Karakterisering av Polymeric Material genom Att Använda nanoIR

Vid AZoNano Redaktörer

Bordlägga av Tillfredsställer

Inledning
nanoIRPlattform
     NanoIRSystemet Ställer In
     MätningsMetoder
     Särdrag av nanoIRSystemet
Mätningar av Polymeric Tar Prov
     Krav för Tar Prov Förberedelsen
     Multilayer Filmar
     PolymerBlandningar
     Polystyren-Epoxy Komposit
     Degradable Polymrer
Avslutning
Om Anasys Instrumenterar

Inledning

Den Infraröda (IR) spektroskopin används gemensamt för analytiska mätningar i industriella och akademiska R&D-laboratorium. Den rumsliga upplösningen har begränsats till ~5 mikroner. Till betaget ha som huvudämne detta begränsning, Anasys som Instruments har samarbetat med Universitetar av Paris-Suden, Stanford-Universiteten och Universitetar av Illinois på Urbana-Champaign såväl som med Det Dow Chemical Företaget för att framkalla nanoIRen. Det rumsliga upplösningsgenombrottet erhålls till och med en ny metod som använder en nanoscalesond från ett atom- styrkamikroskop, (AFM) som agerar som IR-absorbanceavkännaren. Baserat på naturen av IR-absorbanceupptäckten, kan samtidiga mätningar av mekanisk rekvisita för nanoscale och nanoscalemorfologi, tillsammans med kemisk sammansättning föras. NanoIRen har också en termisk egenskap för inbyggd nanoscale att kartlägga kapacitet resultera i ett multifunctional för att bearbeta som ger nanoscale strukturerar, kemisk, mekanisk och termisk rekvisita.

nanoIRPlattform

denVinnande forskare, Dr. Alexandre Dazzi från Laboratoiren de Chimie Fysik, CLIO, den Université Paris-Suden, Orsay, Frankrike bana väg för enoavgjord teknologi som baserades på photothermal framkallad resonans (PTIR) som ligger på basen av designen av nanoIRplattformen, som visat in Figurera 1.

Figurera 1. NanoIRplattformen

Figurera 2. Slutet beskådar upp av prisma- och AFM-mätningshuvudet

NanoIRSystemet Ställer In

NanoIRsystemet använder en pulserad justerbar IR-källa som framkallar molekylära vibrationer i en ta prov som monteras på engenomskinlig prisma. En belysningkonfiguration skapas som är liknande till den föregående göra smalreflexionen (ATR) spektroskopin. Systemets IR-källan planläggs genom att använda företagets egna teknologi och är justerbar fortlöpande mellan 1200 till 3600 som cm som-1 täcker ett brett, spänner av spectrumen mitt--IR. Absorbancen av utstrålning resulterar tar prov in uppvärmning som leder till snabb termisk utvidgning, som aktiverar resonant svängningar av cantileveren. De framkallade svängningarna resulterar i en karakteristisk ringdown, som visat in Figurera 3.

Figurera 3. Schematisk visning tekniken bak nanoIRen

MätningsMetoder

Fourier tekniker är van vid analyserar ringdownen för att möjliggöra extraktion av frekvenserna och amplituderna. Cantileversvängningsamplituderna mätas som en fungera av källvåglängden, och lokalabsorberingsspectra skapas. Svängningsfrekvenserna av ringdownen förbinds till den mekaniska styvheten av ta prov. Det är möjligheten som snabbt ska granskas, tar prov regioner genom att använda AFM och får därefter kemiska spectra med hög upplösning på specifika regioner på ta prov. Polymerspectra som fås med den bra korrelationen för nanoIRsystemshowen med bulk Fourier, omformar infraröda spectra (FT-IR), som visat in Figurera 4

Figurera 4. En jämförelse av spectrumen som frambrings av (den röda) nanoIRen, och konventionella FT-IR (blått) av en polystyren tar prov.

IndividnanoIRspectra kan importeras in i reklamfilmIR-databaser var de kan digitalt sökas, för att chemically identifiera materialen på den mätte närmare detalj ta prov lägen. Valfritt kan IR-källan göras in i till en singelvåglängd för att kartlägga compositional variationer över ta prov ytbehandlar.

Särdrag av nanoIRSystemet

De salient särdragen av nanoIRsystemet är listat nedanfört:

  • NanoIRsystemet ger data på de mekaniska kännetecknen av ta prov, genom att övervaka frekvensen av de grundläggande eller högre resonant funktionslägena av cantileveren.
  • Den resonant frekvensen för kontakten av cantileveren korrelerar till styvheten av ta prov och kan vara van vid kartlägger modulusen av ta prov kvalitativt.
  • NanoIRplattformen kan också utföra termisk analys för nanoscale som använder nya AFM-cantilevers som utplacerar en som gör motstånd uppvärmningbeståndsdel på cantileverspetsen.
  • Kombinationen av cantilevers med systemresultaten i lokalmätningen av övergångstemperaturen av material på en singel pekar eller på multipeln pekar över ta prov.
  • Upptäckt eller att kartlägga av amorphous/crystalline nöjt för grad av bot, spänningen eller annan materiell rekvisita är beslutsamma vid övergångstemperaturen av det materiellt.
  • Integration av mätningskapaciteter resulterar i ett multifunctional bearbetar, som ger kemiskt, mekanisk termisk rekvisita, och en nanoscale strukturerar.

Mätningar av Polymeric Tar Prov

NanoIRtekniken är görar perfekt för mätning av polymeric tar prov i vilka där är materiella variationer för lokal. Detta inkluderar material liksom polymerblandningar som är multilayer filmar, nanocomposites, och microen och nanoscale hoppar av i material.

Krav för Tar Prov Förberedelsen

Förberedande åtgärdkraven för tar prov förberedelsen är listat nedanfört:

  • Ta prov bör vara ett tunt filmar och behov att sättas in på ytbehandla av prisman
  • Ultramicrotomy är det van vid snittet delar upp med tjocklek från 100nm till 1000nm
  • Sections överförs till prisman ytbehandlar eller kan sättas in ut ur lösning av endera snurrande-att täcka eller tappa-rollbesättning.

Multilayer Filmar

Ett multilayer filmar exempel visas in Figurerar 5, och det visar den multifunctional mätningskapaciteten av nanoIRsystemet. Filma har ett centralnylonlagrar som skjutas in mellan två lagrar för ethyleneakryl (EAA)acetate.

Figurera 5. Illustrationen av denfunktionella kapaciteten av nanoIR på ett multilayer filmar av EAA-Nylon-EAA

Figurera shows 5A som de topographic avbildar av ytbehandla av ta prov skapade, vid att bädda in och microtoming av filma. Figurera shows 5B som samlingen av spectra som samlas över ta prov, ytbehandlar. Figurera shows 5C riktakorrelationen mellan mekanisk styvhet och kemiska sammansättningsdata. Figurera nanothermal analys för D-shows på ta prov som identifierar uppmjukning på olika temperaturer för EAA- och nylonlagrar.

PolymerBlandningar

Användningen av den kemiska IDkapaciteten i nanoIRen som identifierar områden i en blandning, visas av exemplet som in visas, Figurerar 6. En polycarbonate - den poly (methyl methacrylate) (PC-PMMA) blandningen tar prov används, som visar att området strukturerar på mikron- och submicronfjäll. Området strukturerar hjälp, i att göra åtskillnad mellan delarna som beskådas i AFMEN, avbildar med en materiell visning slätar områden som är har microtomed after, och annan som en buse ytbehandlar. Dessa områden kan därefter identifieras som endera PC:N eller PMMA som baseras på styrkan av de karakteristiska PCabsorberingarna på 1770 och 1496 cm-1. Sex spectra observerades över en ha kontakt mellan de två delarna med ett avskiljande av 100 nm. Det finns en viktig ändring i spectra mellan de två delarna på den rumsliga upplösning.

Figurera 6. PC--PMMAblandning: 4 x 6 mikron AFM avbildar (botten), och spectra (överträffa) som motsvarar till pts 6, görade mellanslag 100 nm ifrån varandra

Polystyren-Epoxy Komposit

En AFM avbildar med rumsligt löste IR-absorberingsspectra som observeras på ett tunt, delar upp av en modellerakomposit av polystyrenen, (PS) och epoxy visas in Figurerar 7.It är viktig att förstå att IR-spectrumen på centrera av PS-cirkulärområdet är en utmärkt match med spectra som antecknas på 100 nm av denepoxy gränsen. Spectra på den lägre lämnat och rätten av Fig 7 som samlas mellan 2500 cm-1 och 3700 cm-1 inom 100 nm av den försumbara PS-epoxy gränsshowen, bevisar av de aromatiska CH-sträckande absorberingsmusikbanden för polystyrenen ovanför 3000 cm-1.

Figurera 7. En AFM avbildar, och spectrana av enepoxy komposit tar prov

Degradable Polymrer

Figurera 8. Spektral- kartlägga av en degradable polymerblandning

AFM-mätningar låter att kartlägga av strukturera av polymermatrisen och deras tillsatser. NanoIRen kan därefter rumsligt kartlägga variationer i kemiska delar. I den spektral- fodra kartlägga visat in Figurerar 8 de rumsligt varierande styrkorna av C=O-carbonylmusikbandet (1740 cm-1), och singelförbindelsen C-O som är maximal på omkring 1100 cm, -1 antecknas. Denna är en indikering av läget av de båda delarna i detta som är materiellt.

Avslutning

NanoIRsystemet möjliggör IR-Spektroskopin med rumslig upplösning för 100 nm. Det ger också topographic, mekaniskt, kemiskt och termiskt kartlägga för kickupplösning. Applikationer i polymerblandningar och multilayer filmar har visats, och applikationer har varit visade applikationer i en spänna av andra material från photovoltaics till dencell- spektroskopin.

Om Anasys Instrumenterar

Anasys Instrumentera Korporation är banbrytaren i sätta in av information om egenskapen för sub-100nm termisk. Företagets teknologi och produkter är van vid tilltalar metrology, och analysutmaningar i polymrerna, pharmaceuticalsna, data-lagringen och avancerad-materialen marknadsför. I 2007 namngavs Anasys, som vinnaren av två prestigefulla branschutmärkelsear, R&DEN 100 Tilldelar och Utmärkelsen för öppningsanförandet MICRO/NANO 25, båda av som känner igen Anasys som ledare i innovativ teknologi.

Källa: Anasys Instrumenterar

För mer information på denna källa behaga besök Anasys Instrumenterar

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

Last Update: 14. June 2013 07:23

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit