Toepassingen van de Microscopie van de Hoek Brewster

Door AZoNano

Inhoudstafel

Inleiding
Toepassingen
     Morfologische Eigenschappen van Monolayers Tijdens Compressie/Decompressie
     Binnen Structuur van de 2D Gecondenseerde Domeinen van de Fase
     De Dynamica van de Vorming, de Structuren Niet van het Evenwicht
     Monolayers & Chirality
     De tweede-structuren van de Controle
     Biofluids
Integratie van Andere Technieken
     Nanoseconde Gepulseerde Lasers
     Weergave Ellipsometry en de Spectroscopie van de Bezinning UV/VIS
Ongeveer Accurion

Inleiding

De de hoekmicroscopie is van Brewster gevestigd als standaardtechniek wereldwijd voor het onderzoek van uiterst dunne films. BAM1 van Nanofilm zoals aangetoond in Figuur 1 was het eerste commerciële beschikbare instrument gevolgd door verschillende versies. Accurion biedt nu twee verschillende Brewster hoekmicroscopen aan. Nanofilm_ep3bam zoals aangetoond in Figuur 2 is gebaseerd op het ellipsometrische platform nanofilm_ep3 en kan aan een weergaveellipsometer worden bevorderd.

Figuur 1. BAM1 (1991) - de eerste commerciële microscoop van de Hoek Brewster.

Figuur 2. nanofilm_ep3bam (sinds 2003)

Nieuwe nanofilm_ultrabam zoals aangetoond in Figuur 3 is gebaseerd op een volledig nieuwe optische weg van licht. De unieke optische weergave verstrekt volledig geconcentreerde beelden bij max. 35 fps. Aldus voor het eerst in een commercieel instrument, een hoge resolutie en globaal geconcentreerde echt - de tijdweergave van monolayers wordt mogelijk. Het laat de visualisatie van monolayers Langmuir of geadsorbeerde films in echt toe - tijd.

Figuur 3. nanofilm_ultrabam (sinds 2010).

Toepassingen

Morfologische Eigenschappen van Monolayers Tijdens Compressie/Decompressie

De morfologische studie van monolayers heeft in een uitvoerig inzicht in de tweedimensionale gecondenseerde fasestructuur van monolayers geresulteerd. De de hoekmicroscopie van Brewster is een hoogst informatieve methode voor zulk een studie. De de hoekmicroscopie van Brewster kan voor directe observaties tijdens compressie van monolayers in een trog worden gebruikt Langmuir. Het voordeel in vergelijking met epi fluoresence en AFM is dat geen tellers worden vereist en dat de film niet naar een stevig substraat te hoeven worden overgebracht.

Een aantal documenten melden BAM beelden op specifieke punten van het p - een compressie-decompressie isotherm. Voor zulk een studie, is een softwareintegratie van het pond-Systeem essentieel.

Binnen Structuur van de 2D Gecondenseerde Domeinen van de Fase

De Optische die anisotropie door gebieden van verschillende moleculaire richtlijnen van alkyl kettingen binnen monolayers wordt veroorzaakt is het onderwerp van recent onderzoek geweest. Zoals vermeld, Brewster is de hoekmicroscopie een nuttige methode om de fundering met lange-afstands orientational orde te visualiseren door een analysator te gebruiken. De Typische voorbeelden zijn methylesters van vetzuren.

Figuur 4. Ethyl stearate monolayer bij p <1mN/m, het 600mm van het Gebied van mening ca. (nanofilm_ultrabam)

De Dynamica van de Vorming, de Structuren Niet van het Evenwicht

De vorming van een gecondenseerde fase in vloeibare monolayer kan verre van evenwicht voorkomen en de de groeikinetica kan zo snel zijn dat de stabiele fase geen tijd heeft om zijn laagste energiestaat op het microscopische niveau te bereiken. De Metastabiele microstructuren worden gevormd in de onevenwichtsomstandigheden en de de groeipatronen van deze structuren worden hoofdzakelijk beïnvloed door de complexe interactie van microscopische dynamica tussen twee raakvlakken en externe drijfkrachten.

Flores et al. bestudeerde hoe de patronen door Langmuir monolayer domeinen van een stabiele fase worden gevormd, gewoonlijk stevige of gecondenseerde vloeistof zich die in metastabiele verspreiden, die gewoonlijk vloeibaar is en uitgebreid wordt. Tijdens deze propagatie beweegt de interface zich tussen de twee fasen aangezien de metastabiele fase in een hoogst stabiele fase wordt omgezet.

De interface wordt onstabiel en vormt een patroon tussen een chemische potentiële gradiënt die de interface destabiliseren. Tijdens de domeingroei werd een de morfologieovergang ontdekt van uiteinde het verdelen aan partij die vertakken zich en doublons ook werden gevonden. Deze morfologische eigenschappen werden waargenomen gebruikend Brewster de hoekmicroscopie in drie verschillende monolayers bij de lucht/waterinterface: dioctadecylamine, ethylpalmitate, en ethylstearate.

Figuur 5. Monolayer van DMPE tijdens first-order faseovergang, contrast in domeinen door de orde worden veroorzaakt die van de lange waaierrichtlijn (nanofilm_ultrabam).

Monolayers & Chirality

Monolayers van enantiomers van amphiphilic molecules kunnen verschillend zijn. De interactie van enantiomers en diastereomer paren kan voor specifieke monolayer staten worden bestudeerd. Figuur 6 vertoningendomeinen van D-Dipalmitoylphosphatidylcholin (D-DPPC), l-DPPC en racemate.

Figuur 6. De hoekmicrograaf van Brewster van van D-Dipalmi-Toylphosphatidylcholin en racemate.

De tweede-structuren van de Controle

De methodes van Langmuir blottget verstrekken ook de veelbelovende mogelijkheid van „bottom-up“ zelf-assemblagemethodes om roman tweede te realiseren - structuren. De Onderhavige voorbeelden gebruiken zelf-geassembleerde monolayers bij de lucht/waterinterface. Chen en Berman gebruikten monolayers Langmuir van diacetylenelipiden samen met een cytosinyl hoofd-groep (PDC) met een alcoholderivaat wordt gemengd van het zelfde lipide (PDOH die). Zij gebruikten bijvoorbeeld verschillende filmsamenstellingen en een guanosine-bevattende subphase. Een specifieke vorming van het basispaar bij de lucht-oplossing interface tussen diacetylenemonolayer en het vrije bijkomende nucleoside in de oplossing wordt voorgesteld. Aan het eind werden de complexe en mooie structuren bevestigd door UVpolymerisatie in situ.

Weldra nanoparticles bij lucht/water wordt de interface in een groot aantal toepassingen gebruikt om twee dimesional colloïdale kristallen bijvoorbeeld te produceren of nanowires. Gil et al. controleerde de vorming van 2D colloïdale kristallen door de methode van Langmuir- Blodgett gebruikend Brewster de hoekmicroscopie. Naast Brewster de hoekmicroscopie (BAM), zijn monolayers gekenmerkt door oppervlakte druk-gebied en van het oppervlakte potentieel-gebied isothermen bij de lucht/waterinterface. Na wordt overgebracht naar een substraat werd de morfologie van de films langmuir-Blodgett bestudeerd gebruikend ellipsometry weergave en door elektronenmicroscopie af te tasten (SEM). Volinsky en Jalinek tonen de vorming van een netwerk van verlengd Au „draden“ aan. De laser-induced gestructureerde films stelden superieure stabiliteit tentoon en kunnen van water op stevige substraten worden overgebracht zonder de organisatie van Au te onderbreken.

Biofluids

Momenteel Brewster wordt de hoekmicroscopie gebruikt in een brede waaier van toepassingen. Één klasse van toepassingen is verwant met biologische vloeistoffen zoals scheurvloeistoffen of meer in detail Meibomian blije de capillair-actieve stoffenin/from longvloeistof van de afscheidingslong. Kärcher et al namen het verspreidingsproces van Meibomian klierafscheidingen in waar een trog Langmuir gebruikend een Microscoop van de Hoek Brewster (BAM). De afscheiding werd gekenmerkt door hoogst snelle ononderbroken uit te spreiden aantonend dat het voldoende materiaal beschikbaar zal zijn om de oppervlakkige lipidelaag scheuren tussen de knipoogjes van het oog terug te krijgen. Winsel et al. bestudeerde de dikte, de morfologie en oppervlaktedruk van de capillair-actieve stoffilm van broncho-alveoalar lavage (BAL)vloeistof van patiënten met sarcoidosis. De oppervlaktefilms werden bestudeerd tijdens ononderbroken adsorptie van het BAL capillair-actieve materiaal bij de lucht/de waterige bufferinterface. Tijdens de spontane adsorptie van de longcapillair-actieve stof steeg de oppervlaktedruk van 26 mN/m tot 44 mN/m in de evenwichtsstaat. Gelijktijdig aan de verhoging van de oppervlaktedruk, werd een ononderbroken verhoging van het reflectievermogensignaal waargenomen door de kwantitatieve Brewster hoekmicroscopie (BAM). De filmdikte wordt berekend vanaf de reflectievermogenwaarden gebruikend een optisch model.

Integratie van Andere Technieken

Nanoseconde Gepulseerde Lasers

De tijd-Vastbesloten Microscopie van de Hoek Brewster voor fotochemische en fotothermische studies over dun-films en monolayers, is evenals voorbijgaande gebeurtenissen in dunne films en interfaces bestudeerd gebruikend de tijd vastbesloten van pomp-sonde de hoekmicroscopie nanosecondeBrewster. Gebaseerd op een Brewster EP ³ van de hoekmicroscoop - BAM, Hobley et al. gebruikt twee gesynchroniseerde nanoseconde gepulseerde lasers in de pomp-sonde regeling. Tijd-vastbesloten BAM is getoond om een dynamisch hulpmiddel te zijn in het bestuderen van dynamica van veranderingen in monolayers en interfaces. Zowel kunnen de morfologische veranderingen als de fotochemische transformaties door de verzamelleiding van veranderingen in zowel echte als denkbeeldige delen worden bestudeerd van r.i bij de interface. Verscheidene gevolgen zoals hoog tempo van de domeingroei toe te schrijven aan gevolgen tussen twee raakvlakken of de unieke domeinmorfologie verzekeren voor de behulpzame domeingroei in moleculaire monolayers. Men voorziet dat de methode brede toepassingen in de studie van membranen, lipide bi-lagen of uiterst dunne lagen tijdens materialenverwerking zal hebben.