그것의 공명 주파수에 흥분한 외팔보가 견본의 표면과의 간헐적인 접촉에 있는 곳에 번영했습니다. 이 최빈값은 견본의 지세, 또한 그 견본의 기계 및 접착 속성 세부 사항 정보를 뿐만 아니라 제공합니다. 그것은 흥분 진동에 관련된 외팔보의 진동의 위상 번호 분석에 의하여 이것을 합니다. semicontact 스캐닝 최빈값의 소개는 또한 접촉형 AFM 또는 STM에 의하여 탐구될 수 없던 아주 연약한 물자의 수사를 허용했습니다.

AIST-NT에서 SmartSPM

2007 AIST-NT에서 Inc는 시장에 그것에게 중합체 연구를 위한 첫번째 선택하는 몇몇 유일한 특징을 소유하는 새로운 스캐닝 탐사기 현미경을 소개했습니다:

  • AIST-NT의 SmartSPM 1000는 100x100x15 미크론과 필적할 수 없은 울리는 특성 (10-20와 Z에 있는 XYkHz 에서 40까지 kHz -의 범위가 특색짓습니다 이들은 훨씬 기업에 있는 최고 특성입니다) 있는 유일한 고주파 스캐너를. 높은 공명 주파수 스캐너는 SPM를 기계적인 진동으로 보다 적게 과민한 만들고 측정이 다른 어떤 AFM 보다는 더 단단 실행되는 것을 허용합니다. 그것은 또한 끝 견본 상호 작용에 훨씬 정확한 통제를 허용합니다. 연약한 중합체 견본 측정을 위해 아주 중요한 나중.
  • 1300 nm IR 레이저에 근거를 둔 저잡음 등록 시스템은 가능한 분자 해결책 측정을 만드는 옹스트롬 범위에 있는 고도가 있는 특징의 정확한 측정을 허용합니다. IR 레이저의 사용은 유기 광전지 물자 연구를 위한 중요성 인 빛 과민한 물자의 더 정확한 측정을 가능하게 합니다.
  • AIST-NT의 SmartSPM 1000년은 쉽고, 단단, 재생 가능한 통신수 독립 레이저, 탐사기 및 포토다이오드의 줄맞춤을 만듭니다. 기준 탐사기를 위해 줄맞춤 절차는 일반적으로 45 초 미만이 걸립니다! AIST-NT의 SmartSPM로 탐사기의 1000년 보충은 더 이상 SPM 연구에 있는 제한 요인이 아닙니다.
  • 여분 안전한 AIST-NT의 SmartSPM 1000's는, 자동화한 착륙 절차 궁극적인 해결책 화상 진찰을 위해 요구되는 극단적으로 허약한 매우 예리한 탐사기를 가진 조차 단단, 안전한 상륙을 허용합니다. AIST-NT의 SmartSPM 1000로 고해상 화상 진찰 조차 탐사기의 임명에서 5 분 미만에서 시작될 수 있습니다.
  • AIST-NT의 SmartSPM 1000년은 능력을 발휘 동시 AFM를 위한 광학 및 견본의 라만 지도로 나타내고는 및 TERS (뿌려 끝에 의하여 강화되는 라만) 측정 실행하기 결합되기 위하여 디자인되, 회절 한계 훨씬 아래 해결책이 있는 화학 분석을 따라서 연구원에게 제공하.

중합체 연구를 위한 SmartSPM의 응용의 보기

중합체 막

크리스탈 중합체는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌 실행을 현대 기업에 있는 매우 중요한 역할 좋아합니다. 이 물자의 가공은 매혹적인 특징 및 속성이 있는 완성품에는 수시로 귀착됩니다. 그런 제품의 1개의 보기는 아이소택틱 폴리프로필렌에서 생성하고 건전지 제조에서 널리 이용되는 막 Celgard 2400입니다.

AIST-NT의 SmartSPM 1000로 장악된 Fig.1에서 Celgard 2400 막의 고해상 지세 그리고 각각 단계 심상은 제출됩니다.

숫자 1. 2x2 µm 지세 (상단)와 Celgard 2400 막의 단계 심상. 원섬유성기도 하고 층상 조직은 명확하게 보입니다.

지세와 단계 둘 다 심상은 필름의 구조물을 제시합니다: 몇몇 나노미터의 좁은 간격으로 분리된 대략 20 nm 직경의 uniaxially 동쪽으로 향하게 한 소의 세트는 지배 지세 및 기능적인 특징입니다. 원섬유성 시스템을 입히는 막 제조 도중 어닐링 단계 결과로 형성된 100-300 nm 넓은 박판 줄무늬는 또한 명확하게 보입니다. AIST-NT의 SmartSPM 1000년과 높은 공명 주파수 스캐너, 에 있는 단단 정확한 되먹임 루프 때문에 의견 시스템의 과민 반응과 관련있는 인공물에서 자유로운 고품질 심상을 장악하는 것이 가능합니다.

분자 해결책

에 SPM의 중요한 이점의 한개는 SEM 분자 수준에 극단적으로 고해상 심상을 아래로 장악하는 가능성 입니다. 동일 시간에서 그 같은 측정은 과도한 군대가 중요한 중합체 견본의 미묘한 분자 명령을 방해하는 완전한 파괴하는 수 있는 때 끝 에 견본 상호 작용에 정확한 통제와 결합된 측정계의 아주 저잡음을 요구합니다.

숫자 2a, 2b. (남겨두는) 165x165 nm 지세와 HOPG에 CH 얇은 판자의 단계 (3674 적당한) 심상. 박판 줄무늬의 다른 오리엔테이션을 가진 섬은 명확하게 보입니다.

semicontact 최빈값에서 장악된 Fig.2에서 제출된 높게 Pyrolithic3674 동쪽으로 향하게 한 흑연의 표면에 예금된, (HOPG) 선형 알칸 CH의 박판 줄무늬의 심상은 AIST-NT의 SmartSPM 1000년의 등록 시스템의 우수한 소음 특성을 모두 설명하고 가득 차있는 역학 범위에 있는 스캐너의 일을 딱 들어맞습니다 - 20 nm 검사는 100x100 미크론 전 범위가 있는 스캐너로 장악되었습니다.

4.2 nm의3674 폭이 상대적으로 큰 165x165 nm 검사에서 조차 있는 CH 분자의 박판 줄무늬는 명확하게 보입니다. 박판 줄무늬의 다른 오리엔테이션을 가진 인접한 지역은 지세에서 둘 다 잘 해결되고 단계 심상은 거기 푸리에 공간에서 필터를 실행하는 아무 필요성도 없습니다. 지세 심상이 특징의 우수한 대조를 보여주더라도, 전반적인 고도 군기 범위는 80 그리고 20 nm 검사 (FIG. 2c, 제 2)를 위한 3Å에 관하여서만 이다는 것을 주의하는 것도 필요합니다.

숫자 2c. (남겨두는) HOPG에 CH 얇은 판자의 82x82 nm 지세3674 와 단계 심상. 박판 줄무늬의 다른 오리엔테이션을 가진 섬은 명확하게 보입니다. 지세 심상에 있는 가득 차있는 틀린 군기 가늠자는 2.5Å입니다

제 2 계산하십시오. (남겨두는) 21x21 nm 지세와 HOPG에 CH 얇은 판자3674 의 단계 심상. 확장되는 CH 분자의 길이를 가진 유리한 계약에 있는 박판 줄무늬의 폭은 4.1 nm입니다3674 .

중요한 해결책 화상 진찰은 열 둘 다/AFM 및 저잡음 등록 시스템의 일시적인 편류를 아주 낮게 요구합니다. 선형 알칸의 화상 진찰 박판 줄무늬는 어느 정도 편류가 인지 보는 완벽한 쪽 입니다. 1개 Hz의 동일 검사 비율로 취한 82nm 및 21 nm 검사에 있는 성향 각은 64.6°와 분 당 1Å의 X 방향에 있는 편류에 대략 대응하는 각각 63.6°입니다. AIST-NT의 SmartSPM 1000년의 등록 시스템의 저잡음은 보여주는 21 nm 검사 (Fig.2e)의 단면도 분석에서 단면도의 깊이는 1Å 보다는 더 적은이다는 것을 설명됩니다.

