Характеризация Полимерных Материалов Используя nanoIR

Редакторами AZoNano

Содержание

Введение
Платформа nanoIR
     Настроение Системы nanoIR
     Методы Измерения
     Характеристики Системы nanoIR
Измерения Полимерных Образцов
     Требования для Подготовки Образца
     Разнослоистые Фильмы
     Бленды Полимера
     Смесь Полистирол-Эпоксидной смолы
     Degradable Полимеры
Заключение
О Аппаратурах Anasys

Введение

Ультракрасная (IR) спектроскопия обыкновенно использована для аналитически измерений в промышленных и академичных лабораториях R&D. Пространственное разрешение было ограничено до ~5 микронов. Для того чтобы отжать это главное ограничение, Аппаратуры Anasys сотрудничали с Университетом Париж-Юга, Стэнфордского Университета и Университета Иллинойсаа на Урбана-Шампаре, так же, как с Компанией Dow Chemical для того чтобы начать nanoIR. Прорыв пространственного разрешения получен до романный метод который использует зонд nanoscale от атомного микроскопа усилия (AFM) который действует как детектор absorbance ИК. Основано на природе обнаружения absorbance ИК, одновременные измерения свойств nanoscale механически и словотолкование nanoscale, вместе с химическим составом можно дирижировать. NanoIR также имеет свойство интегрированного nanoscale термальное отобразить возможность приводящ к в многофункциональном инструменте который обеспечивает свойства структуры, химиката, механически и термальных nanoscale.

Платформа nanoIR

Удостоенный премии исследователь, Др. Александр Dazzi от Laboratoire de Chimie Физических данных, CLIO, Париж-Юга Université, Orsay, Франция pioneered доступного ожидания технология основанная на photothermal наведенном резонансе (PTIR) который лежит на основе конструкции платформы nanoIR как показано в Диаграмме 1.

Диаграмма 1. Платформа nanoIR

Диаграмма 2. Конец вверх по взгляду призмы и измерение AFM возглавляют

Настроение Системы nanoIR

Система nanoIR использует пульсированный, регулируемый источник ИК для того чтобы навести молекулярные вибрации в образце установленном на ИК-прозрачной призме. Конфигурация освещения создана которая подобна к предыдущей спектроскопии (ATR) ослаблять-полн-отражения. Источник ИК системы конструирован используя собственную технологию компании и регулируем непрерывно между 1200 до 3600 cm-1 покрывая обширный ряд спектра средний-ИК. Absorbance радиации приводит к в топлении образца то водит к быстрому тепловому расширению которое активирует резонирующие колебания cantilever. Наведенные колебания приводят к в характерном ringdown как показано в Диаграмме 3.

Диаграмма 3. Схематический показ метод за nanoIR

Методы Измерения

Методы Фурье использованы для того чтобы проанализировать ringdown для того чтобы включить извлечение частот и амплитуд. Консольные амплитуды колебания измерены как функция длины волны источника и местные спектры поглощения созданы. Частоты колебания ringdown отнесены к механически жесткости образца. Возможно быстро произвести съемку зон образца используя AFM и после этого приобрести спектров высок-разрешения химических на специфических зонах на образце. Спектры Полимера приобретенные с системой nanoIR показывают хорошую корреляцию с спектрами навального Преобразования Фурье ультракрасными (FT-IR) как показано в Диаграмме 4

Диаграмма 4. Сравнение спектра произведенного nanoIR (красным) и обычным FT-IR (голубым) образца полистироля.

Индивидуальные спектры nanoIR можно импортировать в коммерчески базы данных ИК где их можно цифрово искать химически для того чтобы определить материалы на измеренных специфическим положениях образца. Выборочно, источник ИК можно сделать в к одиночную длину волны для того чтобы отобразить compositional изменения через поверхность образца.

Характеристики Системы nanoIR

Заметные характеристики системы nanoIR перечислены ниже:

  • Система nanoIR обеспечивает данные на механически характеристиках образца путем контролировать частоту основных или более высоких резонирующих режимов cantilever.
  • Частота контакта резонирующая cantilever сопоставляет к жесткости образца и может быть использована для того чтобы отобразить модуль образца качественно.
  • Платформа nanoIR может также выполнить анализ nanoscale термальный используя романные cantilevers AFM которые раскрывают сопротивляющий нагревающий элемент на консольной подсказке.
  • Cantilevers сочетание из с системой приводят к в местном измерении температуры перехода материалов на одноточечные или на множественные этапы через образец.
  • Обнаружение или отображать содержания размера лечения, аморфического/кристаллического, усилия, или других материальных свойств определены температурой перехода материала.
  • Внедрение возможностей измерения приводит к в многофункциональном инструменте, который обеспечивает химические, механически, термальные свойства и структуру nanoscale.

Измерения Полимерных Образцов

Метод nanoIR совершенн для измерения полимерных образцов в которых местные материальные изменения. Это включает материалы как бленды полимера, разнослоистые фильмы, nanocomposites и micro и дефекты nanoscale в материалах.

Требования для Подготовки Образца

Предварительные требования для подготовки образца перечислены ниже:

  • Образец должен быть тонким фильмом и потребностями быть депозированным на поверхности призмы
  • Ultramicrotomy использовано для того чтобы отрезать разделы с толщиной от 100nm к 1000nm
  • Разделы перенесены к поверхности призмы или могут быть депозированы из разрешения или закрутк-покрытием или падени-отливкой.

Разнослоистые Фильмы

Пример разнослоистого фильма показан в Диаграмме 5 и он демонстрирует многофункциональную возможность измерения системы nanoIR. Фильм имеет центральный слой нейлона прослоенный между 2 слоями ацетата этилена (EAA) акриловыми.

Диаграмма 5. Иллюстрация многофункциональной способности nanoIR на разнослоистом фильме EAA-Нейлон-EAA

На Диаграмму 5A показано топографическое изображение поверхности образца созданного путем врезать и microtoming фильм. На Диаграмму 5B показано блок спектров собранных через поверхность образца. На Диаграмму 5C показано сразу корреляцию между механически жесткостью и данными по химического состава. На Диаграмму D показано nanothermal анализ на образце определяя размягчать на различных температурах для слоев EAA и нейлона.

Бленды Полимера

Использование химической возможности идентификации в nanoIR для того чтобы определить домены в бленде показано продемонстрированным примером в Диаграмме 6. Поликарбонат - поли (метиловый меткрилат) (PC-PMMA) образец бленды использован, который показывает дискретную структуру промежуточного состояния на маштабе микрона и субмикрона. Дискретная структура промежуточного состояния помогает в дифференцировать компоненты осмотренные в изображении AFM с одним материалом показывая ровные позже будучи microtomed домены и другим грубая поверхность. Эти домены можно после этого определить как или ПК или PMMA основанные на основании характерных абсорбци ПК на 1770 и 1496 cm-1. 6 спектров наблюдались через интерфейс между 2 компонентами с разъединением 100 nm. Значительно изменение в спектрах между 2 компонентами на том пространственном разрешении.

Диаграмма 6. бленда PC-PMMA: изображение AFM 4 x 6 микронов (дно) и спектры (верхняя часть) соответствие к pts 6 разметили 100 nm врозь

Смесь Полистирол-Эпоксидной смолы

Изображение AFM при пространственно разрешенные спектры поглощения ИК наблюдаемые на тонком разделе смеси модели полистироля (PS) и эпоксидной смолы показано в Диаграмме 7.It важно для того чтобы понять что Ик-спектр на центре домена PS кругового превосходная спичка при спектры записанные на 100 nm из границы PS-эпоксидной смолы. Спектры на нижней и право Смоквы 7 собранной между 2500 cm-1 и 3700 cm-1 не познее 100 nm из доказательства выставки границы PS-эпоксидной смолы незначительного полос поглощения полистироля ароматичных CH-протягивая над 3000 cm-1.

Диаграмма 7. Изображение AFM и спектры комплексного образеца полистирол-эпоксидной смолы

Degradable Полимеры

Диаграмма 8. Спектральный отображать degradable бленды полимера

Измерения AFM позволяют отображать структуры матрицы полимера и их добавок. NanoIR может после этого пространственно отобразить изменения в химических компонентах. В линии спектральной карте показанной в Диаграмме 8 записаны пространственно меняя интенсивности диапазона карбонила C=O (1740-1 cm) и пика C-O одинарной связи в пределах 1100-1 cm. Это индикация расположения обоих компонентов в этом материале.

Заключение

Система nanoIR включает Спектроскопию ИК с пространственным разрешением 100 nm. Она также предусматривает высокий отображать разрешения топографический, механически, химический, и термальный. Были показаны Применения в блендах полимера и разнослоистых фильмах и применения продемонстрированные применения в ряде других материалов от photovoltaics к субцеллюлярной спектроскопии.

О Аппаратурах Anasys

Anasys Аппаратуры Корпорация пионер в поле данных по свойства sub-100nm термальных. Технология и продукты Компании используются для того чтобы адресовать возможности метрологии и анализа в полимерах, фармацевтической продукции, хранении данных, и рынках предварительн-материалов. В 2007, было названо Anasys по мере того как победитель 2 престижных наград индустрии, Награды R&D 100 и инаугурационной Награды MICRO/NANO 25, оба из которых узнают Anasys как руководители в новаторской технологии.

Источник: Аппаратуры Anasys

Для больше информации на этом источнике пожалуйста посетите Аппаратуры Anasys

Date Added: Jul 19, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 09:48

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit