(Phys.org) —Al meer dan 20 jaar, onderzoekers hebben atomaire krachtmicroscopie (AFM) gebruikt om materialen op nanometerschaal te meten en te karakteriseren. AFM-gebaseerde metingen van chemie en chemische eigenschappen van materialen waren echter over het algemeen niet mogelijk, tot nu.

Onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign melden dat ze de chemische eigenschappen hebben gemeten van polymeer nanostructuren zo klein als 15 nm, met behulp van een nieuwe techniek genaamd atomic force microscope infraroodspectroscopie (AFM-IR). Het artikel, "Atoomkrachtmicroscoop infrarood spectroscopie op 15nm schaal polymeer nanostructuren, " verschijnt in de Beoordeling van wetenschappelijke instrumenten 84, gepubliceerd door het American Institute of Physics.

"AFM-IR is een nieuwe techniek voor het meten van infraroodabsorptie op nanometerschaal, " verklaarde William P. King, een Abel Bliss Professor in de afdeling Mechanical Science and Engineering in Illinois. "De eerste AFM-gebaseerde metingen zouden de grootte en vorm van structuren op nanometerschaal kunnen meten. onderzoekers verbeterden AFM om mechanische eigenschappen en elektrische eigenschappen op nanometerschaal te meten. Chemische metingen zijn echter ver achtergebleven, en het dichten van deze kloof is een belangrijke motivatie voor ons onderzoek.

"Deze infraroodabsorptie-eigenschappen geven informatie over chemische binding in een materiaalmonster, en deze infraroodabsorptie-eigenschappen kunnen worden gebruikt om het materiaal te identificeren, " voegde King eraan toe. "De nanostructuren van polymeer zijn ongeveer een orde van grootte kleiner dan die eerder zijn gemeten."

Het onderzoek wordt mogelijk gemaakt door een nieuwe manier om de dynamiek op nanometerschaal binnen het AFM-IR-systeem te analyseren. De onderzoekers analyseerden de AFM-IR-dynamiek met behulp van een wavelet-transformatie, die de AFM-IR-signalen organiseert die zowel in tijd als in frequentie variëren. Door de tijd- en frequentiecomponenten te scheiden, de onderzoekers waren in staat om het signaal naar ruis binnen AFM-IR te verbeteren en daardoor aanzienlijk kleinere monsters te meten dan voorheen mogelijk was.

Het vermogen om de chemische samenstelling van polymeer nanostructuren te meten is belangrijk voor een verscheidenheid aan toepassingen, inclusief halfgeleiders, composiet materialen, en medische diagnostiek.