Paglalarawan ng Polymeric Materyales Paggamit nanoIR

Sa pamamagitan ng AZoNano editor

Talaan ng nilalaman

Panimula

Infrared (IR) na spectroscopy ay karaniwang ginagamit para sa analytical mga sukat sa industriya at akademikong R & D laboratories. Ang spatial resolution ay limitado sa ~~ 5 microns. Upang magtagumpay ang pangunahing limitasyon na ito, Anasys Instrumentong ay collaborated sa Unibersidad ng Paris-Sud, sa Stanford University at sa University of Illinois sa Urbana-Champaign, pati na rin tulad ng sa Ang Dow kimikal Company upang bumuo ng nanoIR. Ang spatial resolution ng pambihirang tagumpay ay nakuha sa pamamagitan ng isang nobelang pamamaraan na gumagamit ng nanoscale probe mula sa isang atomic mikroskopyo puwersa (AFM) na gumaganap bilang ang IR absorbance detector. Batay sa likas na katangian ng ang IR detection absorbance, sabay-sabay na mga sukat ng nanoscale mekanikal na mga katangian at nanoscale morpolohiya, kasama kimiko komposisyon ay maaaring isagawa. Ang nanoIR ay mayroon ding isang integrated nanoscale thermal ari-arian mapping kakayahan na nagreresulta sa isang multifunctional tool na nagbibigay ng nanoscale na istraktura, chemical, mechanical at thermal na mga katangian.

nanoIR Platform

Award-winning researcher, Dr. Alexandre Dazzi mula sa Laboratoire Chimie de tikas ng katawan, CLIO, Université Paris-Sud, Orsay, France pioneered ng isang patent-pending technology na batay sa photothermal sapilitan lagong (PTIR) na namamalagi sa ang batayan ng disenyo ng nanoIR platform tulad ng ipinapakita sa Figure 1.

Figure 1. Ang nanoIR platform

Figure 2. Isara up tingnan ng prisma at AFM pagsukat ulo

Ang nanoIR System Setup

Ang nanoIR system ay gumagamit ng isang pulsed, madaling iakma IR source sa magbuod molecular vibrations sa isang sample na inimuntar sa isang IR-transparent prisma . Ang configuration ng pag-iilaw ay nilikha na kung saan ay katulad sa nakaraang attenuated-total-reflectance (ATR) spectroscopy. IR source Ang sistema ay dinisenyo gamit ang sariling teknolohiya ng kumpanya at madaling iakma patuloy sa pagitan ng ^1200-3600 cm -1 na sumasaklaw ng isang malawak na hanay ng kalagitnaan ng IR spectrum. Ang absorbance ng mga resulta ng radiation sa pagpainit ng sample na leads sa mabilis thermal Pagpapalawak na aktibo sa malagong oscillations ng konsol. Ang sapilitan oscillations na resulta sa isang katangian ringdown tulad ng ipinapakita sa Figure 3.

Figure 3. Eskematiko nagpapakita ang pamamaraan sa likod ng nanoIR

Pagsukat Paraan

Fourier diskarte ay ginagamit upang pag-aralan ang ringdown upang paganahin ang pagkuha ng mga frequency at amplitudes. Ang konsol imbayog amplitudes ay sinusukat bilang isang function ng source ng haba ng daluyong at lokal na pagsipsip spectra ay nilikha. Ang mga frequency ng imbayog ng ringdown ay may kaugnayan sa makina higpit ng sample. Ito ay posible sa mabilis na survey ng mga rehiyon ng sample na gamit AFM at pagkatapos ay kumuha ng mataas na resolution na kemikal spectra sa partikular na mga rehiyon sa sample. Polimer spectra nakuha sa nanoIR sistema ay nagpapakita ng mabuting ugnayan sa bulk Fourier transform infrared (FT-IR) spectra tulad ng ipinapakita sa Figure 4

Figure 4. Ang isang paghahambing ng spectrum na binuo ng ang nanoIR (pula) at maginoo FT-IR (bughaw) ng isang sample ng polisterin.

Indibidwal nanoIR spectra ay maaaring ma-import sa mga komersyal na mga IR database na kung saan maaari digitally sila ay naghanap upang chemically makilala ang mga materyales sa mga tiyak na nasukat na mga lokasyon ng sample. Opsyonal, ang source ng IR ay maaaring gawin sa sa isang solong weyblengt sa mapa compositional mga pagkakaiba-iba sa buong ibabaw sample.