숫자 2e. AIST-NT의 AFM의 등록 시스템의 저잡음은 보여주는 21 nm 검사의 단면도 분석에서 단면도의 깊이는 1Å 보다는 더 적은이다는 것을 설명됩니다.

알칸 분자의 끝에 CH 단으로3 이루어져 있는 인접한 박판 줄무늬 사이 국경은 (Fig.2에서 같이) 우울하게 해서 또는 (Fig.3) 견본에 탐사기의 끝에 의해 발휘된 군대에 따라서 지세 심상에서 올려 모두 보일 수 있습니다. 이 군대는 공가 진동의 자유로운 진폭 및 setpoint의 가치의 주의깊은 선택을 통해 통제되고 AIST-NT의 SmartSPM 1000년의 높은 안정성 때문에 높은 정밀도로 유지될 수 있습니다.

HOPG에 숫자 3. CH 얇은 판자의 52x523674 nm 지세 검사. 탐사기의 끝과 견본 사이 아주 온화한 매력적인 상호 작용 때문에, CH3 단으로 이루어져 있는 인접한 박판 줄무늬 사이 국경은 높은 보입니다.

블럭 공중 합체

싼 잘 통제되는 nanopattering 기술에 있는 증가 수요는 연구 단체의 중요한 관심 및 블럭 공중 합체에 기업 귀착되었습니다. 이 중합체에 있는 각각 구획의 분리 유래하는 다양한 각자 편성한 구조물은 유망한 경로를에서 유연하에 제공해 표면을 기초가 튼튼한 공술서와 사진 평판 기술을 통해 nanolevel에 모방하.

SPM는 마지막 십년간 도중 수많은 간행물에 의해 입증되었다 것과 같이, 블럭 공중 합체 필름의 특성을 위한 이상적인 연구 공구입니다. 블럭 공중 합체의 SPM 분석에서 고려되어야 하는 1개의 중요한 사실은, 현저하게 다른 기계적 성질을 가진 구획이 있는 특히 그들, 중합체 필름에 대한 SPM 탐사기의 끝에 의해 발휘된 군대의 가치에 대한 측정한 지세와 단계 대조, 견본의 기계적 성질을 나타내는 나중의 기본적인 미결, 입니다.

그 같은 미결의 전형적인 보기는 유명한 SBS- 폴리스티렌 구획 부타디엔 구획 폴리스티렌 triblock 공중 합체입니다. 이 공중 합체의 박막이 기질의 필름 간격, 본질 및 어닐링에 따라서 다양한 형태학상 모양을 형성할 수 있다 유명합니다. 성분 구획의 유리 전이 온도, 스틸렌의 기계적 성질 및 실내 온도에 부타디엔 부분적으로 다름 때문에 아주 다르십시오. 부타디엔 하나와 비교된 폴리스티렌 구획은 경직되어 있습니다.

각각 구획의 표면 에너지에 있는 다름 때문에 동일 시간에서는, 중합체 공기 공용영역에 나타나 주로 polybutadiene입니다. 그러므로, SBS 필름의 SPM 화상 진찰은 제시합니다 (FIG. 4)를 지세 낮은, 주로 매력적인 상호 작용의 경우에는 폴리스티렌 단계에 일치하는 복각을 가진 외부 polybutadiene 층을 제출하는 보거든, 단단한 불쾌한 것의 경우에는, 연약한 polybutadiene가 탐사기의 끝 및 높은 지역에 의해 지금 아래로 밀릴 때 반전한 지세는 상당히 더 많은 경직되어 있는 폴리스티렌 단계에 대응합니다. 1개는 FIG. 4에서 상호 작용 군대가 현저하게 증가될 때 명확하게 높게 된 낮은 군대 (매력적인) 정권에서 장악된 심상에 있는 불경기와 같이 보이는 특징 명확하게 볼 수 있습니다.

