Questo grafico illustra la spettroscopia a infrarossi del microscopio a forza atomica (AFM-IR) di nanostrutture polimeriche. Credito:Università dell'Illinois a Urbana-Champaign
(Phys.org) — Per più di 20 anni, i ricercatori hanno utilizzato la microscopia a forza atomica (AFM) per misurare e caratterizzare i materiali su scala nanometrica. Tuttavia, le misurazioni basate sull'AFM della chimica e delle proprietà chimiche dei materiali non erano generalmente possibili, fino ad ora.
I ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign riferiscono di aver misurato le proprietà chimiche di nanostrutture polimeriche fino a 15 nm, utilizzando una nuova tecnica chiamata spettroscopia infrarossa con microscopio a forza atomica (AFM-IR). L'articolo, "Spettroscopia infrarossa al microscopio a forza atomica su nanostrutture polimeriche in scala 15 nm, " appare in Rassegna di strumenti scientifici 84, pubblicato dall'Istituto Americano di Fisica.
"AFM-IR è una nuova tecnica per misurare l'assorbimento dell'infrarosso su scala nanometrica, " ha spiegato William P. King, un Abel Bliss Professor nel Dipartimento di Scienze e Ingegneria Meccanica dell'Illinois. "Le prime misurazioni basate su AFM potrebbero misurare le dimensioni e la forma delle strutture su scala nanometrica. Nel corso degli anni, i ricercatori hanno migliorato l'AFM per misurare le proprietà meccaniche e le proprietà elettriche su scala nanometrica. Tuttavia le misurazioni chimiche sono rimaste molto indietro, e colmare questa lacuna è una motivazione chiave per la nostra ricerca.
Le proprietà chimiche di queste nanostrutture polimeriche sono state misurate utilizzando la spettroscopia a infrarossi del microscopio a forza atomica (AFM-IR). Credito:Università dell'Illinois a Urbana-Champaign
"Queste proprietà di assorbimento a infrarossi forniscono informazioni sul legame chimico in un campione di materiale, e queste proprietà di assorbimento a infrarossi possono essere utilizzate per identificare il materiale, King ha aggiunto. "Le nanostrutture polimeriche sono circa un ordine di grandezza più piccole di quelle misurate in precedenza".
La ricerca è resa possibile da un nuovo modo di analizzare le dinamiche su scala nanometrica all'interno del sistema AFM-IR. I ricercatori hanno analizzato le dinamiche AFM-IR utilizzando una trasformata wavelet, che organizza i segnali AFM-IR che variano sia nel tempo che nella frequenza. Separando le componenti tempo e frequenza, i ricercatori sono stati in grado di migliorare il segnale-rumore all'interno dell'AFM-IR e quindi di misurare campioni significativamente più piccoli di quanto fosse possibile in precedenza.
La capacità di misurare la composizione chimica delle nanostrutture polimeriche è importante per una varietà di applicazioni, compresi i semiconduttori, materiali compositi, e diagnostica medica.
