Nieuwe nano-analyse Methode om Zuiverheid van de Micro-materialen te testen

Published on November 25, 2010 at 12:42 AM

Een nieuwe chemische analyse techniek, ontwikkeld door een onderzoeksgroep aan het National Institute of Standards and Technology (NIST) gebruikt het verschuiven ultrasone toonhoogte van een klein kwartskristal het testen van de zuiverheid van slechts een paar microgram van het materiaal.

Omdat het werkt met samples dicht bij een duizend maal kleiner dan vergelijkbare commerciële instrumenten, moet de nieuwe techniek een belangrijke aanvulling op het groeiende arsenaal van meetinstrumenten voor nanotechnologie, volgens de NIST team.

Een NIST-onderzoeker bereidt kwartskristal microbalans disks met samples van koolstof nanobuisjes voor microschaal thermogravimetrische analyse. Typische steekproefomvang zijn ongeveer 2 microliter, of ongeveer 1 microgram.

Als de objecten van wetenschappelijk onderzoek hebben gekregen kleiner en kleiner-als in de nanotechnologie en gentherapie, de mensen die zich zorgen maken over hoe om te meten deze dingen zijn veel vindingrijkheid van toepassing zijn op vergelijkbare instrumenten te ontwikkelen. Deze nieuwe NIST techniek is een variatie op thermogravimetrische analyse (TGA), een imposante naam voor een vrij eenvoudig concept. Een monster van het materiaal wordt verhit, heel langzaam en voorzichtig, en veranderingen in de massa worden gemeten als de temperatuur stijgt. De techniek meet de reactie energie die nodig is om te ontbinden, oxideren, gedehydreerd, of op andere wijze chemisch het monster te veranderen met warmte.

TGA kan worden gebruikt, bijvoorbeeld om complexe mengsels biobrandstof karakteriseren, omdat de verschillende onderdelen laten verdampen bij verschillende temperaturen. De zuiverheid van een biologisch monster kan worden getest door de vorm van een TGA plot, want, nogmaals, de verschillende componenten zullen breken of verdampen bij verschillende temperaturen. Conventionele TGA, vereist echter monsters van verschillende milligram of meer van het materiaal, waardoor het moeilijk te meten zeer kleine, op laboratoriumschaal poeder samples-zoals nanodeeltjes-of zeer kleine oppervlakte chemie functies zoals dunne films.

Wat nodig is, is een uiterst gevoelig "microbalans" om de minuut veranderingen in de massa te meten. Het NIST groep vond er een in de kwartskristal microbalans, in wezen een kleine piëzo-elektrische schijf van kwarts ingeklemd tussen twee elektroden. Een wisselstroom over de elektroden zorgt ervoor dat de kristal om tot een stabiele en nauwkeurige ultrasone frequentie hetzelfde principe trillen als een kwartskristal te kijken. Toegevoegde massa (een microproefcel) verlaagt de resonantiefrequentie, die klimt een back-up als de microproefcel wordt verwarmd en afbreekt.

In een nieuw papier, het NIST materiaalkunde groep kunnen aantonen dat hun microbalans TGA wezen levert dezelfde resultaten als een conventionele TGA instrument, maar met monsters ongeveer duizend keer kleiner. Ze kunnen detecteren niet alleen de karakteristieken voor carbon black, aluminium oxide en een monster organische vloeistof, maar ook de meer complexe rondingen van mengsels.

"We begonnen met dit werk, want we wilden om de zuiverheid van de kleine koolstof nanobuisje monsters te analyseren", legt analytisch chemicus Elisabeth Mansfield. Meer recent, zegt ze, ze paste de techniek voor het meten van de organische deklagen biologen gezet op goud nanodeeltjes om ze te wijzigen voor specifieke toepassingen. "Meten hoeveel materiaal lagen de deeltjes oppervlak is zeer moeilijk om nu te doen," zegt ze, "Het wordt een werkelijk unieke toepassing voor deze techniek."

Het prototype toestel vereist dat de frequentie van metingen worden verricht in een aparte stap van de verwarming. Op dit moment is het team aan het werk is de integratie van de microbalans schijven met een verwarmingselement om het proces te worden gelijktijdig.

Bron: http://www.nist.gov/

Last Update: 5. October 2011 16:52

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit