Brewster の角度の顕微鏡検査のアプリケーション

AZoNano 著

目録

導入
アプリケーション
     圧縮/復元の間の単一層の形態学上機能
     第 2 凝縮させた段階の領域の内部の構造
     形成原動力、非平衡の構造
     単一層及び Chirality
     モニタリングの第 2 構造
     Biofluids
他の技術の統合
     ナノ秒の脈打ったレーザー
     イメージ投射 Ellipsometry および UV/VIS の反射の分光学
Accurion について

導入

Brewster の角度の顕微鏡検査は超薄膜の調査のための世界的な標準技術として確立されました。異なったバージョンに先行している図 1 に示すように Nanofilm の BAM1 は最初の商業器械の使用できました。 Accurion は今 2 台の Brewster の角度の顕微鏡を提供します。図 2 に示すように nanofilm_ep3bam は ellipsometric プラットホーム nanofilm_ep3 に基づき、イメージ投射 ellipsometer にアップグレードすることができます。

図 1. BAM1 (1991 年) - 最初商業 Brewster の角度の顕微鏡。

図 2. nanofilm_ep3bam (2003 年以来)

図 3 に示すように新しい nanofilm_ultrabam はライトの全く新しい光学パスに基づいています。視覚一義的なイメージ投射は最大で十分に集中された画像を提供します。 35 の fps。従ってはじめて商業器械で、単一層の高リゾリューションのおよびオーバーオールによって集中されるリアルタイムイメージ投射は可能になります。それはリアルタイムの Langmuir の単一層または吸着されたフィルムの視覚化を可能にします。

図 3. nanofilm_ultrabam (2010 年以来)。

アプリケーション

圧縮/復元の間の単一層の形態学上機能

単一層の形態学上の調査は単一層の二次元の凝縮させた段階の構造の広範囲の理解で起因しました。 Brewster の角度の顕微鏡検査はそのような調査のための非常に報知的な方法です。 Brewster の角度の顕微鏡検査は Langmuir のたらいで単一層の圧縮の間に目視観測に使用することができます。利点は epi の fluoresence と比較し、 AFM はマーカーが必要とならないこと、そしてフィルムが固体基板に転送される必要はないことです。

いくつかのペーパーは p - 圧縮復元の等温線の一定時点で BAM の画像を報告します。そのような調査のために、 LB システムのソフトウエア統合は必要です。

第 2 凝縮させた段階の領域の内部の構造

単一層内のアルキル鎖の異なった分子オリエンテーションの領域によって誘導される光学異方性はずっと最近の調査の主題です。述べられるように、 Brewster の角度の顕微鏡検査は検光子の使用によって長距離 orientational 順序の基礎工事を視覚化する有用な方法です。典型的な例は脂肪酸のメチルエステルです。

p <1mN/m の視野 Ca. の 600mm (nanofilm_ultrabam) の図 4. エチルステアリン酸塩の単一層

形成原動力、非平衡の構造

流動単一層の凝縮させた段階の形成は平衡から遠くに発生、安定した段階が顕微鏡のレベルで低負荷の状態に達する時間がないほど成長の動力学は急速である場合もあります。準安定の微細構造は非平衡の条件の下で形作られ、これらの構造の成長のパターンは顕微鏡の界面原動力および外部駆動力の複雑な相互作用によって主に影響を及ぼされます。

調査されるフローレス島等通常液体、拡大されて得る準安定の 1 に安定した段階、通常固体か凝縮させた液体プロパゲートの Langmuir の単一層の領域によってどのように形作られるパターン。この伝搬の間に 2 間のインターフェイスは準安定段階が非常に安定した段階に変形すると同時に移動を段階的に行ないます。

インターフェイスは不安定になり、インターフェイスを不安定にする化学ポテンシャルの勾配間のパターンを形作ります。領域の成長の間に形態の転移は味方するために分割する先端からブランチします検出され、 doublons はまた見つけられました。これらの形態学上機能は空気/水インターフェイスの 3 つの単一層の Brewster の角度の顕微鏡検査を使用して観察されました: dioctadecylamine、エチル palmitate およびエチルステアリン酸塩。

1 次フェーズ遷移、長距離オリエンテーションの順序 (nanofilm_ultrabam) によって引き起こされる領域の対照の間の DMPE の図 5. 単一層。

単一層及び Chirality

amphiphilic 分子の鏡像体の単一層は異なります。鏡像体および diastereomer のペアの相互作用は特定の単一層の州のために調査することができます。図 6 は D-Dipalmitoylphosphatidylcholin (D-DPPC)、 L-DPPC および racemate の領域を表示します。

図 6. D-Dipalmi-toylphosphatidylcholin のおよび racemate の Brewster の角度の顕微鏡写真。

モニタリングの第 2 構造

Langmuir の blottget 方法はまた小説の第 2 - 構造を実現するために「上昇形」自己アセンブリ方法の有望な可能性を提供します。現在の例は空気/水インターフェイスで自己組み立てられた単一層を使用しています。陳および Berman は同じ脂質 (PDOH) のアルコール派生物と混合された cytosinyl のヘッドグループ (PDC) と共に diacetylene の脂質の Langmuir の単一層を利用しました。それらは例えば異なったフィルムの構成およびグアノシン含んでいる subphase を使用しました。解決の diacetylene の単一層と自由な補足のヌクレオシド間のエア解決インターフェイスの特定の基礎ペア形成は提案されます。端に複雑で、美しい構造はそのままの紫外線重合によって固定されました。

現在多数のアプリケーションで空気/水インターフェイスの nanoparticles が 2 つの dimesional のコロイド水晶か nanowires を作り出すのに例えば使用されています。 Gil は Brewster の角度の顕微鏡検査を使用して Langmuir- Blodgett 方法によって等第 2 コロイド水晶の形成を監視しました。 Brewster の角度の顕微鏡検査に加えて (BAM)、単一層は表面圧力領域特徴付けられ、空気/水の表面潜在性領域の等温線はインターフェイスします。基板への転送の後で Langmuir-Blodgett のフィルムの形態は ellipsometry イメージ投射を使用してそして電子顕微鏡検査のスキャンによって調査されました (SEM)。 Volinsky および Jalinek は細長い Au のネットワークの形成を「ワイヤーで縛ります」示します。レーザー誘発の構成されたフィルムは優秀な安定性を表わし、固体基板に水から Au 構成を破壊しないで転送することができます。

Biofluids

現在 Brewster の角度の顕微鏡検査は広い応用範囲で使用されます。アプリケーションの 1 つのクラスは破損液体または Meibomian の嬉しい分泌の肺界面活性剤 in/from の肺の液体のような生物的液体とより詳しく関連しています。 Karcherr 等は Brewster の角度の顕微鏡を使用して Langmuir のたらいの Meibomian 腺の分泌の分散プロセスを観察しました (BAM)。分泌は非常に速く連続的な広がりによって十分な材料が目の点滅間の破損の表面的な脂質の層を回復使用できることを示します特徴付けられ。 Winsel は等類肉腫症の患者からの bronchoalveoalar の洗浄液体の界面活性剤のフィルムの厚さ、 (BAL)形態および表面圧力を調査しました。表面フィルムは空気/水様バッファインターフェイスの BAL の表面活性材料の連続的な吸着の間に調査されました。肺の界面活性剤の自発の吸着の間に表面圧力は 26 mN/m から平衡状態の 44 mN/m をから増加しました。同時に表面圧力の増加に、反射力のシグナルの連続的な増加は量的な Brewster の角度の顕微鏡検査によって観察されました (BAM)。フィルム厚さは光学モデルを使用して反射力値から計算されます。

他の技術の統合

ナノ秒の脈打ったレーザー

薄フィルムおよび単一層の光化学および photothermal 調査のためのタイム解決する Brewster の角度の顕微鏡検査、また薄膜およびインターフェイスの一時的なイベントは時間によって解決されるポンププローブのナノ秒の Brewster の角度の顕微鏡検査を使用して調査されました。 Brewster の角度の顕微鏡 EP の ³ に基づく - BAM、 Hobley はポンププローブの整理で等 2 つの同期されたナノ秒の脈打ったレーザーを使用しました。タイム解決する BAM は単一層およびインターフェイスの変更の原動力の調査のダイナミックなツールであるために示されていました。形態学上の変更および光化学変形は両方インターフェイスの R.i. の実質および想像部品の変更の多岐管を通して調査することができます。界面効果か一義的な領域の形態による領域の成長の高速のような複数の効果は分子単一層の協力的な領域の成長のために保障します。方法に材料加工の間に膜、脂質の Bi 層または超薄層の調査の広いアプリケーションがあることが予想されます。