Avläsande SondMicroscopy - Applikationen av Mikroskopet 1000 för SmartSPM ScanningSond för PolymerForskning vid AIST-NT

Täckte Ämnen

Inledning
Applikation av AFM för PolymerForskning
SmartSPM från AIST-NT
Exempel av Applikationen av SmartSPM för PolymerForskning
PolymerMembran
Molekylär Upplösning
KvarterCopolymers
DenFörsamlade Polymern Meso-Strukturerar
Photovoltaic PolymerMaterial
Avslutning

Inledning

Sedan inledningen av ScanningSondMicroscopy (SPM) det har applicerats till forskningen av polymermaterial. Både Scanningen som Gräver Atom- (STM) StyrkaMicroscopy för Microscopy som och för kontaktfunktionsläget (AFM) bevisas att vara ett mycket användbart, bearbetar för analysen av de crystalline polymrerna med molekylär upplösning. En av ha som huvudämnefördelarna av SPMEN och AFMEN över SEM 2000, specifikt för polymerforskning, är bättre upplösning förutsatt att av AFMEN. En Annan stor fördel av SPM över Microscopyen för den Laddade Partikeln är möjligheten som utför avbilda med hög upplösning av mestadels icke-ledande polymermaterial ”, som är”, utan att täcka en polymer, ta prov med det ledande lagrar, som är vanligt nödvändigt för SEM 2000.

Applikation av AFM för PolymerForskning

Applikationen av AFMEN för polymerforskning frodasde efter inledningen av dynamiska scanningfunktionslägen (också som var bekant som semicontactfunktionsläge) var en cantilever som är upphetsad på dess resonant frekvens är i intermittent kontakt med ytbehandla av ta prov. Detta funktionsläge ger mer specificerad information inte endast på en prövkopias topografi, men också på den mekaniska och adhesionrekvisitan av det ta prov. Den gör denna med hjälp av analysering av arrangera gradvisförskjutningen av cantilever'sens svängningssläktingen till magnetiseringsvibrationen. Inledning av semicontactscanningfunktionsläget också som är tillåtet för utredningen av mycket mjuka material som inte kunde undersökas med hjälp av kontaktfunktionsläget AFM eller STM.

SmartSPM från AIST-NT

I 2007 AIST-NT Inc som introduceras till marknadsföra ett nytt ScanningSondMikroskop som äger flera unika särdrag som gör det det första primat för polymerforskning:

  • AISTS-NTS SmartSPM 1000 presenterar en unik kickfrekvensbildläsare som har spänna av mikronen 100x100x15 och unmatched resonant kännetecken (10-20 kHz-i XY och upp till 40 kHz i Z - dessa är vid långt de bäst kännetecknen i bransch). Bildläsaren för resonant frekvens för kicken gör SPMEN mindre känslig in mot mekaniska vibrationer och låter mätningar utföras snabbare än någon annan AFM. Den låter också mycket mer preciserar kontrollerar över spets-ta prov växelverkan. Sistnämnden som den är mycket viktig för mjuk polymer, tar prov mätningar.
  • En low stojar registreringssystemet som baseras på 1300, laser för nm som IR låter exakta mätningar av särdrag som har höjden i Angstromen, spänner, som gör möjlighetmolekylär-upplösning mätningar. Bruket av IR-laser möjliggör en exaktare mätning av ljus-känsliga material, som är av stor betydelse för den organiska photovoltaic materiella forskningen.
  • AISTS-NTS SmartSPM 1000 gör justeringen av laseren, sond, och den lätta fotodioden, fastar, reproducible och operatör-vilden. För standarda sonder tar justeringstillvägagångssättet vanligt mer mindre, än 45 understöder! Med AISTS-NTS det SmartSPM utbytet 1000 av sonden ej längre är begränsa dela upp i faktorer i SPM-forskning.
  • AISTS-NTS den SmartSPM 1000's extrahjälp-kassaskåpet, det automatiserade landningtillvägagångssättet låter fastar, kassaskåpet som landar även med extremt bräckliga ultra-kor sonder som krävs för ultimat avbilda för upplösning. Med AISTS-NTS SmartSPM 1000 högst kan avbilda även för upplösning startas i mer mindre, än 5 noterar från installationen av sonden.
  • AISTS-NTS SmartSPM 1000 planläggs för att kombineras med optik för utförande samtidig AFM och Raman att kartlägga av ta prov och att bära ut mätningar för TERS (Spetsen Förhöjda Raman Spridningen), således ge forskarna med Kemisk analys som har den långt nedanföra upplösningen begränsar diffractionen.

Exempel av Applikationen av SmartSPM för PolymerForskning

PolymerMembran

Crystalline polymrer lik polypropylene och polyetylen leker en extremt viktig roll i modern bransch. Bearbeta av dessa material resulterar ofta i finalprodukter som har att fascinera särdrag och rekvisita. Ett exempel av en sådan produkt är ett membran Celgard 2400 som produceras från isotactic polypropylene och används brett i det fabriks- batteriet.

Kickupplösningstopografi och respektive arrangerar gradvis avbildar av det Celgard 2400 membranet erhållande med AISTS-NTS SmartSPM 1000 framläggas i Fig.1.

Figurera 1. topografi för µm 2x2 (överträffar), och arrangera gradvis avbildar av det Celgard 2400 membranet. Både fibrillar och lamellar strukturerar ses klart.

Både topografi och arrangerar gradvis avbildar avslöjer strukturera av filma: uppsättningen av uniaxially orienterade fibrils av diametern för ungefärligt 20 som nm avskiljs av smala mellanrum av flera nanometers, är en dominera topografi och ett funktionellt särdrag. De 100-300 lamellar banden för nm som vitt bildas som ett resultat av härda, arrangerar under det fabriks- membranet och att överdra det fibrillar systemet också ses klart. Tack vare kretsar fasta och den exakta återkopplingen i AISTS-NTS SmartSPM 1000, och bildläsaren för kickresonansfrekvens, är det möjligheten som erhåller högkvalitativt, avbildar fritt från kulturföremål släkta till overreactionen av återkopplingssystemet.

Molekylär Upplösning

En av ha som huvudämnefördelarna av SPMEN över en SEM 2000 är möjligheten som extremt erhåller kickupplösning, avbildar besegrar till molekylärt jämnar. I de samma sådan mätningarna för tid kräv stojar mycket low av det mäta systemet som kombineras med, preciserar kontrollerar över spets-till-ta prov växelverkan, som överdriven styrka kan markant störa, eller fullständigt att förstöra det subtila molekylärt beställa av polymern tar prov.

Figurera 2a, 2b. (lämnad) topografi för 165x165 nm och arrangerar gradvis (rätten) avbildar av CH-3674 lameller på HOPG. Öar med olik riktning av de lamellar banden ses klart.

Avbildar av lamellar band av den linjära alkanen CH som3674 sättas in på ytbehandla av den Högt Orienterade Pyrolithic Grafiten som (HOPG) framläggas i Fig.2 erhållande i semicontactfunktionsläge, visar båda utmärkta stojar kännetecken av registreringssystemet av AISTS-NTS SmartSPM 1000 och preciserar arbete av bildläsaren i det fulla dynamiskt spänner - de 20 nm-bildläsningarna erhölls med bildläsaren som har mikronen 100x100 mycket, spänner.

Lamellar band av CH-3674 molekylar som har bredden av 4,2 nm, ses klart även i förhållandevis stor bildläsning för 165x165 nm. Närgränsande områden med olik riktning av lamellar band lösas både i topografi och arrangerar gradvis väl avbildar, och det finns inte någon nödvändighet som utför att filtrera i Fourier utrymme. Det är också nödvändigt att notera att, även om topografin avbildar utmärkt kontrast för showen av särdragen, den total- höjden färgar spänner är endast om 3Å för de 80 och 20 nm-bildläsningarna (Fig. 2c, 2d).

