Karakteriseringen av enSvars- Polymer Filmar Luftar in och Bevattnar in

Täckte Ämnen

Abstrakt begrepp
Inledning
Experimentell Metod
Material
Instrumentation
Resultat
Characterisationen Luftar in
Characterisationen Bevattnar in
Avslutning
Fördelar av SARFUS

Abstrakt begrepp

En dynamisk studie av ensvars- nanometer-tunn polymer filmar utförs med den Sarfus 3D-IMM utrustningen. Kapaciteten att bära ut en analys luftar in såväl som i flytande och lätt att karakterisera en termisk övergång med en levande visualization av det kvalitets- lagrar och morfologi visas.

Inledning

Svars- beläggningar har tilldragit betydlig uppmärksamhet över jumbon 20 år, därför att de är ett kraftigt att närma sig till skräddaren ytbehandlar dynamiskt rekvisita. Den Svars- polymern borstar, som är täta enheter av den inympade svars- polymern kedjar, kan anpassa deras konfiguration till yttre stimuli liksom ljust, temperaturen, pH or/and salta koncentration, som bevisar användbart för applikationer liksom avkännare, utlösare, drogleverans, kontrollerar stimuli-utfärda utegångsförbud för frändskap eller filtration.


Figurera 1. Svullna och kollapsade konfigurationer av en thermoresponsive polymer borstar bevattnar in.

Thermo-Svars- borstar brukspolymrer som visar en lägre kritisk lösningstemperatur (LCST) i en passande vätska, så det hjälpmedel som, på den låga temperaturen, inympade polymern kedjar svällas och sträcker i väg från ytbehandla. När temperaturförhöjningar, borsta kopplar till ett kollapsat statligt av olik tjocklek, täthet och viscoelasticity (Fig.1).

Kollapsövergången av polymern borstar har föregående övervakats av neutronreflectometry, den crystal microbalancen för kvartar med microscopy för övervakning för skingrande ellipsometry eller atom- styrka(QCM-D). Dessa karakteriseringmetoder lider från en serie av nackdelar liksom en kick kostar, en lång tid av analys, tar prov degradering eller behovet för att använda komplex som modellerar till meningsfulla parametrar för extraktet fysiskt.

I kontrast ger SARFUS-tekniken ett innovativt, och jämförelsevis lättare methodology som övervakar kollapsövergången av den svars- polymern, borstar. Syftet av detta noterar är att visa att SARFUS-tekniken är sannerligen relevant för realtidsstudien av stimuli-svars- filmar både i det torrt påstår och i lösning.

Experimentell Metod

Material

Ett P (MEOMA2) - (OEGMA) slumpmässig copolymer co borstar var fullvuxet vid atom-överföring radikal polymerisation från en igångsättare-silanizedimmersionBränning (överträffa lagrar: SiO2), i en lösning av för methyl för 90 mol% di (ethyleneglykol) methacrylate eter (MEOMA2, 188g /mol) och 10 mol% (ethyleneglykol) methyl etermethacrylate (OEGMA, 475 g/mol) in bevattnar/methanol. Filmar av ~35, nm- somtjocklek var fullvuxen, genom att välja anslåpolymerisationstiden. En kollapsövergång runt om °C 35 +/--10 °C förväntas från föregående resultat erhållande av QCM-D för den utvalda sammansättningen. De refractive indexen av MEOMA2 och OEGMA som ges av Sigmaen Aldrich, är 1,44 och 1,49, respektive.

Förhållandet av tjocklek mellan de svullna och kollapsade konfigurationerna beräknades från en föregående studie att vara ~2d, och ~1.2d, respektive, var D är tjockleken av det torra lagrar in, luftar.

Instrumentation

Visualizations gjordes med immersion Surfar i det torrt påstår och i lösning. Tjockleksmätningar utfördes med en SARFUS 3D-IMM, som inkluderar det torrt, och immersionversionen av samma instrumenterar. En skrapa gjordes i borsta för att observera samtidigt bakgrunden och borsta.

Lagrar karakteriserades först in luftar på rumstemperatur (T<>

För varje temperatur två avbildar SARFUS av lagrar togs, såväl som ett avbildar av den standarda kalibreringen, och en avbildar av bakgrunden. Fyrana avbildar antecknades i mer mindre än minimal 1.

