Name: מוליכות כמותית במקביל ומדידת תכונות מכאנית של חומרים אורגניים באמצעות Photovoltaic AFM (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-01-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: חקור מנגנוני מוליכות בתערובות פולימר-פולרן באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי. שיטה זו מאפשרת מדידות מכאניות וחשמליות במקביל ברזולוציה תת-ננומטרית לפיתוח תאים סולריים אורגניים יעילים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

MPN מודה לתכנית המלגות של המנהל לתמיכה כספית. MPN רוצה להודות ליו צ&#39;י טסנג לעזרה בפיתוח הפרוטוקול לעיבוד תאים סולריים. עבודה זו בוצעה במרכז לחומרים ננומטריים, משרד אנרגיה אמריקאי, משרד המדע, המשרד למתקן אנרגיה בסיסית מדעי משתמש תחת חוזה המס DE-AC02-06CH11357.

1. אות רכישה <ol class="lalpha" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן מדגם (תאים סולריים פולימר ללא קתודה (איטו / PEDOT: PSS/P3HT: המחשב 61 BM)) לתוך AFM Multimode מסחרי (Veeco, סנט ברברה, קליפורניה) המצויד בבקר Nanoscope-V. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן AFM חללית מוליך לבעל Multimode AFM חללית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור קשר חשמלי בין AFM הבדיקה, הדגימה ומקור מתח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פלט תוואי נוכחי מגבר (אות הנוכחית), פלט הסטייה AFM Multimode (אות כוח), פלט Multimode AFM מדגם גובה (אות מרחק) לרכישת כרטיס דיגיטלי (DAQ NI-PCI-6115). רווח FEMTO DLPCA-200 מגבר נוכחי הוא 1 Na / V ברוחב פס kHz 50. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל הטית 6V בין AFM חללית והאלקטרודה איטו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל AFM Multimode במצב PeakForceTM איסוף אות טופוגרפיה: נקודה להגדיר כוח שיא של 30 NN, משרעת תנודת תמיכה של 300 ננומטר, תדר תנודת תמיכה של 2 קילוהרץ, קצב סריקה של רץ 1, וresolutiעל של 512 על ידי 512 פיקסלים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> איסוף אותות המפורטים בסעיף ד &#39;על ידי שליטת LabVIEW / MATLAB במקביל לרכישת אות טופוגרפיה (ה שלב). </li></ol> 2. נתוני שלב ניתוח 1: דור של כוח המשיכה-off, נוקשות קשר, ומפות נוכחיות <ol class="lalpha" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקרוא את האותות הנוכחיים, כוח ומרחק זמן מבויל לMATLAB. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור 2000 כוח - מרחק, וכוח - עקומות נוכחיות לשורת הסריקה הראשונה. מספר העיקולים הוא פונקציה של תדירות תנודת תמיכה וקצב סריקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכל כוח - עקומת מרחק, לקבוע קשר נוקשות ולמשוך את הכח במהלך הנסיגה של AFM הבדיקה (איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכל כוח - עקום נוכחי, לקבוע את הזרם הממוצע בזמן בדיקת AFM נמצאת במגע עם פני השטח במהלך הנסיגה (איור 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשרבב 2000 נוקשות שווות רווח קשר, משיכה-off-כוח, ונקודות נוכחיות של 512 נקודות כדי להתאים רזולוציהtion של אות טופוגרפיה. קו הסריקה הראשונה לנוקשות קשר, משיכה-off-כוח, ומפות נוכחיות נעשה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור קשר עם קשיחות, משיכה-off-כוח, ומפות נוכחיות על ידי חזרה על שלבי b באמצעות דואר 512 פעמים. תוצאות מוצגות באיור 2. </li></ol> 3. שלב ניתוח נתונים 2: ביעור החפצים לתקשר באזור <ol class="lalpha" style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במשוואה (1) ו (2) להשיג מודולוס של יאנג (E חומר) והתנגדות (ρ) של חומר בכל נקודה של הסריקה: 20 <img alt="משוואה 1" fo:content-width="2.853in" fo:src="/files/ftp_upload/50293/50293eq1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50293/50293eq1.jpg" /> באמצעות F = F ADH PULL - 8 NN (הידבקות עקב מניסקוס מים בין AFM והמשטח), נוקשות קשר 20 (יא), ונוכחי (אני) מפות; מתח חיטוט (V), עובי סרט (L), ו הדבקהאנרגיה (w = γ בדיקה + γ L אטרייה - γ בדיקה - חומר, שבו γ בדיקה - אנרגית שטח של חומר חקירה, γ חומר - אנרגית פני שטח של חומר מדגם, וγ בדיקת חומר - אנרגית interfacial של חומר מדגם וחומר בדיקה) . 20 </li></ol>

<ol><li>Chen, W., Nikiforov, M. P., Darling, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphology+characterization+in+organic+and+hybrid+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ.+Sci%22%5BJournal%5D)">Morphology characterization in organic and hybrid solar cells.</a> Energy Environ. Sci. , (2012).</li>
<li>Dupont, S. R., Oliver, M., Krebs, F. C., Dauskardt, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interlayer+adhesion+in+roll-to-roll+processed+flexible+inverted+polymer+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Sol.+Energy%22%5BJournal%5D)">Interlayer adhesion in roll-to-roll processed flexible inverted polymer solar cells.</a> Sol. Energy. 97, 171-175 (2012).</li>
<li>Green, M. A., Emery, K., Hishikawa, Y., Warta, W., Dunlop, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solar+cell+efficiency+tables+%28version+39%29%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Photovoltaics%22%5BJournal%5D)">Solar cell efficiency tables (version 39).</a> Progress in Photovoltaics. 20 (1), 12-20 (2012).</li>
<li>Krebs, F. C., Gevorgyan, S. A., Alstrup, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+roll-to-roll+process+to+flexible+polymer+solar+cells%3A+model+studies%2C+manufacture+and+operational+stability+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry%22%5BJournal%5D)">A roll-to-roll process to flexible polymer solar cells: model studies, manufacture and operational stability studies.</a> Journal of Materials Chemistry. 19 (30), 5442-5451 (2009).</li>
<li>Binnig, G., Quate, C. F., Gerber, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic+Force+Microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Atomic Force Microscope.</a> Physical Review Letters. 56 (9), 930-933 (1986).</li>
<li>Hurley, D. C., Kopycinska-Muller, M., Kos, A. B., Geiss, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+elastic-property+measurements+and+mapping+using+atomic+force+acoustic+microscopy+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Measurement+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Nanoscale elastic-property measurements and mapping using atomic force acoustic microscopy methods.</a> Measurement Science & Technology. 16 (11), 2167-2172 (2005).</li>
<li>Jesse, S., Nikiforov, M. P., Germinario, L. T., Kalinin, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+thermomechanical+characterization+of+phase+transitions+using+band+excitation+atomic+force+acoustic+microscopy+with+heated+probe%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Local thermomechanical characterization of phase transitions using band excitation atomic force acoustic microscopy with heated probe.</a> Applied Physics Letters. 93 (7), (2008).</li>
<li>Nikiforov, M. P., Gam, S., Jesse, S., Composto, R. J., Kalinin, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphology+Mapping+of+Phase-Separated+Polymer+Films+Using+Nanothermal+Analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Morphology Mapping of Phase-Separated Polymer Films Using Nanothermal Analysis.</a> Macromolecules. 43 (16), 6724-6730 (2010).</li>
<li>Nikiforov, M. P., Jesse, S., Morozovska, A. N., Eliseev, E. A., Germinario, L. T., Kalinin, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+the+temperature+dependence+of+the+mechanical+properties+of+polymers+at+the+nanoscale+with+band+excitation+thermal+scanning+probe+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Probing the temperature dependence of the mechanical properties of polymers at the nanoscale with band excitation thermal scanning probe microscopy.</a> Nanotechnology. 20 (39), (2009).</li>
<li>Rabe, U., Amelio, S., Kopycinska, M., Hirsekorn, S., Kempf, M., Goken, M., Arnold, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+and+measurement+of+local+mechanical+material+properties+by+atomic+force+acoustic+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Surface+and+Interface+Analysis%22%5BJournal%5D)">Imaging and measurement of local mechanical material properties by atomic force acoustic microscopy.</a> Surface and Interface Analysis. 33 (2), 65-70 (2002).</li>
<li>Nikiforov, M. P., Zerweck, U., Milde, P., Loppacher, C., Park, T. -H., Uyeda, H. T., Therien, M. J., Eng, L., Bonnell, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+molecular+orientation+on+the+potential+of+porphyrin-metal+contacts%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">The effect of molecular orientation on the potential of porphyrin-metal contacts.</a> Nano Letters. 8 (1), 110-113 (2008).</li>
<li>Nikiforov, M. N., Brukman, M. J., Bonnell, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+characterization+of+defects+in+oxide+thin+films%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">High-resolution characterization of defects in oxide thin films.</a> Applied Physics Letters. 93 (18), (2008).</li>
<li>Kalinin, S. V., Karapetian, E., Kachanov, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoelectromechanics+of+piezoresponse+force+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Nanoelectromechanics of piezoresponse force microscopy.</a> Physical Review B. 70 (18), (2004).</li>
<li>Kolosov, O., Gruverman, A., Hatano, J., Takahashi, K., Tokumoto, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+Visualization+and+Control+of+Ferroelectric+Domains+by+Atomic-Force+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Nanoscale Visualization and Control of Ferroelectric Domains by Atomic-Force Microscopy.</a> Physical Review Letters. 74 (21), 4309-4312 (1995).</li>
<li>Nikiforov, M. P., Thompson, G. L., Reukov, V. V., Jesse, S., Guo, S., Rodriguez, B. J., Seal, K., Vertegel, A. A., Kalinin, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double-Layer+Mediated+Electromechanical+Response+of+Amyloid+Fibrils+in+Liquid+Environment%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Nano%22%5BJournal%5D)">Double-Layer Mediated Electromechanical Response of Amyloid Fibrils in Liquid Environment.</a> Acs Nano. 4 (2), 689-698 (2010).</li>
<li>Botiz, I., Darling, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optoelectronics+using+block+copolymers%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today%22%5BJournal%5D)">Optoelectronics using block copolymers.</a> Materials Today. 13 (5), 42-51 (2010).</li>
<li>Brabec, C. J., Heeney, M., McCulloch, I., Nelson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+blend+microstructure+on+bulk+heterojunction+organic+photovoltaic+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Influence of blend microstructure on bulk heterojunction organic photovoltaic performance.</a> Chemical Society Reviews. 40 (3), 1185-1199 (2011).</li>
<li>Karagiannidis, P. G., Kassavetis, S., Pitsalidis, C., Logothetidis, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+annealing+effect+on+the+nanomechanical+properties+and+structure+of+P3HT%3A+PCBM+thin+films%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Thermal annealing effect on the nanomechanical properties and structure of P3HT: PCBM thin films.</a> Thin Solid Films. 519 (12), 4105-4109 (2011).</li>
<li>Sweers, K., vander Werf, K., Bennink, M., Subramaniam, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomechanical+properties+of+alpha-synuclein+amyloid+fibrils%3A+a+comparative+study+by+nanoindentation%2C+harmonic+force+microscopy%2C+and+Peakforce+QNM%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale+Research+Letters%22%5BJournal%5D)">Nanomechanical properties of alpha-synuclein amyloid fibrils: a comparative study by nanoindentation, harmonic force microscopy, and Peakforce QNM.</a> Nanoscale Research Letters. 6, (2011).</li>
<li>Nikiforov, M. P., Darling, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+conductive+atomic+force+microscopy+measurements+on+organic+photovoltaic+materials+via+mitigation+of+contact+area+uncertainty%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Photovoltaics%3A+Research+and+Applications%22%5BJournal%5D)">Improved conductive atomic force microscopy measurements on organic photovoltaic materials via mitigation of contact area uncertainty.</a> Progress in Photovoltaics: Research and Applications. , (2012).</li>
<li>Li, H. -C., Rao, K. K., Jeng, J. -Y., Hsiao, Y. -J., Guo, T. -F., Jeng, Y. -R., Wen, T. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-scale+mechanical+properties+of+polymer%2Ffullerene+bulk+hetero-junction+films+and+their+influence+on+photovoltaic+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Solar+Energy+Materials+and+Solar+Cells%22%5BJournal%5D)">Nano-scale mechanical properties of polymer/fullerene bulk hetero-junction films and their influence on photovoltaic cells.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 95 (11), 2976-2980 (2011).</li>
<li>Mueller, C., Goffri, S., Breiby, D. W., Andreasen, J. W., Chanzy, H. D., Janssen, R. A. J., Nielsen, M. M., Radano, C. P., Sirringhaus, H., Smith, P., Stingelin-Stutzmann, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tough%2C+semiconducting+polyethylene-poly%283-hexylthiophene%29+diblock+copolymers%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Tough, semiconducting polyethylene-poly(3-hexylthiophene) diblock copolymers.</a> Advanced Functional Materials. 17 (15), 2674-2679 (2007).</li>
<li>Kuila, B. K., Nandi, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical%2C+mechanical%2C+and+conductivity+properties+of+poly%283-hexylthiophene%29-montmorillonite+clay+nanocomposites+produced+by+the+solvent+casting+method%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Physical, mechanical, and conductivity properties of poly(3-hexylthiophene)-montmorillonite clay nanocomposites produced by the solvent casting method.</a> Macromolecules. 37 (23), 8577-8584 (2004).</li>
<li>O'Connor, B., Chan, E. P., Chan, C., Conrad, B. R., Richter, L. J., Kline, R. J., Heeney, M., McCulloch, I., Soles, C. L., DeLongchamp, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlations+between+Mechanical+and+Electrical+Properties+of+Polythiophenes%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Nano%22%5BJournal%5D)">Correlations between Mechanical and Electrical Properties of Polythiophenes.</a> Acs Nano. 4 (12), 7538-7544 (2010).</li>
<li>Tahk, D., Lee, H. H., Khang, D. -Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+Moduli+of+Organic+Electronic+Materials+by+the+Buckling+Method%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Elastic Moduli of Organic Electronic Materials by the Buckling Method.</a> Macromolecules. 42 (18), 7079-7083 (2009).</li>
<li>Kuila, B. K., Nandi, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+hierarchy+in+melt-processed+poly%283-hexyl+thiophene%29-montmorillonite+clay+nanocomposites%3A+Novel+physical%2C+mechanical%2C+optical%2C+and+conductivity+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Structural hierarchy in melt-processed poly(3-hexyl thiophene)-montmorillonite clay nanocomposites: Novel physical, mechanical, optical, and conductivity properties.</a> Journal of Physical Chemistry B. 110 (4), 1621-1631 (2006).</li>
<li>Nikiforov, M. P., Darling, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+conductive+atomic+force+microscopy+measurements+on+organic+photovoltaic+materials+via+mitigation+of+contact+area+uncertainty%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Photovoltaics%3A+Research+and+Applications%22%5BJournal%5D)">Improved conductive atomic force microscopy measurements on organic photovoltaic materials via mitigation of contact area uncertainty.</a> Progress in Photovoltaics: Research and Applications. , In Press (2012).</li>
<li>Kim, J. Y., Frisbie, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlation+of+Phase+Behavior+and+Charge+Transport+in+Conjugated+Polymer%2FFullerene+Blends%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Correlation of Phase Behavior and Charge Transport in Conjugated Polymer/Fullerene Blends.</a> Journal of Physical Chemistry C. 112 (45), 17726-17736 (2008).</li>
<li>Bange, S., Kuksov, A., Neher, D., Vollmer, A., Koch, N., Ludemann, A., Heun, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+poly%283%2C4-ethylenedioxythiophene%29%3Apoly%28styrenesulphonate%29+as+a+hole+injection+layer+in+a+blue-emitting+polymer+light-emitting+diode%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">The role of poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulphonate) as a hole injection layer in a blue-emitting polymer light-emitting diode.</a> Journal of Applied Physics. 104 (10), (2008).</li>
</ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

פריצות הדרך אחרונות בתחום יעילות המרת כוח (PCE) של פוטו האורגני (OPV) תאים (דוחף 10% ברמת התא) 3 בתיאום עם עמידה בתהליכי ייצור תפוקה גבוהה ועלות נמוכה 4 הביאו אור זרקורים אל הטכנולוגיה כOPV פתרון אפשרי לאתגר של ייצור זול של תאים סולריים שטח גדול. חומרי OPV הם מטבע הומוגניות בקנה המידה ננומטרי. אי הומגניות ננומטרי של חומרים וביצועים של התקני פוטו OPV מחוברים בצורה אינטימית. לפיכך, אי הומגניות הבנה בהרכב, כמו גם תכונות חשמליות של חומרי OPV הם בעלת חשיבות עליונה להעברת טכנולוגית OPV קדימה. מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) פותח ככלי למדידות ברזולוציה הגבוהה של טופוגרפית משטח מאז 1986. 5 כיום, טכניקות לתכונות חומרים (מודולוס של יאנג, פונקצית עבודה 6-10, 11 ההתנהגותלקוחים, 12 אלקטרומכניקה, 13-15 וכו &#39;) מדידות מושכות תשומת לב גובר. במקרה של חומרי OPV, מתאם של רכב שלב מקומי ותכונות חשמליות טומן בחובו הבטחה לגילוי הבנה טובה יותר של הפעולה הפנימית של תאים סולאריים אורגניים. 1, 16-17 טכניקות AFM מבוססים מסוגלות לשלב ברזולוציה גבוהה, כמו גם ייחוס 8 כתכונות חשמליות מיפוי בחומרים פולימריים. לכן, באופן עקרוני, המתאם של הרכב פולימר שלב (באמצעות מדידות מכאניות) 18 ותכונות חשמליות אפשרי באמצעות טכניקות AFM מבוססים. טכניקות AFM מבוססים רבות על מדידות של תכונות מכאניות וחשמליות של חומרים להשתמש בהנחה של שטח מתמיד של קשר בין חללית AFM ופני השטח. הנחה זו לעתים קרובות נכשלת, שתוצאת המתאם חזק בין טופוגרפית משטח ותכונות מכאניות / חשמל. לאחרונה, AFM טכניקה חדשה, המבוסס עלמדידות תפוקה גבוהה של תכונות מכאניות (PeakForce) 19 הוצגו. טונת PeakForce (וריאציה של שיטת PeakForce) מספקת פלטפורמה למדידות מקבילות של תכונות מכאניות וחשמליות של המדגם. עם זאת, שיטת טונת PeakForce מייצרת מפות קניין מכאניות וחשמליות, אשר בדרך כלל מתואמות חזק בגלל שונות בלתי מוסברות של מגע במהלך מדידות. במאמר זה, אנו מציגים פרוטוקול ניסוי, להסרת מתאמים שונים הקשורים לרדיוס מגע תוך שמירה על מדידות מדויקות של התכונות המכאניות וחשמליות באמצעות AFM. יישום תוצאות הפרוטוקול במדידות כמותיות של התנגדות &quot;חומרים ומודולוס של יאנג.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם מגיב / חומרים </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגים </td><td> תגובות </td></tr><tr><td> דיו Plextronics </td><td> Plexcore </td><td> PV 1000 </td><td></td></tr><tr><td> מצעי זכוכית איטו מצופים </td><td> טכנולוגיות דלתא, Inc </td><td></td><td> 25 אוהם / מ&quot;ר </td></tr><tr><td> 30 MHz מסונתז הגנרטור פונקציה </td><td> Stanfor מערכות מחקר </td><td> DS345 </td><td></td></tr><tr><td> מגבר נוכחי </td><td> FEMTO </td><td> DLPCA-200 </td><td></td></tr><tr><td> AFM multimode </td><td> Veeco, סנט ברברה, קליפורניה </td><td></td><td> מצויד בNanoscope-V בקר </td></tr><tr><td> DAQ כרטיס </td><td> מכשירים הלאומיים </td><td> NI-PCI-6115 </td><td></td></tr><tr><td> בדיקות מתכת Pt </td><td> RMNano </td><td> 12Pt3008 </td><td></td></tr><tr><td> MATLAB תוכנה </td><td> Mathworks </td><td></td><td></td></tr><tr><td> LabVIEW תוכנה </td><td> מכשירים הלאומיים </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

מוליכות כמותית במקביל ומדידת תכונות מכאנית של חומרים אורגניים באמצעות photovoltaic afm

Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM

פוטו חומרים אורגניים (OPV) הם מטבע הומוגניות בקנה המידה ננומטרי. אי הומגניות ננומטרי של חומרי OPV משפיעים על ביצועים של התקני פוטו. לכן, הבנה של וריאציות מרחביים בהרכב, כמו גם תכונות חשמליות של חומרי OPV הוא בעלת חשיבות עליונה להעברת טכנולוגיית PV קדימה. 1,2 במאמר זה, אנו מתארים פרוטוקול למדידות כמותיות של תכונות חשמליות ומכאניות של חומרי OPV עם תת רזולוצית -100 ננומטר. נכון לעכשיו, חומרי מדידות נכסים שבוצעו תוך שימוש בטכניקות זמינות מסחרי AFM מבוססים (PeakForce, AFM מוליך) לספק מידע איכותי באופן כללי בלבד. את הערכים של התנגדות, כמו גם מודול של יאנג נמדד באמצעות השיטה שלנו על איטו אבטיפוס / PEDOT: PSS/P3HT: 61 מערכות מחשב BM מתאימים היטב עם נתונים בספרות. P3HT: מחשב תערובת 61 BM מפריד על גבי מחשב 61 BM-עשירה וP3HT עשיר domains. תכונות מכאניות של המחשב 61 תחומי BM-עשירים וP3HT עשירים שונות, המאפשרות לייחוס תחום על פני השטח של הסרט. חשוב מכך, שילוב של נתונים מכאניים וחשמליים מאפשר למתאם של מבנה התחום על פני השטח של סרט עם וריאצית תכונות חשמליות נמדדה באמצעות העובי של הסרט.

מודולוס של יאנג והתנגדות המפות (איור 3) תוצאות טיפוסיות נוכחיות של המדידות שתוארו לעיל. תכונות מכאניות וחשמליות של איטו / PEDOT: PSS/P3HT: 61 מחסנית מחשב BM נמדדו בשלילי (-10 V) וחיובי (+6 V) עם מתח לבדיקת AFM. ממצאי הדמיה, הקשורים לאינטראקציה אלקטרוסטטית בין AFM הבדיקה והמדגם, הם בעיה נפוצה למדידות כמותיות של מאפיינים תפקודיים באמצעות AFM. דמיון גודל moduli של יאנג נמדד במתחים שונים מדגים חוסנו של פרוטוקול המדידה שתואר לעיל ביחס לחפצים אלקטרוסטטי. לעתי...

פוטו חומרים אורגניים (OPV) הם מטבע הומוגניות בקנה המידה ננומטרי. אי הומגניות ננומטרי של חומרי OPV משפיעים על ביצועים של התקני פוטו. במאמר זה, אנו מתארים פרוטוקול למדידות כמותיות של תכונות חשמליות ומכאניות של חומרי OPV עם רזולוצית ננומטר תת-100.

מוליכות כמותית במקביל ומדידת תכונות מכאנית של חומרים אורגניים באמצעות Photovoltaic AFM

Organic photovoltaic  (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale  inhomogeneity of OPV materials affects performance ...

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא להבין מנגנוני מוליכות בתערובות פולימר-פולרן עם הפרדה פאזית, באמצעות התאמה בין המורפולוגיה לבין הביצועים החשמליים. המורפולוגיה והתכונות החשמליות של תערובות פולימרים הן שני גורמים מרכזיים השולטים בביצועיהן בתוך תאי סולאריים אורגניים. ההתאמה בין המורפולוגיה לביצועים החשמליים של הדגימות מושגת על ידי מדידות מקבילות של תכונות מכניות וחשמליות של הדגימה באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי עם בקר ומערכת רכישת נתונים שנבנו במעבדה.שיטה זו משמשת לאיסוף נתונים בעלי רזולוציה מרחבית על תלות המרחק של הכוח בין גשש ה-A FM לבין פני הדגימה, וכן על תלות המרחק של הזרם בין גשש ה-A FM לדגימה. כשלב שני, יש לבצע ניתוח אוטומטי של עקומות הכוח-מרחק והזרם-מרחק שנאספו בכל נקודה בסריקה. תהליך זה מייצר מפות ברזולוציה גבוהה של מגע, קשיחות, כוח ניתוק וזרם. לאחר מכן, יש להחיל מודל מקורב של מכניקת מגע כדי לבצע המרה מתמטית של נתוני המגע, הקשיחות והזרם, במטרה להפיק את מודול יאנג ואת ההתנגדות של הדגימה.התוצאות מאפשרות לזהות את טבעם הכימי של דומיינים בתוך הדגימה על בסיס חתימה מכנית, וכן הבדלים כמותיים במוליכות של פאזות עשירות פולימר ופאזות עשירות בהתאם בתערובת, על בסיס מדידות מקבילות של תכונות מכניות וחשמליות. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום הפיתוח של תאים סולאריים אורגניים, כגון י

concurrent-quantitative-conductivity-mechanical-properties

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

מסמך זה מדגים פרוטוקול כדי לאפיין את התכונות מכאניות של תאי חיים באמצעות microindentation באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM).

מדידת התכונות המכאניות של תאי חיים באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי

הושגה התקדמות בשימוש ספין הד נפתרה פיזור שכיחות מרעה (SERGIS) כטכניקת פיזור נויטרונים כדי לחקור את קשקשי אורך בדגימות לא סדירות. גבישים של [6,6]-פניל-C61-חומצה בוטירית מתיל אסתר נבדקו בטכניקת SERGIS והתוצאות אושרו על ידי מיקרוסקופיה של כוח אופטי ואטומי.

באמצעות נויטרונים ספין הד נפתרה שכיחות מרעה פיזור לחקור חומרים אורגניים תאים סולאריים

פרוטוקול ניסיוני זה מתאר כיצד ניתן להשתמש במיקרוסקופ כוח אטומי כדי למדוד קשיות בקנה מידה ננומטרי אמיתי ולזהות אירועי פלסטיות אטומיסטיים בודדים.

מדידת קשיות כמוני יד מאובזרת AFM-הזחה

במאמר זה, אנו מתארים אלקטרוכימי, תהודה פאראמגנטיים אלקטרון ושיטות spectroelectrochemical הגלוי על-סגול, אינפרא אדום כדי לנתח תרכובות אורגניות עבור יישום באלקטרוניקה אורגני.

באמצעות וולטמטריה ציקלית, UV-Vis-ניר EPR Spectroelectrochemistry לנתח תרכובות אורגניות

כאן, אנו מציגים מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM), מופעל ככלי ננו ומיקרו לכניסה על תאים ורקמות. המכשיר מאפשר רכישת סימולטני של טופוגרפיה של פני השטח 3D של המדגם ואת התכונות המכאניות שלה, כולל קיר התא מודולוס של יאנג, כמו גם לחץ טורגור.

שימוש במיקרוסקופיה של כוח אטומי למדידת תכונות מכניות ולחץ טורגור של תאים צמחיים ורקמות צמחים

החזקה הקוולנטי של מולקולות בדיקה למיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) מהווה טכניקה חיונית לחקירת התכונות הפיזיות שלהם. זה מאפשר לנו לקבוע את כוח מתיחה, כוח desorption אורך של פולימרים באמצעות AFM מבוססי כוח מולקולה בודדת ספקטרוסקופיה עם היכולת הגבוהה.

חיבור קוולנטי של מולקולות בודדות לספקטרוסקופיית כוחות מבוססי AFM

מיקרוסקופיה של כוח אטומי (AFM) בשילוב עם מיקרוסקופיה אלקטרוכימית סריקה (SECM), כלומר, AFM-SECM, ניתן להשתמש בו זמנית לרכוש מידע טופוגרפי ואלקטרוכימי ברזולוציה גבוהה על משטחי חומר בננומטרי. מידע כזה הוא קריטי להבנת תכונות הטרוגניות (למשל, תגובתיות, פגמים ואתרי תגובה) על משטחים מקומיים של ננו, אלקטרודות וביו-חומרים.

פעילות אלקטרוכימית משטח תבוצע של ננו-חומרים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוכימי של כוח אטומי היברידי (AFM-SECM)

מחקרים על ביומכניקה של דופן התא חיוניים להבנת גדילת צמחים ומורפוגנזה. הפרוטוקול הבא מוצע לחקור דפנות תאים ראשוניות דקות ברקמות הפנימיות של איברים צמחיים צעירים באמצעות מיקרוסקופיה של כוח אטומי.

אפיון תכונות מכניות של דופן התא הראשוני באיברים חיים בצמחים באמצעות מיקרוסקופיה של כוח אטומי

כימות שטח המגע והכוח המופעל על ידי קצה גשושית כוח אטומי (AFM) על משטח הדגימה מאפשר קביעת תכונות מכניות ננומטריות. נדונות שיטות עבודה מומלצות ליישום ננו-הזחה מבוססת AFM באוויר או בנוזל על דגימות רכות וקשות למדידת מודולוס אלסטי או תכונות ננו-מכניות אחרות.

מיקרוסקופ כוח אטומי ננו-הזחה מבוססת Cantilever: מדידות תכונות מכניות בקנה מידה ננומטרי באוויר ובנוזל

לבדיקת דגימה בקנה מידה גדול עם רזולוציה ננומטרית יש מגוון רחב של יישומים, במיוחד עבור פרוסות מוליכים למחצה ננו-מפורקות. מיקרוסקופ כוח אטומי יכול להיות כלי נהדר למטרה זו, אך מוגבל על ידי מהירות ההדמיה שלהם. עבודה זו משתמשת במערכי קנטיליבר פעילים מקבילים ב- AFM כדי לאפשר בדיקות בתפוקה גבוהה ובקנה מידה גדול.

מיקרוסקופ כוח אטומי פעיל של בדיקה עם מערכי קנטיליבר קוואטרו-מקביליים לבדיקת דגימות בקנה מידה גדול בתפוקה גבוהה

חקור מנגנוני מוליכות בתערובות פולימר-פולרן באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי. שיטה זו מאפשרת מדידות מכאניות וחשמליות במקביל ברזולוציה תת-ננומטרית לפיתוח תאים סולריים אורגניים יעילים.

מוליכות כמותית במקביל ומדידת תכונות מכאנית של חומרים אורגניים באמצעות Photovoltaic AFM

גלה סרטונים נוספים