Kennzeichnung eines Thermo-Entgegenkommenden Polymer-Filmes in einer Luft und im Wasser

Themen Umfaßt

Zusammenfassung
Einleitung
Experimentelle Methode
Materialien
Instrumentierung
Ergebnisse
Kennzeichnung in einer Luft
Kennzeichnung im Wasser
Schlussfolgerung
Vorteile von SARFUS

Zusammenfassung

Eine dynamische Studie eines Thermo-entgegenkommenden nm-dünnen Polymerfilmes wird mit dem Gerät Sarfus 3D-IMM durchgeführt. Die Fähigkeit, eine Analyse in einer Luft durchzuführen sowie in der Flüssigkeit und einen thermischen Übergang mit einer Livesichtbarmachung der Schichtqualität und -morphologie leicht wird zu kennzeichnen demonstriert.

Einleitung

Entgegenkommende Beschichtungen haben beträchtliche Aufmerksamkeit in den letzten 20 Jahren erregt, weil sie ein starker Anflug sind, zum von dynamisch Oberflächeneigenschaften herzustellen. Entgegenkommende Polymerpinsel, die dichte Montagen von verpflanzten entgegenkommenden Polymerketten sind, können ihre Konfiguration externen Auslöseimpulsen wie Leuchte, Temperatur, pH und/oder Salzkonzentration anpassen, die nützlich für Anwendungen wie Fühler, Stellzylinder, Medikamentenverabreichung, Affinitätsregelung oder Auslöseimpuls-mit einem Gatter versehene Filtration prüft.


Abbildung 1. Geschwollene und eingestürzte Konfigurationen eines thermoresponsive Polymerpinsels im Wasser.

Thermo-Entgegenkommende Pinsel verwenden die Polymere, die eine niedrigere kritische Lösungstemperatur in (LCST) einem geeigneten Lösungsmittel anzeigen, also bedeutet es, dass, bei der niedrigen Temperatur, verpflanzte Polymerketten geschwollen werden und weg von der Oberfläche ausdehnen. Wenn Temperaturanstiege, der Pinsel zu einem eingestürzten Zustand der unterschiedlichen Stärke, der Dichte und der Viskoelastizität schaltet (Fig.1).

Der Einsturzübergang von Polymerpinseln ist vorher durch Neutron Reflectometry, Schwingquarzmikrowaage mit Ableitungsüberwachungs- (QCM-D), ellipsometry oder Atomkraftmikroskopie geüberwacht worden. Diese Kennzeichnungsmethoden leiden unter einer Reihe Nachteilen wie hohen Kosten, einer langen Zeit der Analyse, Beispielabbau oder dem Bedarf, die komplexe Formung zu verwenden, zum von physikalisch aussagefähigen Parametern zu extrahieren.

Demgegenüber liefert die SARFUS-Technik ein innovatives und verhältnismässig einfacheres Verfahren, um den Einsturzübergang von entgegenkommenden Polymerpinseln zu überwachen. Das Ziel dieser Anmerkung ist, zu zeigen, dass die SARFUS-Technik tatsächlich für die Echtzeitstudie von Auslöseimpuls-entgegenkommenden Filmen in trockenem Zustand und in gelöster Form relevant ist.

Experimentelle Methode

Materialien

Ein P (MEOMA2) - mit- (OEGMA) gelegentlicher Copolymerpinsel wurde durch Atomübertragung radikale Polymerisierung von einer Initiator-silanized Immersion Brandung gewachsen (Oberschicht: SiO2), in einer Lösung des Methyl- Äthermethacrylats 90 mol% Di (Ethylenglycol) (MEOMA2, 188g /mol) und 10 mol% (Ethylenglycol) des Methyl- Äthermethacrylats (OEGMA, 475 g/mol) im Wasser/im Methanol. Filme ~35 nm der Stärke wurden gewachsen, indem man die passende Polymerisationszeit auswählte. Ein Einsturzübergang um °C 35 +/--10 °C wird von den vorhergehenden Ergebnissen erwartet, die durch QCM-D für die ausgewählte Zusammensetzung erzielt werden. Die Brechungskoeffizienten von MEOMA2 und von OEGMA, die durch Sigma Aldrich gegeben werden, sind 1,44 und 1,49, beziehungsweise.

Das Verhältnis der Stärke zwischen den geschwollenen und eingestürzten Konfigurationen wurde von einer vorhergehenden Studie geschätzt, um ~2d und ~1.2d zu sein beziehungsweise wo d die Stärke der trockenen Schicht in einer Luft ist.

Instrumentierung

Sichtbarmachungen waren mit Immersion Brandungen in trockenem Zustand und in gelöster Form erfolgt. Stärkemaße wurden mit einem SARFUS 3D-IMM durchgeführt, das die trockene und Immersionsversion des gleichen Instrumentes umfaßt. Ein Kratzer wurde im Pinsel gemacht, um den Hintergrund und den Pinsel gleichzeitig zu beobachten.

Die Schicht wurde zuerst in einer Luft bei Zimmertemperatur gekennzeichnet (T<>

Für jedes Temperatur zwei SARFUS wurden Bilder der Schicht sowie ein Bild des Standard- und eines Bildes der Kalibrierung des Hintergrundes genommen. Die vier Bilder wurden in weniger als 1 Minute aufgezeichnet.

Ergebnisse

Kennzeichnung in einer Luft

Wegen der direkten, Echtzeitsichtbarmachungsfähigkeit von SARFUS, die Qualitätskontrolle der Schicht, besonders seine komplette Dichte, wurde leicht durchgeführt. Auf der vorbereiteten Probe nur sehr wurden wenige Defekte und festgestellter Bereich beobachtet. Die durchschnittliche Stärke der Schicht wurde gemessen, um 32,5 nm (Ra ~1,1 nm) zu sein.

Kennzeichnung im Wasser

Die Schicht wurde im Wasser untergetaucht, um den thermischen Einsturz zu studieren. Die Entwicklung der Schichtstärke gegen Temperatur wird in Abbildung 2. gezeigt.

Abbildung 2. Offensichtliche Stärke von einem P (MEOMA2) - mit- Pinsel des Copolymers (OEGMA) im Wasser, gegen Temperatur

Eine markierte Variante der Stärke wird um °C T=43t beobachtet, das mit dem erwarteten thermischen Übergang übereinstimmt (°C) 35 °C+/-10. Während des Temperaturanstiegs wurde die Topographie und das Verhalten der nanometerthin Schicht auch in der Istzeit beobachtet. Typische 2D und Bilder 3D SARFUS, die vor und nach dem thermischen Übergang aufgezeichnet werden, werden in Abbildung 3. gezeigt.

Abbildung 3. 2D und 3D P (MEO2MA) - mit- Film des Copolymers (OEGMA) im Wasser bei zwei verschiedenen Temperaturen

Zusätzlich zur Stärkevariante beobachteten wir auch eine Entwicklung der Oberflächenrauigkeit (Ra (T)t ~ 0,6 nm; Ra (T>T)-t~ 2,2 nm) für beide Konfigurationen.

Von den wirklichen Stärkemaßen und von Sarfus-Maßen wird es möglich, den Brechungskoeffizienten der Schicht zu berechnen (sehen Sie Tabelle 1).

Tabelle 1. Der Brechungskoeffizient berechnet von SARFUS für die zwei verschiedenen Konfigurationen der Schicht. Die wirkliche Stärke im Wasser wurde von der Stärke erreicht, die durch ellipsometry in einer Luft gemessen wurde, die mit den Schwellenkoeffizienten multipliziert wurde, die durch QCM-D erhalten wurden.

Konfiguration der Schicht Wirkliche Stärke
nm
(Offensichtliche) Stärke Sarfus
(nm)
Brechungskoeffizient *
Trocken 35 32,5 1,45
Ausgedehnt (T 71 32,9 1,405
Eingestürzt (T>Tt) 42 36,9 1,44

*index Korrektur (umfaßt als Steckverbindung in Sarfusoft) ist betreffend den Brechungskoeffizienten des Kalibrierungsstandards (n=1.465) angewandt.

Der Brechungskoeffizient, der für die trockene Probe bestimmt wird, ist in Übereinstimmung mit der Zusammensetzung des Materials und den Brechungskoeffizienten der Monomeren. Was den Brechungskoeffizienten anbetrifft der nassen Schichten, sollten sie mit ihrem Wassergehalt zusammenhängen. Da der Brechungskoeffizient des Wassers 1,33 ist, ist die Abnahme des Brechungskoeffizienten der erweiterten Schicht mit ungefähr ~50% Wasser im Film, wie erwartet vom QCM-entschlossenen Schwellen kompatibel. Was die eingestürzte Schicht anbetrifft, die ungefähr 15% enthält, wässern Sie, der erhaltene Wert des Indexes ist wieder in Übereinstimmung mit Erwartungen. Die entschlossenen Werte zeigen die richtige Entwicklung an: N (trockenes) N (eingestürzt) N (ausgedehnt).

Schlussfolgerung

In dieser Anmerkung haben wir die Kapazitäten der SARFUS-Technik für die Studie eines Thermo-entgegenkommenden nm-dünnen Polymerfilmes dargestellt. Wir haben die Fähigkeit demonstriert, eine Analyse in einer Luft durchzuführen sowie in der Flüssigkeit und einen thermischen Übergang mit einer Livesichtbarmachung der Schichtqualität und -morphologie leicht kennzeichnen.

Vorteile von SARFUS

Die Vorteile von SARFUS umfassen:

  • Arbeit in einer Luft oder in der Immersion
  • Fähigkeit, Thermalstudien durchzuführen
  • Schnelle Technik (ein Tag für diese Studie)
  • Direkte Sichtbarmachung der nanometric Probe
  • Fähigkeit für Echtzeitstudie
  • Großes Blickfeld (von 70x70μm ² zu wenige mm-²)
  • Nichtinvasive/berührungsfreie Technik
  • Keine labeling-/novorbehandlung der Probe
  • Darstellung 3D der Probe

Quelle: Nanolane

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte Nanolane

Date Added: Jun 3, 2012 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 09:21

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit