I nano-film polimerici ei nano-compositi sono utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni, dall'imballaggio alimentare alle attrezzature sportive, alle applicazioni automobilistiche e aerospaziali. L'analisi termica viene utilizzata abitualmente per analizzare i materiali per queste applicazioni, ma la crescente tendenza a utilizzare materiali nanostrutturati ha reso insufficienti le tecniche di massa.

Negli ultimi anni è stata impiegata una tecnica basata sul microscopio a forza atomica chiamata analisi termica su nanoscala (nanoTA) per rivelare le proprietà dipendenti dalla temperatura dei materiali su una scala inferiore a 100 nm. Tipicamente, l'analisi nanotermica funziona meglio per i polimeri morbidi. Ricercatori presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign e Anasys Instruments, Inc. ha ora dimostrato di poter eseguire analisi termiche su nanoscala su materiali rigidi come resine epossidiche e compositi riempiti.

"Questa nuova tecnica ci consente di misurare rapidamente le proprietà dei materiali dipendenti dalla temperatura e dalla frequenza su un'ampia larghezza di banda, " ha osservato William King, il College of Engineering Bliss Professor presso il Dipartimento di Scienze e Ingegneria Meccanica dell'Illinois, che ha condotto la ricerca. La tecnica funziona facendo scorrere una corrente attorno ai bracci a forma di U di un cantilever del microscopio a forza atomica (AFM) autoriscaldante e interagendo quella corrente con un campo magnetico. Il campo magnetico consente di modulare la forza del campione di punta proprio vicino alla punta dell'AFM.

"Siamo in grado di ottenere un controllo della forza su scala nanometrica indipendente dalla temperatura di riscaldamento, " secondo Byeonghee Lee, primo autore del saggio.

"L'analisi nanotermica convenzionale ha lottato con materiali altamente reticolati e film sottili al di sotto dei 100 nm. Questa nuova tecnica ci ha permesso di misurare e mappare in modo affidabile le transizioni vetrose e le transizioni di fusione su classi di materiali che in precedenza erano molto impegnative, " ha detto Craig Prater, chief technology officer di Anasys Instruments e coautore del documento.