Figurera 2c. (lämnad) topografi för 82x82 nm och arrangerar gradvis avbildar av CH-3674 lameller på HOPG. Öar med olik riktning av de lamellar banden ses klart. De fulla falska färgar fjäll i topografi avbildar är 2.5Å

Figurera 2d. (lämnad) topografi för 21x21 nm och arrangerar gradvis avbildar av CH-3674 lameller på HOPG. Bredden av lamellar band är 4,1 nm, som är i bra överenskommelse med längden av den fördjupade CH-3674 molekylen.

Kritiskt avbilda för upplösning kräver båda mycket low som är termiska,/temporal drivor av AFMEN, och lowen stojar registreringssystemet. att Avbilda lamellar band av linjära alkanes är en göra perfekt långt som ser hur stort drivorna är. Böjelsen metar i 82nmen, och 21 nm-bildläsningar som tas på den samma bildläsningen, klassar av 1 Hertz är 64.6° och 63.6° respektive som motsvarar till drivan i X-riktning av omkring 1Å per minimalt. Lowen stojar av registreringssystemet av AISTS-NTS SmartSPM 1000 visas i dela uppanalysen av bildläsningen för 21 nm (Fig.2e) som visar att djupet av profilera är mindre än 1Å.

Figurera 2e. Lowen stojar av registreringssystemet av AISTS-NTS AFM visas i dela uppanalysen av bildläsningen för 21 nm, som visar att djupet av profilera är mindre än 1Å.

Gränsar mellan närgränsande lamellar band som består av CH-3 grupper på avslutar av alkanemolekylar kan ses att både deprimerat (något liknande i Fig.2) eller höjt (Fig.3) i topografi avbildar beroende av styrkan som utövas av sond spets på ta prov. Denna styrka kontrolleras till och med försiktigt val av den fria amplituden av cantilevervibrationen och värdera av det setpoint och kan underhållas med kickprecision tack vare kickstabiliteten av AISTS-NTS SmartSPM 1000.

Figurera topografibildläsningen för 3. 52x52 nm av CH-3674 lameller på HOPG. Tack vare mycket gränsar attraktiv växelverkan för stilla mellan sond spets och ta prov, mellan närgränsande lamellar band som består av grupper CH3, är sett högstämt.

KvarterCopolymers

En ökande begäran i billiga och brunn-kontrollerade nanopattering teknologier resulterade i viktig uppmärksamhet av forskninggemenskapen och branschen till kvartercopolymersna. En variation av själv-organiserat strukturerar att resultera från segregeringen av respektive kvarter i dessa polymrer ger en lova rutt till böjligt mönstra ytbehandlar på nanolevel till och med brunnen - etablerade avlagring- och photolithographytekniker.

SPMEN är en idealforskning bearbetar för karakteriseringen av kvartercopolymeren filmar, som har bevisats av talrika publikationer under det sist årtiondet. Ett viktigt faktum, som måste att tas in i konto i SPM-analys av kvartercopolymers, speciellt de som har kvarteren med markant olik mekanisk rekvisita, är ett grundberoende av den mätte topografin och arrangerar gradvis kontrast, sistnämnden som föreställer mekanisk rekvisita av ta prov, på värdera av styrkan som utövas på polymern, filmar vid spetsen av SPM-sonden.

Ett typisk exempel av sådan beroende är en välkänd copolymer för SBS--polystyren-kvarter-butadiene-kvarter-polystyren triblock. Det är välkänt att tunt filmar av denna copolymer kan bilda en variation av morfologiskt formar beroende av filmatjockleken, naturen av substraten och att härda. Tack vare är skillnaden i temperaturen för den glass övergången av de bestånds- kvarteren, den mekaniska rekvisitan av styrenen och butadienedelar på rumstemperaturen mycket olika. Polystyrenkvarteret är markant styvare som jämförs till butadiene en.

I den samma tiden tack vare skillnaden i ytbehandlaenergin av de respektive kvarteren, är det mestadels polybutadienen som är närvarande på polymer-lufta har kontakt. Därför filmar att avbilda för SPM av SBS avslöjer (ser Fig. 4), endera en topografi som framlägger det yttre polybutadienelagrar med dopp som motsvarar till polystyrenen för att arrangera gradvis i fall att av låg, mestadels attraktiv växelverkan eller, i fall att av hård motbjudande, en vänd om topografi, när den mjuka polybutadienen är nedtryckt vid sond spets och högstämda områden nu, motsvarar till markant styvare polystyren arrangerar gradvis. En kan klart se i Fig. 4 som särdrag som ser lika fördjupningar i avbilda erhållande i det låga attraktiva) styret för styrka som (blis klart högstämt, när växelverkanstyrkan ökas markant.

Figurera 4. som topografibildläsningen för 1,5 µm av tunt filmar av SBS-kvartercopolymer på HOPG. I fall att av den låga växelverkanstyrkan mellan sonden och filma, arrangerar gradvis den mjuka polybutadienen avslöjs på ytbehandlastunderna PS arrangerar gradvis deprimerade looks. I fall att av den högre växelverkanstyrkan mellan sonden och filma, arrangerar gradvis den mjuka polybutadienen är nedtryckt, och PSEN arrangerar gradvis höjde looks.

DenFörsamlade Polymern Meso-Strukturerar

Själv-monteringen av olika material på det mikro- och nano fjäll är ett omfattande forskat område av den materiella vetenskapen. Polymrer är idealmaterial för självenhet, tack vare som de stora storleksanpassar av molekylarna och den breda variationen av läkarundersökningrekvisita som är tillhörande med olika kemiska grupper som består av polymermolekylen.

Ett exempel av etthjälpt självenhetssystem är micelles som bildas från nanoparticles för Au 2nm functionalized med amfiphyllic kvarter-copolymer molekylar. Tack vare fäste närvaroen av både hydrophilic (PEO) och hydrophobic kvarter [PS] i molekylar till Aunanoparticles, under bestämt villkorar functionalized nanoparticles som själven monterar in i micelles med PS kärnar ur och PEO på ytbehandla. Kickupplösning AFM avbildar av sådan micelles som sättas in på nytt kluven HOPG, avslöjer en fin pryda med pärlor-något liknande strukturerar av sådan micelles (Fig.5). Jämförelsen av AFMEN och TEMEN avbildar av micelles kan ge extra information på deformeringen av micellesna som ett resultat av avlagring på olikt ytbehandlar.

Figurera topografi för µm 5. 1x1 avbildar av micelles som sättas in på HOPG. Den Fina pryda med pärlor-något liknande strukturerar av micellen lösas klart i denna avbildar.

Photovoltaic PolymerMaterial

Den Organiska photovoltaicsen är som forskas omfattande, sätter in av materiell vetenskap, därför att dessa material kan ge mer billig, och effektivare rikta omvandlingen av det sol- lätt in i elektricitet som jämförs till de konventionella silikon-baserade apparaterna. AISTS-NTS systemet för den SmartSPM 1000's registreringen presenterar unik laser för 1300 nm som kan vara mycket viktig för SPM-analysen av ljust - känsliga organiska exaktare mätningar för materialdanandemöjlighet av deras rekvisita både i mörkret och belysningen villkorar.

Versatility av SPM-teknikerna som är tillgängliga i AISTS-NTS SmartSPM 1000, låter forskare få bättre idé om materialen som de framkallar. I Fig.6 kan en se att topografi- och friktionsstyrka avbildar av den materiella photovoltaic sammansatt polymern. Olika Två arrangerar gradvis clearlyresolveds i friktionsstyrka avbildar, ger kal topografi för stunder inte slutlig information på ta provsammansättningen och fördelningen av konstituenten över filma.

Figurera topografi för µm 6. 3.2x3.2, och sidostyrka avbildar av en photovoltaic polymerblandning.

Avslutning

AISTS-NTS SmartSPM 1000 är ett kraftigt och i det samma för scanningsonden för tid som userfriendly automatiserade mikroskopet perfekt är passande för polymerforskning. Kicken - jämna av automation, låter unika bildläsarens och registreringssystems parametrar en forskare koncentrera på experiment ganska på instrumenterar ställer in, och att erhålla högkvalitativa resultat på inklusive ljus-känsliga material för talrika polymersystem och supra-molekylärt strukturerar.

Källa AIST-NT

För mer information på denna källa behaga besök AIST-NT

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

Last Update: 13. June 2013 21:30

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit