Postępy w nanoskalowej spektroskopii w podczerwieni w celu zbadania wielofazowych układów polimerowych

Rebecca Young; Laurene Tetard

doi:10.3791/65357

Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Postępy w nanoskalowej spektroskopii w podczerwieni w celu zbadania wielofazowych układów polimerowych

1.6K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/65357

⸱

23 czerwca 2023

Rebecca Young¹^,² , Laurene Tetard¹^,²

¹Nanoscience Technology Center, Physics Department, University of Central Florida, ²Physics Department, University of Central Florida

W tym artykule

Podsumowanie

Ten protokół opisuje zastosowanie mikroskopii sił atomowych i nanoskalowej spektroskopii w podczerwieni do oceny wydajności fototermicznej spektroskopii w podczerwieni w nanoskali w charakterystyce trójwymiarowych próbek wielopolimerowych.

Streszczenie

Wielofazowe systemy polimerowe obejmują lokalne domeny o wymiarach, które mogą wahać się od kilkudziesięciu nanometrów do kilku mikrometrów. Ich skład jest zwykle oceniany za pomocą spektroskopii w podczerwieni, która zapewnia średni odcisk palca różnych materiałów zawartych w badanej objętości. Podejście to nie daje jednak żadnych szczegółów na temat rozmieszczenia faz w materiale. Trudno jest również uzyskać dostęp do obszarów międzyfazowych między dwiema fazami polimerowymi, często w skali nanoskali. Fototermiczna spektroskopia w podczerwieni w nanoskali monitoruje lokalną reakcję materiałów wzbudzonych światłem podczerwonym za pomocą czułej sondy mikroskopu sił atomowych (AFM). Podczas gdy technika ta nadaje się do badania małych cech, takich jak pojedyncze białka na nieskazitelnie czystych powierzchniach złota, charakterystyka trójwymiarowych materiałów wieloskładnikowych jest bardziej nieuchwytna. Wynika to ze stosunkowo dużej objętości materiału ulegającego rozszerzalności fototermicznej, definiowanej przez ogniskowanie laserowe na próbce oraz właściwości termiczne składników polimerowych, w porównaniu z obszarem w nanoskali badanym przez końcówkę AFM. Za pomocą kulki polistyrenowej (PS) i folii z alkoholu poliwinylowego (PVA) oceniamy ślad przestrzenny fototermicznej spektroskopii w podczerwieni w nanoskali do analizy powierzchni w funkcji położenia PS w folii PVA. Badane jest wpływ położenia cech na obrazy w podczerwieni w nanoskali i pozyskiwane są widma. Przedstawiono pewne perspektywy dotyczące przyszłych postępów w dziedzinie fototermicznej spektroskopii w podczerwieni w nanoskali, biorąc pod uwagę charakterystykę złożonych układów z osadzonymi strukturami polimerowymi.

Wprowadzenie

Mikroskopia sił atomowych (AFM) stała się niezbędna do obrazowania i charakteryzowania morfologii szerokiej gamy próbek z rozdzielczością nanoskalową¹^,²^,³. Mierząc ugięcie wspornika AFM wynikające z interakcji ostrej końcówki z powierzchnią próbki, opracowano nanoskalowe protokoły obrazowania funkcjonalnego do pomiarów lokalnej sztywności i adhezji końcówka-próbka⁴^,⁵. W przypadku analizy miękkiej materii skondensowanej i polimerów bardzo poszukiwane są pomiary AFM badające nanomechaniczne i nanochemiczne właściwości d....