Name: Çok Fazlı Polimerik Sistemleri Keşfetmek için Nano Ölçekli Kızılötesi Spektroskopideki Gelişmeler (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-23T14:55:00.000+00:00
Duration: 6 min 54 s
Description: Keşfedin nanometre ölçekli kızılötesi spektroskopi ve atomik kuvvet mikroskobu kullanarak çok fazlı polimerik sistemlerin karakterizasyonunu. Bu yöntem, ölçüm penetrasyon derinliğini nicelendirmek ve alt yüzey özelliklerinin sinyal üzerindeki etkisini anlamak için geliştirilmiştir.

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

Bu çalışma Ulusal Bilim Vakfı (NSF CHE-1847830) tarafından desteklenmiştir.

1. Polivinil alkol (PVA) çözeltisi yapmak
<ol><li>Ağırlıkça PVA/su oranında 10 mL'lik bir çözelti oluşturmak için su ve PVA polimer peletlerini ölçün ( Malzeme Tablosuna bakın).</li>
	<li>Cam eşyalardaki suyu 100 °C'ye ayarlanmış bir sıcak plaka üzerinde ısıtın.</li>
	<li>PVA polimer peletlerini ısıtılmış suya yerleştirin. Manyetik bir karıştırma çubuğu yerleştirin.</li>
	<li>Isıyı 80 °C'ye düşürün ve PVA tamamen eriyene kadar karıştırın.</li>
	<li>Kirlenmeyi önlemek için cam eşyaların üstünü örtün.</li>
	<li>Tamamen çözündükten sonra, PVA çözeltisini oda sıcaklığında saklamak için uygun bir saklama kabına koyun.</li>
</ol>2. PVA kaplı silikon (Si) gofretlerin hazırlanması
<ol><li>Silikon (Si) bir gofreti ( Malzeme Tablosuna bakın) ~10 x 10 mm2 kareye kesin.</li>
	<li>Si alt tabakasını izopropil alkol kullanarak temizleyin ve kurumasını bekleyin.</li>
	<li>Temiz Si gofreti sıkma kaplayıcının aynasına yerleştirin ( Malzeme Tablosuna bakın).<ol><li>Si substratının ortasına yaklaşık 10 μL PVA çözeltisi damlatın. Kabarcık oluşumundan kaçınmaya çalışın.</li>
		<li>Si alt tabakasını dakikada 1.500 devirde (rpm) 30 saniye boyunca sıkma kaplaması ile tek tip bir PVA filmi ile kaplayın. NOT: Belirtilen hacimdeki sıvı ve spin kaplama parametreleri, bir sonraki adımda spin kaplama ile PS boncuklarının PVA yüzeyine yerleştirilmesi arasında hızlı kurumayı önlemek için alt tabakanın yüzeyi boyunca yeterli kalınlığa sahip tek tip bir PVA tabakası oluşturur.</li>
	</ol></li>
	<li>Numuneyi spin kaplayıcıdan çıkarın ve PS boncuklarını aktarmadan önce kontaminasyonu önlemek için temiz bir numune kabına koyun.</li>
</ol>3. PS boncuklarının PVA kaplı yüzeye yerleştirilmesi
<ol><li>İzopropil alkol kullanarak bir Si alt tabakasını temizleyin ve kurumasını bekleyin.</li>
	<li>Bir pipet kullanarak, alt tabakanın ortasına su içinde asılı duran 1 μL PS boncukları yerleştirin.</li>
	<li>Numuneyi bentonit kil kurutucu içeren bir saklama bölmesine koyarak suyun buharlaşmasına izin verin. NOT: Bu adım, neme maruz kalmayı azaltarak numuneyi korur.</li>
	<li>PVA kaplı alt tabakayı (adım 2.4) ve alt tabakayı kurutulmuş PS boncuklarıyla (adım 3.3) optik mikroskop altına yerleştirin. Boyutlarına bağlı olarak, basit dürbünler kullanılarak tek bir boncuk görünür veya daha yüksek optik büyütme gerektirir.</li>
	<li>Ultra ince cımbız kullanarak boncukları nazikçe gevşetin (bkz. Birkaç gevşek boncuk toplamak için ince bir saç boya fırçası kullanın ve boya fırçasının tüylerini yeni PVA kaplı gofretin üzerine hafifçe vurun. Çoklu taramalar, boncukların fırçanın kılları içinde birikmesine izin vermelidir. Yapışkan PVA yüzeyine boncukları serbest bırakmak için PS boncuk tozunu bozmak için boya fırçası kıllarının üst kısmına hafifçe vurun. NOT: PVA filminin yüzeyine lif ve kirletici maddelerin salınmasını önlemek için boya fırçasının yüksek kaliteli ve temiz olması önemlidir. PVA'nın tamamen kurumaması için bu adımda hızlı hareket etmek çok önemlidir.</li>
	<li>Optik mikroskopi incelemesi ile tek tek PS boncuklarının PVA yüzeyine yapıştığı doğrulanana kadar bu adımı tekrarlayın.</li>
	<li>Numuneyi temiz bir kapta saklayın. Numunenin tamamen kurumasını bekleyin. NOT: Daha fazla analiz denemesi yapılmadan önce numunenin tamamen soğumasına ve kurumasına izin verilmelidir. AFM yükseklik ölçümleri veya yüzey profilleyici ölçümleri, ardışık PVA filmlerinin kalınlığını değerlendirebilir.</li>
</ol>4. AFM karakterizasyonu için numunenin yüklenmesi
NOT: Açıklanan protokol, bir nanoIR2 (bkz . Malzeme Tablosu) platformunun standart işletim prosedürlerine dayanmaktadır, ancak ölçüm için kullanılan AFM modeline göre uyarlanmalıdır.
<ol><li>PVA ve PS boncuk örneğini AFM s'ye monte edinampmetalik bir AFM diski ve yapışkan tırnaklar kullanarak, böylece örnek numune tutucuya sıkıca tutturulur.</li>
	<li>AFM prob tutucusuna bir nanoIR probu (örn. FORTGG) monte edin. NOT: AFM konsol 225 μm uzunluğunda, 27 μm genişliğinde ve 2.7 μm kalınlığındadır ve uç yarıçapı 10 nm'den azdır. Konsol, numunenin üst taraftaki IR aydınlatmasına tepkisini sınırlamak için her iki tarafta 45 nm kalınlığında altın film ile kaplanmıştır (bkz. NanoIR spektroskopisi ölçümleri için, tercihen kullanımdan önce polidimetilsiloksan içermeyen bir ortamda saklanmış bir konsol kullanın.</li>
	<li>Lazer hizalama düğmelerini çevirerek okuma lazerini konsol kirişinin serbest ucuna hizalayın (lazer konumunun x ve y ayarları ve dedektör konumunun dikey ayarı).<ol><li>Dedektörün SUM sinyalini en üst düzeye çıkarın.</li>
		<li>Saptırma düğmesini, lazer, ~0 V'luk dikey bir sapma sinyaline karşılık gelen AFM okuma sisteminin konuma duyarlı dedektörünün merkeziyle hizalanacak şekilde çevirerek dedektörün konumunu ayarlayın.</li>
	</ol></li>
	<li>AFM "Probe" kontrol panelindeki Yükle simgesine tıklayın.<ol><li>Sihirbaz ekranındaki istemleri izleyin. NanoIR konsolun odak düzlemini belirlemek için odak oklarını kullanın. Konsolu ekranın ortasına (beyaz çarpı ile hizalı) yerleştirmek için XY yer değiştirme kontrollerini kullanın.</li>
		<li>Ardından, numunenin yüzeyinin odak düzlemini bulmak için odak oklarına tıklayın.</li>
		<li>Konsol ucunu ilgilenilen boncuğun üzerine konumlandırmak için sistemin optik görünümünü ve XY yer değiştirme kontrollerini kullanın ve İleri'ye tıklayın.</li>
		<li>Devreye alma ekranında, "mesafeyi" 50 μm'ye ayarlayın ve Yalnızca Yaklaşım'a tıklayın.</li>
	</ol></li>
	<li>Görüntüleme ipucuna yaklaşmak için Engage yordamını başlatın.</li>
</ol>5. Multipolimer numunenin topografik ve nanoIR görüntülerinin oluşturulması
<ol><li>Standart "İletişim Modu"nda topografya görüntüleri elde edin. Konsolun PS boncuğuna göre konumu ayarlandıktan sonra, AFM "Probe" kontrol panelindeki devreye sok simgesine tıklayarak yaklaşmayı başlatın. Buradaki tüm çalışma için ~100 nN'lik bir kuvvete karşılık gelen 0,2 V'luk bir sapma diferansiyelinin bir geçme ayar noktası kullanılır. AFM "Tarama" kontrol panelinde, tarama hızını 0,8 Hz, tarama boyutunu (yükseklik ve genişlik) ve görüntüleme için kullanılacak satır başına nokta sayısını ve görüntü başına satır sayısını ayarlayın (burada 512 x 512 kullanılmıştır). Topografya görüntüsünü elde etmek için Tara'ya tıklayın. NOT: Konsolun18 kalibrasyonu, konsol bir safir alt tabaka ile etkileşime girdiğinde elde edilen sapma mesafesi eğrisinin eğiminden sapma hassasiyetinin (nm/V cinsinden) belirlenmesiyle yapılır (Ek Şekil 1A). Konsol sertliği, termal ayar19'dan belirlenir (Ek Şekil 1B). Konsolun rezonansı bir Lorentz fonksiyonu kullanılarak donatılmıştır. Konsol sertliği (N/m cinsinden) eşbölüşüm teoremi <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/65357/65357eq01.jpg" style="margin: auto;">kullanılarak belirlenir, burada KBBoltzmann sabiti, T sıcaklık (T = 295K) ve P, termal ayar verilerinin20 Lorentz uyumu entegre edilerek belirlenen konsolun termal dalgalanmalarının güç spektrumunun alanıdır.</li>
	<li>NanoIR ölçümleri için, AFM ucunu topografya görüntüsünden tanımlanan ilgilenilen özelliğe yerleştirin.<ol><li>Konsolun kontak rezonans frekanslarını belirlemek için nanoIR kontrol panelindeki diyapazon simgesini seçin. Malzemedeki fototermal genleşmeyi uyaracak bir aydınlatma dalga numarası ayarlayın. Süpürmek için bir dizi lazer darbe frekansı ayarlayın ve nanoIR lazerin görev döngüsünü ayarlayın. "Lazer Darbe Ayarı Penceresi" içinde Al'ı seçin.</li>
		<li>İşaretleme çubuğunu (yeşil dikey çizgi) ikinci kontak rezonansının zirvesine konumlandırarak nanoIR ölçümleri için uç-numune sisteminin ikinci kontak rezonansını seçin. NOT: Kontak rezonans modunun seçimi, konsol tipine ve örneğe bağlı olarak değişebilir.</li>
		<li>IR lazer odak bölgesinin merkezini konsol ucunun konumuyla hizalamak için Optimize Et'e tıklayın. Hizalama, problanan malzemenin bir absorpsiyon bandına karşılık gelen seçilen bir IR aydınlatma dalga numarasında yapılır. Konsol, lazer ayak izinin merkezine yerleştirilmiştir (Ek Şekil 2). NOT: Hizalama, lazer modeline bağlı olarak farklı dalga sayıları için değişebilir.</li>
		<li>IR lazer aydınlatmasının arka planını edinin. Bu, seçilen darbe frekansında emisyonun dalga boyu aralığında IR kuantum kaskad lazerin (QCL) çıkışının ölçülmesinden oluşur (Ek Şekil 3). Bu, nanoIR spektrumlarının arka plan düzeltmesi için önemlidir.</li>
		<li>Dalga sayısı aralığını (burada Başlat ve Durdur sırasıyla 1,530 cm-1 ve 1,800 cm-1 olarak ayarlanmıştır), adım boyutunu (2 cm-1) ve ölçüm için kullanılan ortalama sayısını seçerek nanoIR spektrumunu elde edin. Adım 5.2.4'te toplanan arka planın ölçüm için seçilen güç yüzdesi ile çarpılmasından oluşan, ölçülen fototermal genliği zayıflatılmış arka plana bölerek görüntülenen spektrumların arka plan düzeltmesini gerçekleştirin.</li>
	</ol></li>
	<li>NanoIR görüntüleme için, görüntüleme için ilgilenilen bölgeyi seçin.<ol><li>"Lazer Darbe Ayar Penceresi"nde (Ayar çatalı simgesiyle erişilir) faz kilitli döngü (PLL) otomatik ayarını etkinleştirin.</li>
		<li>Genel kontrol panelinde ikinci rezonans modunda ortalanmış bir tarama aralığı oluşturmak için minimum ve maksimum frekansı ayarlayın.</li>
		<li>PLL kontrol panelinde sıfıra tıklayarak fazı sıfırlayın ve ardından "Laser Pulse Tune penceresinde" Tamam'a tıklayın.</li>
		<li>nanoIR kontrol panelindeki kutuya bir onay işareti koyarak IR Görüntüleme Etkin'i seçin.</li>
		<li>"Görüntüleme Görünümü" kontrol panelinde, numunenin topografik ve kimyasal görüntülerini elde etmek için Yükseklik (Görüntüleme Görünümü 1), Genlik 2 (Görüntüleme Görünümü 2) ve Aşama 2'yi (Görüntüleme Görünümü 3) seçin. Alım yönünü İzle (veya Geri İzle) olarak ayarlayın. Elde edilen numunenin topografya görüntüsünü gözlemlemek için genellikle bir çizgi uydurma Hattı gereklidir. Yakalama sığdırma Yok olarak ayarlanmalıdır. NOT: Yakalanan tarama yönü veya kullanılan renk paleti gibi tarama tercihleri gerektiği gibi ayarlanabilir.</li>
		<li>AFM "Scan" (Tara) kontrol panelinde, Scan (Tara ) simgesini seçin.</li>
		<li>Görüntüyü kaydetmek için, "Yakala" kontrol panelindeki Şimdi veya Kare sonu simgesini seçin.</li>
	</ol></li>
	<li>Verileri dışa aktarmak için, veri listelerindeki görüntü veya spektrum dosya adlarına sağ tıklayın. Dışa Aktar'ı seçin ve dışa aktarılacak dosyanın biçimini seçin. Dosyayı istediğiniz bilgisayar klasörü konumuna kaydedin.</li>
</ol>

Nano Ölçekli Kızılötesi Spektroskopi ile Çok Fazlı Polimerik Sistemlerin Keşfi

<ol><li>Dufrêne, Y. F., Viljoen, A., Mignolet, J., Mathelié-Guinlet, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AFM+in+cellular+and+molecular+microbiology%5BTitle%5D)+AND+%22Cellular+Microbiology%22%5BJournal%5D)">AFM in cellular and molecular microbiology.</a> Cellular Microbiology. 23 (7), e13324(2021).</li>
<li>Sharma, A., Rout, C. S. Probe-based techniques for 2D layered materials. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSharma%2C+A+%22Advanced+Analytical+Techniques+for+Characterization+of+2D+Materials%22">Advanced Analytical Techniques for Characterization of 2D Materials</a>. , AIP Publishing. Melville, New York. 1-14 (2022).</li>
<li>Zhong, J., Yan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Seeing+is+believing%3A+atomic+force+microscopy+imaging+for+nanomaterial+research%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">Seeing is believing: atomic force microscopy imaging for nanomaterial research.</a> RSC Advances. 6 (2), 1103-1121 (2016).</li>
<li>Olubowale, O. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((34%3BMay+the+force+be+with+you%21%26%2334%3B+Force-volume+mapping+with+atomic+force+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Omega%22%5BJournal%5D)">34;May the force be with you!&#34; Force-volume mapping with atomic force microscopy.</a> ACS Omega. 6 (40), 25860-25875 (2021).</li>
<li>Dokukin, M. E., Sokolov, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+mapping+of+the+elastic+modulus+of+soft+materials+with+HarmoniX+and+PeakForce+QNM+AFM+modes%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Quantitative mapping of the elastic modulus of soft materials with HarmoniX and PeakForce QNM AFM modes.</a> Langmuir. 28 (46), 16060-16071 (2012).</li>
<li>Nguyen-Tri, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+applications+of+advanced+atomic+force+microscopy+in+polymer+science%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Polymers%22%5BJournal%5D)">Recent applications of advanced atomic force microscopy in polymer science: a review.</a> Polymers. 12 (5), 1142(2020).</li>
<li>Vitry, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mode-synthesizing+atomic+force+microscopy+for+3D+reconstruction+of+embedded+low-density+dielectric+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Research%22%5BJournal%5D)">Mode-synthesizing atomic force microscopy for 3D reconstruction of embedded low-density dielectric nanostructures.</a> Nano Research. 8 (7), 2199-2205 (2015).</li>
<li>Coste, R., Pernes, M., Tetard, L., Molinari, M., Chabbert, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+the+interplay+of+composition+and+environmental+humidity+on+the+nanomechanical+properties+of+hemp+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Sustainable+Chemistry+%26+Engineering%22%5BJournal%5D)">Effect of the interplay of composition and environmental humidity on the nanomechanical properties of hemp fibers.</a> ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 8 (16), 6381-6390 (2020).</li>
<li>Schönherr, H., Feng, C. L., Tomczak, N., Vancso, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compositional+mapping+of+polymer+surfaces+by+chemical+force+microscopy+down+to+the+nanometer+scale%3A+reactions+in+block+copolymer+microdomains%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Symposia%22%5BJournal%5D)">Compositional mapping of polymer surfaces by chemical force microscopy down to the nanometer scale: reactions in block copolymer microdomains.</a> Macromolecular Symposia. 230 (1), Weinheim. 149-157 (2005).</li>
<li>Holland-Moritz, K., Siesler, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Infrared+spectroscopy+of+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Spectroscopy+Reviews%22%5BJournal%5D)">Infrared spectroscopy of polymers.</a> Applied Spectroscopy Reviews. 11 (1), 1-55 (1976).</li>
<li>Bhargava, R., Wang, S. Q., Koenig, J. L. FTIR microscpectrscopy of polymeric systems. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBhargava%2C+R+%22Liquid+Chromatography%2FFTIR+Microspectroscopy%2FMicrowave+Assisted+Synthesis%22">Liquid Chromatography/FTIR Microspectroscopy/Microwave Assisted Synthesis</a>. , Springer Berlin. Heidelberg Berlin. Heidelberg. 137-191 (2003).</li>
<li>Rao, V. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AFM-IR+and+IR-SNOM+for+the+characterization+of+small+molecule+organic+semiconductors%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">AFM-IR and IR-SNOM for the characterization of small molecule organic semiconductors.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 124 (9), 5331-5344 (2020).</li>
<li>Wang, H., Wang, L., Xu, X. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scattering-type+scanning+near-field+optical+microscopy+with+low-repetition-rate+pulsed+light+source+through+phase-domain+sampling%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Scattering-type scanning near-field optical microscopy with low-repetition-rate pulsed light source through phase-domain sampling.</a> Nature Communications. 7 (1), 13212(2016).</li>
<li>Dazzi, A., Prater, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AFM-IR%3A+Technology+and+applications+in+nanoscale+infrared+spectroscopy+and+chemical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">AFM-IR: Technology and applications in nanoscale infrared spectroscopy and chemical imaging.</a> Chemical Reviews. 117 (7), 5146-5173 (2017).</li>
<li>Mathurin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photothermal+AFM-IR+spectroscopy+and+imaging%3A+Status%2C+challenges%2C+and+trends%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Photothermal AFM-IR spectroscopy and imaging: Status, challenges, and trends.</a> Journal of Applied Physics. 131 (1), 010901(2022).</li>
<li>Miller, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+surface+nanoanalytics+of+transient+biomolecular+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Advances%22%5BJournal%5D)">Enhanced surface nanoanalytics of transient biomolecular processes.</a> Science Advances. 9 (2), 3151(2023).</li>
<li>Emin, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small+soluble+%CE%B1-synuclein+aggregates+are+the+toxic+species+in+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Small soluble α-synuclein aggregates are the toxic species in Parkinson's disease.</a> Nature Communications. 13 (1), 5512(2022).</li>
<li>Jardine, K., Dove, A., Tetard, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AFM+force+measurements+to+explore+grain+contacts+with+relevance+for+planetary+materials%5BTitle%5D)+AND+%22The+Planetary+Science+Journal%22%5BJournal%5D)">AFM force measurements to explore grain contacts with relevance for planetary materials.</a> The Planetary Science Journal. 3 (12), 273(2022).</li>
<li>Sader, J. E., Chon, J. W. M., Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calibration+of+rectangular+atomic+force+microscope+cantilevers%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Calibration of rectangular atomic force microscope cantilevers.</a> Review of Scientific Instruments. 70 (10), 3967-3969 (1999).</li>
<li>Higgins, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+determination+of+optical+lever+sensitivity+in+atomic+force+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Noninvasive determination of optical lever sensitivity in atomic force microscopy.</a> Review of Scientific Instruments. 77 (1), 013701(2006).</li>
<li>Smith, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+infrared+spectra+of+polymers+III%3A+hydrocarbon+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Spectroscopy%22%5BJournal%5D)">The infrared spectra of polymers III: hydrocarbon polymers.</a> Spectroscopy. 36 (11), 22-25 (2021).</li>
<li>Korbag, I., Mohamed Saleh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+on+the+formation+of+intermolecular+interactions+and+structural+characterization+of+polyvinyl+alcohol%2Flignin+film%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Environmental+Studies%22%5BJournal%5D)">Studies on the formation of intermolecular interactions and structural characterization of polyvinyl alcohol/lignin film.</a> International Journal of Environmental Studies. 73 (2), 226-235 (2016).</li>
<li>Tetard, L., Passian, A., Farahi, R. H., Thundat, T., Davison, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Opto-nanomechanical+spectroscopic+material+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Opto-nanomechanical spectroscopic material characterization.</a> Nature Nanotechnology. 10 (10), 870-877 (2015).</li>
<li>Bai, Y., Yin, J., Cheng, J. -X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bond-selective+imaging+by+optically+sensing+the+mid-infrared+photothermal+effect%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Advances%22%5BJournal%5D)">Bond-selective imaging by optically sensing the mid-infrared photothermal effect.</a> Science Advances. 7 (20), (2021).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.

NanoIR spektroskopisi ile birleştirilmiş AFM, temas modunda bir konsol ve darbeli ayarlanabilir bir IR ışık kaynağı kullanarak nano ölçekli kimyasal bilgi sağlayabilir. Polimerik bir malzemenin hacmine sonlu boyutlara sahip bir soğurucunun gömülmesi gibi model sistemler, görüntü oluşturma mekanizmalarının anlaşılmasını geliştirmek ve aletin performansını belirlemek için önemlidir. Burada sunulan PS/PVA konfigürasyonu durumunda, PVA filminin yüzeyinin üstüne veya altına yerleştirilmiş stabil bir PS boncuğu elde etmek için...

Atomik kuvvet mikroskobu (AFM), nano ölçekli çözünürlük 1,2,3 ile çok çeşitli numunelerin morfolojisini görüntülemek ve karakterize etmek için gerekli hale gelmiştir. Keskin ucun numune yüzeyi ile etkileşiminden kaynaklanan bir AFM konsolunun sapmasını ölçerek, yerel sertlik ölçümleri ve uç-numune yapışması için nano ölçekli fonksiyonel görüntüleme protokolleri geliştirilmiştir 4,5. Yumuşak yoğun madde ve polimer analizi için, yerel alanların nanomekanik ve nanokimyasal özelliklerini araştıran AFM ölçümleri, 6,7,8'den sonra çok rağbet görmektedir. Nano ölçekli kızılötesi (nanoIR) spektroskopisinin ortaya çıkmasından önce, AFM uçları, AFM kuvvet eğrisinden farklı alanların varlığını değerlendirmek ve uç-numune etkileşiminin doğasını çıkarmak için kimyasal olarak modifiye edildi. Örneğin, bu yaklaşım, siklohekzanla muamele edilmiş polistiren-blok-poli(tert-bütil akrilat) blok kopolimer ince filmlerin yüzeyindeki poli(tert-bütil akrilat) mikro alanlarının 50 nm seviye9'da dönüşümünü ortaya çıkarmak için kullanıldı.
Kızılötesi (IR) ışığın AFM ile kombinasyonu, polimer bilimi6 alanı üzerinde önemli bir etkiye sahip olmuştur. Konvansiyonel IR spektroskopisi, polimerik malzemelerin10,11 kimyasal yapısını incelemek için yaygın olarak kullanılan bir tekniktir, ancak bölgeler numuneyi araştırmak için kullanılan IR ışınının boyutuna kıyasla çok küçük olduğundan, tek tek fazlar ve fazlar arası davranış hakkında bilgi sağlayamaz. Sorun, optik kırınım sınırı6 ile sınırlı olduğu için IR mikrospektroskopisi ile ilgilidir. Bu tür ölçümler, IR ışığı tarafından uyarılan tüm bölgenin katkılarının ortalamasını alır; Sondalanan bölge içinde nano ölçekli fazların varlığından kaynaklanan sinyaller, ya işlem sonrası evrişim sırasında dekonvolüsyon yapılması gereken karmaşık parmak izleri sergiler ya da tespit edilebilir seviyenin altındaki bir sinyal seviyesi nedeniyle kaybolur. Bu nedenle, karmaşık ortamlarda nano ölçekli kimyasal özellikleri keşfetmek için nano ölçekli uzamsal çözünürlüğe ve yüksek IR duyarlılığına sahip araçlar geliştirmek esastır.
NanoIR spektroskopisini elde etmek için şemalar geliştirilmiştir, ilk olarak bir nanoanten12,13 olarak metalik bir AFM ucu kullanılarak ve daha yakın zamanda AFM konsolunun numunenin IR aydınlatması sırasında meydana gelen fototermal genleşmedeki değişiklikleri izleme yeteneğinden yararlanılarak 12,14,15. İkincisi, problanan malzemenin bir absorpsiyon bandına ayarlanmış, darbeli, ayarlanabilir bir IR ışık kaynağı kullanır, bu da numunenin radyasyonu emmesine ve fototermal genleşmeye uğramasına neden olur. Bu yaklaşım organik ve polimerik malzemeler için çok uygundur. Darbeli uyarım, etkiyi bir salınım şeklinde numune yüzeyi ile temas halinde olan AFM konsolu tarafından algılanabilir hale getirir. Frekans spektrumunda gözlemlenen sistemin temas rezonanslarından birinin genliği daha sonra AFM ucu15'in altındaki malzemenin nanoIR absorpsiyon spektrumunu oluşturan aydınlatma dalga boyunun bir fonksiyonu olarak izlenir. NanoIR görüntüleme ve spektroskopinin uzamsal çözünürlüğü, malzemenin fototermal genleşmesinin çeşitli etkileri ile sınırlıdır. Temas modu AFM kullanan fototermal nanoIR spektroskopisinin, 50 nm altı ölçekli uzamsal çözünürlüğe sahip malzemelerin titreşim absorpsiyon spektrumlarınıelde edebileceği değerlendirilmiştir 14, son çalışmalar α-sinüklein 16,17'nin monomerlerinin ve dimerlerinin tespitini göstermiştir. Bununla birlikte, çeşitli polimerik filmlerin hacmine gömülü sonlu boyutlardaki emiciler gibi çeşitli konfigürasyonlarda monte edilmiş heterojen polimerik malzemeler üzerinde nanoIR ölçümlerinin performansına ilişkin nicel çalışmalar sınırlı kalmaktadır.
Bu makale, yüzey analizi sırasında fototermal genleşmenin duyarlılığını ve nanoIR'nin uzamsal çözünürlüğünü değerlendirmek için bilinen bir boyutun gömülü özelliğine sahip bir polimerik düzenek oluşturmayı amaçlamaktadır. Protokol, bir silikon substrat üzerinde bir polivinil alkol (PVA) polimer ince filmin hazırlanmasını ve model sistemin oluşumunu oluşturan PVA filminin üzerine veya içine gömülü üç boyutlu bir polistiren (PS) boncuğun yerleştirilmesini kapsar. NanoIR görüntüleme ve spektroskopi ölçümleri, PVA filminin üzerine veya altına yerleştirilmiş aynı PS boncuğu tarafından üretilen sinyallerin değerlendirilmesi bağlamında açıklanmaktadır. Boncuk pozisyonunun nanoIR sinyalleri üzerindeki etkisi değerlendirilir. NanoIR haritasında boncuğun uzamsal ayak izini değerlendirme yöntemleri tartışılmış ve çeşitli parametrelerin etkileri göz önünde bulundurulmuştur.

<table><tbody><tr><td>10|0 2200 Altın Taklon Yuvarlak</td><td>Zem</td><td></td><td></td></tr><tr><td>5357-8NM Cımbız</td><td>Pelco</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Yapıştırıcı Sekmeler</td><td>Ted Pella</td><td>16079</td><td></td></tr><tr><td>AFM metal numune diskleri</td><td>Ted Pella</td><td>16208</td><td></td></tr><tr><td>Binoküler</td><td>AmScope</td><td></td><td></td></tr><tr><td>nanoIR ölçümleri için konsol</td><td>AppNano</td><td></td><td>FORTGG</td></tr><tr><td>Hücre kültürü kapları</td><td>Greiner bio-one GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kurutucu</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Yüzer optik tabla</td><td>Newport</td><td>RS 4000</td><td></td></tr><tr><td>Ocak gözü</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>İzopropanol&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kimwipes</td><td>KIMTECH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Manyetik karıştırma çubuğu</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polistiren bazlı mikropartiküller boyut: 5 &mikro; m</td><td>SIGMA-ALDRICH</td><td>79633</td><td></td></tr><tr><td>nanoIR2 mikroskobu</td><td>Bruker</td><td></td><td>İletişim modu NanoIR2</td></tr><tr><td>Azot Tankı</td><td>Hava gazı</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Petri kapları</td><td>Greiner bio-one GmbH</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polivinil Alkol</td><td>SIGMA-ALDRICH</td><td>363170</td><td>bu polimer sadece %87-89 hidrolize edildi, bu da 1730 cm'de artık C=O varlığını açıklıyor-1</td></tr><tr><td>Quantum Cascade Lazer Gün</td><td>Işığı Çözümleri</td><td></td><td>1550-1800 cm-1 aralığı</td></tr><tr><td>Silikon gofret</td><td>MEMC St. Peters</td><td>#901319343000</td><td></td></tr><tr><td>Spin kaplayıcı</td><td>Oscilla</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

Çok fazlı polimerik sistemleri keşfetmek için nano Ölçekli kızılötesi spektroskopideki gelişmeler

Advances in Nanoscale Infrared Spectroscopy to Explore Multiphase Polymeric Systems

Çok fazlı polimerik sistemler, birkaç on nanometreden birkaç mikrometreye kadar değişebilen boyutlara sahip yerel alanları kapsar. Bileşimleri genellikle, incelenen hacimde bulunan çeşitli malzemelerin ortalama parmak izini sağlayan kızılötesi spektroskopi kullanılarak değerlendirilir. Bununla birlikte, bu yaklaşım, malzemedeki fazların düzenlenmesi hakkında herhangi bir ayrıntı sunmamaktadır. Genellikle nano ölçekli aralıkta olan iki polimerik faz arasındaki arayüzey bölgelerine erişmek de zordur. Fototermal nano ölçekli kızılötesi spektroskopi, bir atomik kuvvet mikroskobunun (AFM) hassas probu ile kızılötesi ışıkla uyarılan malzemelerin yerel tepkisini izler. Teknik, bozulmamış altın yüzeylerdeki bireysel proteinler gibi küçük özellikleri sorgulamak için uygun olsa da, üç boyutlu çok bileşenli malzemelerin karakterizasyonu daha zordur. Bunun nedeni, AFM ucu tarafından incelenen nano ölçekli bölgeye kıyasla, numune üzerine lazer odaklama ve polimerik bileşenlerin termal özellikleri ile tanımlanan, fototermal genleşmeye uğrayan nispeten büyük bir malzeme hacmidir. Bir polistiren (PS) boncuk ve bir polivinil alkol (PVA) film kullanarak, PVA filmindeki PS konumunun bir fonksiyonu olarak yüzey analizi için fototermal nano ölçekli kızılötesi spektroskopinin uzamsal ayak izini değerlendiriyoruz. Özellik konumunun nano ölçekli kızılötesi görüntüler üzerindeki etkisi araştırılır ve spektrumlar elde edilir. Gömülü polimerik yapılara sahip karmaşık sistemlerin karakterizasyonu göz önünde bulundurularak, fototermal nano ölçekli kızılötesi spektroskopi alanındaki gelecekteki gelişmelere ilişkin bazı bakış açıları sağlanmıştır.

PS ((C8H8)n) boncukları temiz bir Si substratı (Şekil 1A) ve PVA ((CH2CHOH)n) (Şekil 1B,C) üzerinde biriktirildi. Boncuğun Si üzerine zayıf yapışması nedeniyle, bu numune için temas modunda nanoIR görüntüleme elde edilemedi. Bunun yerine, nanoIR üzerindeki numunenin optik görünümü kullanılarak, altın kaplı AFM probu, yaklaşık 100 nN'lik tahmini bir kuvvetle temas modunda PS boncuğunun üzerin...

Bu protokol, üç boyutlu çok polimerik numunelerin karakterizasyonunda fototermal nano ölçekli kızılötesi spektroskopinin performansını değerlendirmek için atomik kuvvet mikroskobu ve nano ölçekli kızılötesi spektroskopinin uygulanmasını açıklar.

Çok Fazlı Polimerik Sistemleri Keşfetmek için Nano Ölçekli Kızılötesi Spektroskopideki Gelişmeler

Multiphase polymeric systems encompass local domains with dimensions that can vary from a few tens of nanometers to several micrometers. Their composition ...

Grubumuz, nano ölçekli kızılötesi spektroskopiye vurgu yaparak karmaşık sistemleri incelemek için nano ölçekli fonksiyonel görüntüleme ve spektroskopi alanını ilerletmeye odaklanmaktadır. Araştırmamız, nano ölçekli özelliklerini inceleyerek heterojen sistemlerin davranışlarını anlamlandırmamızı sağlayan yöntemler geliştirmeyi amaçlamaktadır. Numune hakkında bilgi elde etmek için farklı frekanslardaki çalıştırmaların rolünü anlamak çok önemlidir.Bu karmaşık olduğu için, fizik simülasyon paketleri ile modellenebilecek örnekler geliştirmek de önemlidir. Ölçümün penetrasyon derinliğini belirleyen ve yeraltı özelliklerinin AFM ucu tarafından algılanan sinyali nasıl etkilediğini anlamak için nano ölçekli bir kızılötesi spektroskopi çok önemlidir. Bu protokol, nano ölçekli kızılötesi spektroskopinin penetrasyon derinliğinin ölçülmesini ve JUUL ısıtmanın çok fazlı polimer malzemelerin ölçümünde yer alan numune tepkisi üzerindeki etkisini ölçmeyi sağlayan bir model sistemi oluşturmak için basit bir yaklaşım önermektedir.Ekibimiz, gerçek hayattaki sistemleri küçük ölçekte keşfetmek için nano ölçekli kızılötesi spektroskopiyi ve diğer nano ölçekli işlevsel araçları geliştirmek için yeni fikirler geliştirmeye odaklanmaya devam edecek.

advances-nanoscale-infrared-spectroscopy-to-explore-multiphase

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Fourier Dönüşümü Kızılötesi (FT-IR) spektroskopik görüntüleme, hücre ve dokuların biyokimyasal veri setlerini elde etmek için hızlı ve etiketsiz bir yaklaşımdır. Burada, hastalık teşhisini iyileştirmek için doku kesitlerinin yüksek çözünürlüklü FT-IR görüntülerinin nasıl elde edileceğini gösteriyoruz.

Yüksek çözünürlüklü Fourier Patoloji iyileştirilmesi yönünde İnsan Doku Bölümler Kızılötesi (FT-IR) Spektroskopik Görüntüleme Dönüşümü

Kararlı, işlevsel mürekkeplerin formülasyonu, eklemeli üretim uygulamalarını genişletmek için kritik öneme sahiptir.  Buna karşılık, etkili mürekkep formülasyonu için dağıtıcı/partikül bağlama mekanizmalarının bilinmesi gerekir.  Dağınık Yansıma Fourier Dönüşümü Kızılötesi Spektroskopisi (DRIFTS), bu mekanizmalar hakkında bilgi edinmenin basit ve ucuz bir yolu olarak sunulmaktadır.

Fonksiyonel Mürekkepleri Dağıtıcı / Parçacık Bağlar Mekanizmalarının Yansıtma Kızılötesi Spektroskopik Tanımlama Diffüz

Makale, karbon nanotüplere eriyik sızması yoluyla aşırı nanoteller üretmek için bir yöntemi ve titreşim ve optik uyarma enerjilerini belirlemek için Rezonans Raman Spektroskopisi kullanılarak 1D sistemlerin nasıl karakterize edilebileceğini ve araştırılabileceğini açıklamaktadır.

Aşırı Nanotel ve Diğer 1D Sistemleri Rezonans Raman Spektroskopisi

Adım adım Raman ve IR spektroelektrokimyasal analiz bir protokol sunulmuştur.

Raman ve IR spektroelektrokimyasal yöntemleri araçları olarak konjuge organik bileşikler çözümlemek için

Burada, bir sütun halinde photoexcited molekülleri etrafında yerel yapıların deformasyonlar gözlemleri sağlayan diferansiyel-algılama analizleri zaman karar vermek kızılötesi titreşim spektroskopisinin ve elektron kırınım protokolleri mevcut sıvı kristal, yapısı ve bu fotoaktif malzeme dinamikleri arasındaki ilişki üzerine atomik bir bakış açısı veren.

Yapısal Photoresponsive sıvı kristaller dinamikleri gözlemlemek için yeni teknikleri

Kapsamlı olarak kullanılan, toplam frekans üretimi (SFG) titreşimsi polimer ve biyomakromolekül arayüzlerinde meydana gelen zincir konformasyonel düzen ve ikincil yapısal değişim ortaya çıkarmak için yardımcı olabilir.

Toplam Frekans Üretimi TitreşimSpektroskopisi Ile Ortaya Çıkan Polimerlerin ve Biyomakromoleküllerin İnterasfer Moleküler Düzey Yapıları

Biz kızılötesi nanospectroskopi ve yüksek çözünürlüklü atomik kuvvet mikroskobu oligomerik agregalar ve amiloid fibrils içine protein kendini montaj sürecini görselleştirmek için uygulama açıklar, yakından başlangıç ve geliştirme ile ilişkilidir insan nörodejeneratif bozuklukların geniş bir yelpazede.

Bireysel Protein Agregalarının Kızılötesi Nanospektroskopi ve Atomik Kuvvet Mikroskobu ile Karakterizeleştirilmesi

Sinyal oluşturma ve optimizasyon, ölçüm, veri toplama ve femtosecond zaman çözümlü yakın-IR uyarılmış Raman spektrometresi için veri işleme ayrıntıları açıklanmıştır. Yakın kızılötesi uyarılmış Raman çalışma toluen β-karoten heyecanlı durum dinamikleri üzerinde temsili bir uygulama olarak gösterilmiştir.

Ultrahızlı Zaman Çözümlü Yakın-IR Uyarılmış Raman Fonksiyonel π-konjuge Sistemlerinin Ölçümleri

Geniş bantlı titreşimsel toplam frekans üretimi (VSFG) görüntülerinin yanı sıra parlak alan, ikinci harmonik üretim (SHG) görüntüleme modaliteleri elde etmek için çok modlu, hızlı bir hiperspektral görüntüleme çerçevesi geliştirilmiştir. Kızılötesi frekansın moleküler titreşimlerle rezonans olması nedeniyle, simetriye izin verilen numunelerin mikroskobik yapısal ve mezoskopik morfoloji bilgisi ortaya çıkar.

Çizgi Taramalı Titreşimli Toplam Frekans Oluşturma Mikroskobu Kullanılarak Multimodal Doğrusal Olmayan Hiperspektral Kimyasal Görüntüleme

Işığa duyarlı sıvıdan katıya geçişlere uğrayan polimerik malzemelerin yerinde foto-reoloji ölçümlerini toplamak için kullanılan bir prosedürü açıklıyoruz.

Yerinde Foto-reoloji, Işığa Duyarlı Polimer Ağlarındaki Viskoelastik Değişiklikleri İzler

Burada, NMR metodolojileri için protokolleri sunuyoruz; bu protokoller, SEmi-katı Manyetizasyon Transferi (CONDENSE-MT) ile GÖRÜNMEZ Türlerin REstricted DIFfüzyonu (REDIFINE) ve SEmi-solid Magnetization Transfer (CONDENSE-MT) ile CONdensate DEtectioN (CONdensate DEtectioN) için protokoller sunuyoruz; bu protokoller, biyomoleküler kondensatların iki fazlı koşullarda etiketsiz, nicel karakterizasyonunu mümkün kılarak moleküler bölünme, değişim dinamikleri, kondensata hidratasyonu ve damla...

Biyomoleküler yoğunlaşmaları iki fazlı koşullarda karakterize etmek için çözelti NMR kullanımı

Keşfedin nanometre ölçekli kızılötesi spektroskopi ve atomik kuvvet mikroskobu kullanarak çok fazlı polimerik sistemlerin karakterizasyonunu. Bu yöntem, ölçüm penetrasyon derinliğini nicelendirmek ve alt yüzey özelliklerinin sinyal üzerindeki etkisini anlamak için geliştirilmiştir.

Çok Fazlı Polimerik Sistemleri Keşfetmek için Nano Ölçekli Kızılötesi Spektroskopideki Gelişmeler

Daha fazla video keşfet