Denna grafik illustrerar atomkraftmikroskopets infraröda spektroskopi (AFM-IR) av polymernanostrukturer. Kredit:University of Illinois i Urbana-Champaign
(Phys.org) – I mer än 20 år, forskare har använt atomkraftsmikroskopi (AFM) för att mäta och karakterisera material i nanometerskala. Men AFM-baserade mätningar av kemi och kemiska egenskaper hos material var i allmänhet inte möjliga, tills nu.
Forskare vid University of Illinois i Urbana-Champaign rapporterar att de har mätt de kemiska egenskaperna hos polymernanostrukturer så små som 15 nm, använder en ny teknik som kallas atomic force microscope infrared spectroscopy (AFM-IR). Artikeln, "Atomkraftsmikroskop infraröd spektroskopi på 15nm skala polymer nanostrukturer, " visas i Granskning av vetenskapliga instrument 84, publicerad av American Institute of Physics.
"AFM-IR är en ny teknik för att mäta infraröd absorption på nanometerskala, " förklarade William P. King, en Abel Bliss -professor vid Institutionen för mekanisk vetenskap och teknik i Illinois. "De första AFM-baserade mätningarna kunde mäta storleken och formen på strukturer i nanometerskala. Under åren, forskare förbättrade AFM för att mäta mekaniska egenskaper och elektriska egenskaper på nanometerskalan. Men kemiska mätningar har släpat långt efter, och att överbrygga denna lucka är en nyckelmotivation för vår forskning.
De kemiska egenskaperna hos dessa polymerananostrukturer mättes med användning av atomkraftmikroskop infraröd spektroskopi (AFM-IR). Kredit:University of Illinois i Urbana-Champaign
"Dessa infraröda absorptionsegenskaper ger information om kemisk bindning i ett materialprov, och dessa infraröda absorptionsegenskaper kan användas för att identifiera materialet, "King tillade." Polymernanostrukturerna är ungefär en storleksordning mindre än de som mätts tidigare. "
Forskningen möjliggörs av ett nytt sätt att analysera dynamiken i nanometerskala inom AFM-IR-systemet. Forskarna analyserade AFM-IR-dynamiken med hjälp av en wavelet-transform, som organiserar AFM-IR-signalerna som varierar i både tid och frekvens. Genom att separera tids- och frekvenskomponenterna, forskarna kunde förbättra signalen till brus inom AFM-IR och därigenom mäta betydligt mindre prover än vad som tidigare varit möjligt.
Förmågan att mäta den kemiska sammansättningen av polymernanostrukturer är viktig för en mängd olika tillämpningar, inklusive halvledare, kompositmaterial, och medicinsk diagnostik.
