聚合物材料的描述特性使用 nanoIR 的

由 AZoNano 編輯

目錄

簡介
nanoIR 平臺
     nanoIR 系統設置
     評定方法
     nanoIR 系統的功能
聚合物範例的評定
     範例準備的需求
     多層膜
     聚合物混合
     多苯乙烯環氧綜合
     自然分解的聚合物
結論
關於 Anasys 儀器

簡介

紅外 (IR)分光學為分析評定是常用的在行業和學術 R&D 實驗室。 這個空間分辨率被限制了到 ~5 微米。 要解決此專業限制, Anasys 儀器合作與巴黎 Sud 大學,斯坦福大學和伊利諾伊大學在爾般那平原,以及以 Dow Chemical 公司開發 nanoIR。 空間分辨率突破通過使用從一個基本強制顯微鏡的 nanoscale 探測作為 (AFM)紅外線吸光度探測器的一個新穎的方法獲得。 基於紅外線吸光度檢測的本質, nanoscale 機械性能的同時評定和 nanoscale 形態學,以及化學成分可以執行。 nanoIR 也有一個集成 nanoscale 熱量屬性映射功能造成提供 nanoscale 結構,化學製品,機械和熱量屬性的一個多功能工具。

nanoIR 平臺

得獎的研究員,亞歷山大 Dazzi 博士從 Laboratoire de Chimie Physique, CLIO, Université 巴黎 Sud, Orsay,法國的作早期工作在如圖 1. 所顯示,位於在 nanoIR 平臺設計的基本類型的 photothermal 導致的共鳴的專利待定技術 (PTIR) 基礎上。

圖 1。 nanoIR 平臺

圖 2. 這麵棱鏡的視圖的關閉和 AFM 評定朝向

nanoIR 系統設置

nanoIR 系統使用一個搏動的,可調整的紅外線來源導致在一麵紅外線透明棱鏡掛接的範例的分子振動。 類似於早先變稀總反射率分光學的照明配置 (ATR)被創建。 系統的紅外線來源被設計使用公司的自己的技術并且不斷地是可調整的在 1200之間到報道各種各樣的-1 中間紅外線光譜的 3600 cm。 那導致快速熱擴散激活懸臂的共振動擺輻射的吸光度導致範例熱化。 如圖 3. 所顯示,導致的動擺導致一典型 ringdown。

圖 3. 概要陳列在 nanoIR 後的技術

評定方法

傅立葉技術用於分析 ringdown 啟用頻率和高度的提取。 懸臂式動擺高度被評定作為來源波長功能,并且局部吸收光譜被創建。 ringdown 的動擺頻率與這個範例的機械僵硬有關。 迅速地調查範例地區使用 AFM 然後獲取高分辨率化工光譜在這個範例的特定區域是可能的。 聚合物光譜獲取與 nanoIR 系統顯示與批量傅立葉變換紅外 (FT-IR) 如圖 4 所顯示,光譜的好相關性

圖 4。 nanoIR (紅色) 和常規 FT-IR 生成的光譜的比較 (藍色) 多苯乙烯範例。

各自的 nanoIR 光譜可以被導入到他們可以數位被搜索以便化工在特定被評定的範例地點識別材料的商業紅外線數據庫。 隨意地,紅外線來源可以做成到一個唯一波長映射在範例表面間的作文差異。

nanoIR 系統的功能

nanoIR 系統的明顯功能如下是列出的:

  • nanoIR 系統在這個範例的機械特性提供數據通過監控懸臂的基本或更高的共振模式的頻率。
  • 懸臂的聯絡諧振頻率與這個範例的僵硬關聯,并且可以使用定性地映射這個範例的模數。
  • nanoIR 平臺可能也執行使用部署抗拒發熱設備在這個懸臂式技巧的新穎的 AFM 懸臂的 nanoscale 熱分析。
  • 懸臂的組合與這個系統導致轉變溫度的局部評定材料在這個範例間的一個單點或在多點。
  • 檢測或地圖治療、無定形/水晶目錄、重點,或者其他有形資產的區域由材料的轉變溫度確認。
  • 評定功能的綜合化導致一個多功能工具,提供化工,機械,熱量屬性和一個 nanoscale 結構。

聚合物範例的評定

nanoIR 技術對上有局部物質變化聚合物範例的評定是理想的在。 這在材料包括材料例如聚合物混合、多層膜、 nanocomposites 和微小和 nanoscale 缺陷。

範例準備的需求

範例準備的初步的需求如下是列出的:

  • 這個範例在這麵棱鏡的表面應該是薄膜和需要存款
  • Ultramicrotomy 用於削減與厚度的部分從 100nm 到 1000nm
  • 部分調用到棱鏡表面或可以存款在解決方法外面由空轉塗層或下落鑄件。

多層膜

一個多層膜示例在表 5 顯示,并且它展示 nanoIR 系統的多功能評定功能。 這部影片有一塊中央尼龍層將夾在中間在二塊乙烯丙烯酸酯的醋酸鹽 (EAA)層之間。

nanoIR 的多功能能力的圖 5. 例證在 EAA 尼龍 EAA 一個多層膜

圖 5A 顯示這個範例的表面的地形學圖像埋置和 microtoming 創建的這部影片。 圖 5B 顯示在範例表面間收集的光譜。 圖 5C 顯示機械僵硬和化學成分數據之間的正相關。 圖 D 顯示在識別變柔和的這個範例的 nanothermal 分析在 EAA 和尼龍層的不同的溫度。

聚合物混合

化工確定功能的用量在識別在混合的域的 nanoIR 的由被展示的這個示例顯示在表 6。 聚碳酸酯纖維 - 使用多 (甲醇異丁烯酸) (PC-PMMA) 混合範例,顯示域結構在這個微米和亞顯微縮放比例。 域結構在區分幫助在 AFM 圖像查看的要素用一材料顯示平穩的域的以後 microtomed 和其他一個毛面。 這些域可能然後被識別作為個人計算機或 PMMA 根據依賴在 1770 和 1496 cm 的典型個人計算機吸收-1。 六個光譜在二個要素之間的一個界面間被觀察了與分隔 100 毫微米。 有在光譜上的一個重大的變化在二個要素之間在該空間分辨率。

圖 6. PC-PMMA 混合: 4 x 6 微米 AFM 圖像 (底層) 和光譜 (頂層) 與 6 pts 相應分開空間 100 毫微米

多苯乙烯環氧綜合

與空間在多苯乙烯和環氧設計綜合的一個稀薄的部分觀察的被解決的紅外線吸收光譜的一個 AFM 圖像 (PS)在圖 7.It 顯示是重要瞭解紅外光譜在 PS 圓的域的中心是與光譜的非常好的符合被記錄在 100 毫微米這個 PS 環氧限定範圍。 在更低的左右的光譜圖 7 收集在 2500 cm-1 和 3700 cm 之間-1 在 100 毫微米之內多苯乙烯芳香 CH 舒展的吸收帶寬的 PS 環氧限定範圍顯示微不足道的證據在 3000 cm 上的-1

圖 7。 AFM 圖像和一多苯乙烯環氧混合樣的光譜

自然分解的聚合物

圖 8. 光譜映射自然分解的聚合物混合

AFM 評定允許映射聚合物矩陣和他們的附加的結構。 nanoIR 可能空間然後映射在化工要素上的變化。 在這條線路在圖顯示的光譜映射 8 上 C=O 含羰基之金屬化合物範圍 (1740 cm) 和不附條件的債券-1 C-O 峰頂的空間變化的強度在 1100 cm 前後-1 被記錄。 這是兩個要素的地點的表示在此材料的。

結論

nanoIR 系統啟用與 100 毫微米空間分辨率的紅外線分光學。 它也提供高分辨率地形學,機械,化工和熱量映射。 在聚合物混合和多層膜的應用顯示了,并且應用是在其他材料的範圍的被展示的應用從 photovoltaics 的到亞細胞分光學。

關於 Anasys 儀器

Anasys Instruments Corporation 是先驅在子100nm 熱量屬性信息領域。 公司的技術和產品在聚合物、配藥、資料保存和先進材料市場上用於解決計量學和分析挑戰。 在 2007年, Anasys 被命名了,因為二個有名望的行業證書、 R&D 100 證書和就職 MICRO/NANO 25 證書的獲獎者,其中之二在創新技術認可 Anasys 作為領導先鋒。

來源: Anasys 儀器

關於此來源的更多信息请請參觀 Anasys 儀器

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

Last Update: 14. June 2013 06:47

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