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Méthode nanoanalyse Nouveau test de pureté des micro-Matériaux

Published on November 25, 2010 at 12:42 AM

Une technique d'analyse chimique nouvelle développée par un groupe de recherche à l'Institut National des Standards and Technology (NIST) utilise le pitch shifting ultrasons d'un petit cristal de quartz pour tester la pureté de seulement quelques microgrammes de matériel.

Depuis il travaille avec des échantillons près d'un millier de fois plus petit que comparables instruments commerciaux, la nouvelle technique devrait être un ajout important à l'arsenal croissant d'outils de mesure de la nanotechnologie, selon l'équipe du NIST.

Un chercheur du NIST se prépare à quartz microbalance à cristal de disques avec des échantillons de nanotubes de carbone pour micro-analyse thermogravimétrique. Taille des échantillons typiques sont environ 2 microlitres, soit environ 1 microgramme.

Comme les objets de la recherche scientifique sont devenues plus petites et plus petites, comme dans les nanotechnologies et la thérapie génique, les gens qui s'inquiètent de la façon de mesurer ces choses ont été l'application de beaucoup d'ingéniosité pour développer des instruments comparables. Cette nouvelle technique du NIST est un riff sur l'analyse thermogravimétrique (TGA), un nom imposant pour un concept assez simple. Un échantillon de matériau est chauffé, très lentement et avec précaution, et des changements dans sa masse sont mesurées comme la température augmente. La technique de mesure l'énergie de réaction nécessaire pour se décomposer, s'oxydent, déshydrater, ou autrement modifier chimiquement l'échantillon avec la chaleur.

TGA peut être utilisé, par exemple, pour caractériser les mélanges de biocarburants complexe, car les différentes composantes vaporiser à des températures différentes. La pureté d'un échantillon biologique peut être testé par la forme d'un complot parce TGA, encore une fois, les différentes composantes se décomposera ou vaporiser à des températures différentes. TGA conventionnels, cependant, exige des échantillons de quelques milligrammes ou plus de matières, ce qui rend difficile de mesurer très petits, à l'échelle laboratoire en poudre échantillons-tels que les nanoparticules-ou très petites fonctionnalités telles que la chimie de surface des couches minces.

Qu'est-ce qui est nécessaire est une extrêmement sensible "microbalance" pour mesurer les infimes variations de masse. Le groupe NIST trouve une dans la microbalance à quartz, essentiellement un petit disque de quartz piézoélectrique pris en sandwich entre deux électrodes. Un courant alternatif à travers les électrodes provoque le cristal pour vibrer à une fréquence stable et précise les ultrasons même principe comme une montre à quartz. Masse ajoutée (un microéchantillon) abaisse la fréquence de résonance, qui remonte jusqu'à la microéchantillon est chauffé et se décompose.

Dans un nouveau document, le NIST en science des matériaux du groupe démontre que leur TGA microbalance produit essentiellement les mêmes résultats que un instrument conventionnel TGA, mais avec des échantillons environ un millier de fois plus petit. Ils peuvent détecter non seulement les courbes caractéristiques de noir de carbone, oxyde d'aluminium et d'un échantillon de fluide biologique, mais aussi les courbes plus complexes de mélanges.

«Nous avons commencé ce travail parce que nous voulions analyser la pureté de petits échantillons de nanotubes de carbone», explique Elisabeth chimiste analytique Mansfield. Plus récemment, dit-elle, ils ont appliqué la technique à la mesure des revêtements de surface organiques biologistes mis sur des nanoparticules d'or pour les modifier pour des applications particulières. «Mesurer la quantité de matériau enrobe la surface des particules est très difficile de faire dès maintenant», dit-elle, "Ce sera une application vraiment unique pour cette technique."

L'appareil prototype exige que les mesures de fréquence se fait dans une étape distincte de la chaleur. Actuellement, l'équipe est au travail intégrant les disques microbalance avec un élément chauffant pour permettre au processus d'être simultanés.

Source: http://www.nist.gov/

Last Update: 19. October 2011 23:03

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