Método Nanoanalysis nuevo para probar la pureza de la Micro-Materiales

Published on November 25, 2010 at 12:42 AM

Una técnica de análisis químico desarrollado por un grupo de investigación en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) utiliza el cambio de tono de ultrasonido de un cristal de cuarzo pequeño para probar la pureza de sólo unos pocos microgramos de material.

Ya que trabaja con muestras de cerca de un millar de veces más pequeño que comparables instrumentos comerciales, la nueva técnica debería ser una importante adición a la creciente arsenal de herramientas de medición de la nanotecnología, de acuerdo con el equipo del NIST.

Un investigador del NIST prepara discos microbalanza de cristal de cuarzo con las muestras de nanotubos de carbono para el micro análisis termogravimétrico. Los tamaños típicos de la muestra es de 2 microlitros, o aproximadamente 1 microgramo.

Como los objetos de la investigación científica son más pequeños y más pequeños, como en la nanotecnología y la terapia génica, las personas que se preocupan por la forma de medir estas cosas han estado aplicando mucho ingenio para desarrollar instrumentación comparable. Esta nueva técnica del NIST es un riff en el análisis termogravimétrico (TGA), el nombre de la imposición de un concepto bastante sencillo. Una muestra de material se calienta, muy despacio y con cuidado, y los cambios en su masa se mide como el aumento de la temperatura. La técnica mide la energía necesaria para descomponer la reacción, se oxidan, se deshidrata, o químicamente de otra forma el cambio de la muestra con el calor.

TGA se puede utilizar, por ejemplo, para caracterizar mezclas complejas de biocombustibles debido a los diversos componentes se evaporan a diferentes temperaturas. La pureza de una muestra orgánica puede ser probado por la forma de un diagrama TGA, ya que, una vez más, los diferentes componentes se descomponen o se vaporizan a temperaturas diferentes. Convencional TGA, sin embargo, requiere muestras de varios miligramos o más de material, lo que hace que sea difícil de medir muy pequeñas, a escala de laboratorio las muestras de polvo, tales como características de la química o las nanopartículas muy pequeñas superficies, tales como películas delgadas.

Lo que se necesita es un extremadamente sensible "microbalanza" para medir los pequeños cambios en la masa. El grupo del NIST encontró en la microbalanza de cristal de cuarzo, esencialmente, un pequeño disco piezoeléctrico de cuarzo entre dos electrodos. Una corriente alterna a través de los electrodos hace que el cristal a vibrar a una estable y precisa de la frecuencia ultrasónica del mismo principio que un reloj de cristal de cuarzo. Masa añadida (a micromuestra) disminuye la frecuencia de resonancia, que vuelve a subir como la micromuestra se calienta y se descompone.

En un nuevo artículo, el NIST grupo de materiales de la ciencia demuestra que su microbalanza TGA produce esencialmente los mismos resultados como un instrumento TGA convencional, pero con muestras de alrededor de mil veces más pequeño. Se puede detectar no sólo las curvas características de negro de carbón, óxido de aluminio y una muestra de fluido orgánico, sino también las curvas más complejas de mezclas.

"Comenzamos este trabajo porque quería analizar la pureza de las pequeñas muestras de nanotubos de carbono", explica el análisis químico de Elisabeth Mansfield. Más recientemente, dice, que han aplicado la técnica de medición de los recubrimientos de superficie orgánicos biólogos ponen en nanopartículas de oro para modificar para aplicaciones particulares. "La medición de la cantidad de capas de material de la superficie de las partículas es muy difícil de hacer en este momento", dice, "Va a ser una aplicación realmente única para esta técnica."

El aparato prototipo requiere que las mediciones de frecuencia se hace en una etapa distinta de la calefacción. En la actualidad, el equipo está en el trabajo, la integración de los discos microbalanza con un elemento calefactor para que el proceso de ser simultánea.

Fuente: http://www.nist.gov/

Last Update: 18. October 2011 20:46

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