HOPG에 숫자 4. SBS 블럭 공중 합체의 박막의 1.5 µm 지세 검사. 탐사기와 필름 사이 낮은 상호 작용 군대의 경우에는, 연약한 polybutadiene 단계는 표면에 PS 단계가 낙담한 동안 제시됩니다. 탐사기와 필름 사이 더 높은 상호 작용 군대의 경우에는, 연약한 polybutadiene 단계는 아래로 밀리고 PS 단계는 높게 봅니다.

각자 소집된 중합체 Meso 구조물

마이크로와 nano 가늠자에 다른 물자의 각자 소집은 재료 과학의 광대하게 연구한 지역입니다. 중합체는 중합체 분자 구성하고 있어 다른 화학 단과 관련되었던 유형 자산의 분자 그리고 다양성의 큰 규모 때문에 각자 집합을 위한 이상적인 물자입니다.

중합체 지원한 각자 집합 시스템의 1개의 보기는 amfiphyllic 구획 공중 합체 분자로 functionalized 2nm Au nanoparticles에서 형성된 교질 입자입니다. Au nanoparticles에 붙어 있던 분자에 있는 친수성의 (PEO)와 소수성 [PS] 구획 모두의 존재 때문에, 주어진 조건에서 functionalized nanoparticles 각자는 PS 코어를 가진 교질 입자와 표면에 PEO로 모입니다. 신선하게 쪼개진 HOPG에 예금된 그 같은 교질 입자의 고해상 AFM 심상은 그 같은 교질 입자 (Fig.5)의 구조물 구슬 같이 과료를 제시합니다. 교질 입자의 AFM와 TEM 심상의 비교는 다른 표면에 공술서 결과로 교질 입자의 개악에 추가 정보를 제공할 수 있습니다.

HOPG에 숫자 5. 예금되는 교질 입자의 1x1 µm 지세 심상. 교질 입자의 구조물 구슬 같이 정밀한 명확하게 이 심상에서 해결됩니다.

광전지 중합체 물자

유기 photovoltaics는 이 물자가 전통적인 실리콘 기지를 두기 장치와 비교되기 전기로 태양 빛의 더 싼 능률적인 직접 변환을 제공하기 수 있기 때문에 재료 과학의 광대하게 연구한 필드입니다. 빛 - 암흑과 조명 조건에서 둘 다 그들의 속성의 가능한 더 정확한 측정을 만드는 과민한 유기 물질의 SPM 분석을 위해 아주 중요할지도 모르다 AIST-NT의 SmartSPM 1000's 등록 시스템 특징 유일한 1300 nm 레이저.

AIST-NT의 SmartSPM 1000년에서 유효한 SPM 기술의 다양성은 연구원이 개발하는 물자에 관하여 더 나은 아이디어가 생각나는 것을 허용합니다. Fig.6에서 사람은 광전지 합성 중합체 물자의 지세 그리고 마찰력 심상을 볼 수 있습니다. 2 다른 단계는 마찰력 심상에서 벌거벗은 지세는 견본 구성에 결정적인 정보 및 필름을 통해 성분의 배급을 제공하지 않는 그러나, clearlyresolved.

숫자 6. 광전지 중합체의 3.2x3.2 µm 지세는과 횡력 심상 혼합합니다.

결론

AIST-NT의 SmartSPM 1000년은 강력합니다 및 중합체 연구를 위해 적당한 동일 시간 사용하기 쉬운 자동화한 스캐닝 탐사기 현미경에서 완벽하게. 자동화, 유일한 스캐너 및 등록 시스템 매개변수의 고도 연구원이 계기 준비에 실험에 오히려 집중하고 빛 과민한 물자 및 위 분자 구조물을 포함하여 수많은 중합체 시스템에 고품질 결과를 장악하는 것을 허용합니다.

근원 AIST-NT

이 근원에 추가 정보를 위해 AIST-NT를 방문하십시오

Date Added: Feb 20, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 21:09

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