Mga tampok ng System nanoIR

Ang mga kapansin-pansin na tampok ng nanoIR ng system ay nakalista sa ibaba:

• Ang nanoIR system ay nagbibigay ng data sa makina na mga katangian ng ang sample sa pamamagitan ng pagsubaybay ang dalas ng ang pangunahing o mas mataas na mga matunog mode ng ang konsol.
• Ang makipag-ugnay sa malagong dalas ng konsol ang iniuugnay sa higpit ng sample at maaaring magamit sa mapa ang modulus ng sample nang dapat sundin.
• Ang nanoIR platform ay maaari ring gawin nanoscale thermal pagtatasa sa paggamit ng nobelang AFM cantilevers na lumawak ng isang resistive pagpainit elemento sa tip konsol.
• Ang kumbinasyon ng mga cantilevers sa mga resulta ng sistema sa lokal na sukatan ng temperatura ang paglipat ng mga materyales sa isang solong point o sa maramihang mga puntos sa buong sample.
• Detection o pagmamapa ng lawak ng lunas, walang hugis / mala-kristal na nilalaman, stress, o iba pang mga katangian ng materyal ay tinutukoy sa pamamagitan ng ang paglipat temperatura ng ang materyal.
• Pagsasama ng mga resulta ng pagsukat kakayahan sa isang multifunctional tool, na nagbibigay ng chemical, mechanical, thermal na mga katangian at nanoscale istraktura.

Mga sukat ng mga Polymeric halimbawa

Ang nanoIR pamamaraan ay perpekto para sa sukatan ng polymeric mga halimbawa kung saan ang mga lokal na mga materyal na mga pagkakaiba-iba. Kabilang dito ang mga materyales tulad ng polimer blends, multilayer pelikula, nanocomposites at micro at nanoscale mga depekto sa mga materyales.

Mga kinakailangan para sa Halimbawang Paghahanda

Ang mga paunang mga kinakailangan para sa paghahanda ng sample ay nakalista sa ibaba:

• Sample ay dapat na isang manipis na film at pangangailangan na deposited sa ibabaw ng prisma
• Ultramicrotomy ay ginagamit upang kunin ang mga seksyon na may kapal mula sa 100nm sa 1000nm
• Seksyon ay nailipat sa ibabaw ng prisma o maaari deposited ng solusyon sa pamamagitan ng alinman iikot-patong o drop-paghahagis.

Multilayer pelikula

Isang multilayer Halimbawa pelikula ay ipinapakita sa Figure 5 at ito ay nagpapakita ng multifunctional pagsukat ng kakayahan ng sistema ang nanoIR. Ang pelikula ay isang gitnang layer naylon sandwiched sa pagitan ng dalawang ethylene acrylic asetato (EAA) layer.

Figure 5. Paglalarawan ng multi-functional na kakayahan ng nanoIR sa isang multilayer film ng EAA-naylon- EAA

Figure 5A ay nagpapakita ng topographic imahe ng sa ibabaw ng sample na nilikha sa pamamagitan ng embed at microtoming ang film. Figure 5b ay nagpapakita ng mga array ng spectra na nakolekta sa buong ibabaw sample. Figure 5C nagpapakita ng direktang ugnayan sa pagitan ng makina higpit at chemical komposisyon data. Figure D nagpapakita ng nanothermal pagsusuri sa sample na pagkilala ng paglambot sa iba't ibang mga temperatura para sa EAA at naylon layer.

Polimer Blends

Ang paggamit ng kemikal ang kakayahan ng pagkakakilanlan sa ang nanoIR upang makilala ang mga domain sa isang timpla ay ipinapakita sa pamamagitan ng halimbawa na ipinapakita sa Figure 6. Isang polycarbonate-poly (metil methacrylate) (PC-PMMA) timpla sample ay ginagamit, na nagpapakita ng istraktura ng domain sa micron at submicron sukat. Ang istraktura ng domain tumutulong sa differentiating ang mga bahagi na tiningnan sa AFM ng imahe na may isa materyal na nagpapakita ng mahusay na mga domain matapos pagkakaroon ay microtomed at ang iba pang isang magaspang na ibabaw. Ang mga domain na ito ay maaari pagkatapos ay makikilala ng alinman sa PC o PMMA batay sa ang lakas ng katangian absorptions PC sa ¹⁷⁷⁰ at 1496 cm -1. Anim spectra ay sinusunod sa isang interface sa pagitan ng dalawang bahagi sa isang paghihiwalay ng 100 nm. May isang makabuluhang pagbabago sa spectra sa pagitan ng dalawang bahagi sa na spatial resolution.