Resultat

Karakteriseringen luftar in

Tack vare kontrollerar rikta, realtidsvisualisationkapacitet av SARFUS, det kvalitets- av lagrar, speciellt dess färdiga täckning, utfördes lätt. På det förberett ta prov, endast mycket hoppar av fåtalet, och avtäckt område observerades. Den genomsnittliga tjockleken av lagrar mättes för att vara 32,5 nm (Ra ~1,1 nm).

Karakteriseringen bevattnar in

Lagrar fördjupades in bevattnar till studien den termiska kollapsen. Evolutionen av temperaturen för lagrartjocklek kontra visas in Figurerar 2.

Figurera 2. Påtaglig tjocklek av ett P (MEOMA2) - (OEGMA) copolymer co borstar bevattnar in, kontra temperaturen

En markerad variation av tjocklek observeras runt om °Ct T=43, som är i överensstämmelse med den förväntade termiska övergången (°C 35 °C+/-10). Under temperaturförhöjningen observerades topografin och uppförandet av nanometerthinlagrar också i real-time. Typisk 2D och 3D SARFUS avbildar antecknat för och efter den termiska övergången har visats in, Figurerar 3.

Figurera 3. 2D och 3D P (MEO2MA) - (OEGMA) copolymer co filmar bevattnar in på två olika temperaturer

Förutom tjockleksvariationen observerade vi också en evolution av ytbehandlaroughnessen, ~ (för Ra (tT) 0,6 nm; ~ 2,2 nmt för Ra (T>T)) för båda konfigurationer.

Från verkliga tjockleksmätningar och Sarfus mätningar blir det möjligheten som beräknar R.I.et av lagrar (se för att Bordlägga 1).

Bordlägga 1. R.I.et beräknat från SARFUS för de två olika konfigurationerna av lagrar. Den verkliga tjockleken bevattnar in erhölls från tjockleken som mätas av ellipsometry luftar in, multiplicerat av bulnadkoefficienterna erhållande av QCM-D.

Konfiguration av Lagrar Verklig Tjocklek
nm
Sarfus (påtaglig) Tjocklek
(nm)
R.I. *
Torrt 35 32,5 1,45
Fördjupat (T 71 32,9 1,405
Kollapsat (T>Tt) 42 36,9 1,44

*indexkorrigeringen (som är inklusive som plug-in i Sarfusoft) appliceras angående R.I.et av den standarda kalibreringen (n=1.465).

R.I.et som är beslutsamt för det torrt, tar prov är överens med sammansättningen av det materiellt och indexen av refraktion av monomersna. Som för R.I.et av blötalagrarna, bör de förbindas till deras bevattnar nöjt. Sedan indexet av refraktion av bevattnar är 1,33, minskningen av R.I.et av det fördjupade lagrar är kompatibelt med omkring ~50% bevattnar i filma, som förväntat från denbeslutsamma bulnaden. Som för det kollapsade lagrar, som innehåller omkring 15%, bevattna, erhållande värderar av index är igen överens med förväntningar. Det beslutsamt värderar skärm den riktiga evolutionen: (fördjupat) n ((kollapsat) torrt) n n.

Avslutning

I detta notera, oss har illustrerat kapacitetarna av SARFUS-tekniken för studien av ensvars- nanometer-tunn polymer filmar. Vi har visat kapaciteten att utföra en analys luftar in såväl som i flytande, och lätt att karakterisera en termisk övergång med en levande visualization av det kvalitets- lagrar och morfologi.

Fördelar av SARFUS

Fördelarna av SARFUS inkluderar:

  • Arbete luftar in eller i immersion
  • Kapacitet att utföra termiska studier
  • Fasta tekniken (en dag för denna studie)
  • Rikta visualization av det nanometric tar prov
  • Kapacitet för realtidsstudie
  • Stort sätta in av beskådar (från 70x70μm ² till få en mm²)
  • Non-Invasive/non-kontakt teknik
  • Ingen labeling-/nopretreatment av ta prov
  • framställning 3D av ta prov

Källa: Nanolane

För mer information på denna källa behaga besök Nanolane

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

Last Update: 14. June 2013 09:55

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit