Wetenschappers van Rice University hebben een eenvoudig en betaalbaar hulpmiddel ontwikkeld om nanodeeltjes te tellen en te karakteriseren.

De Rice-laboratoria van chemici Christy Landes en Stephan Link hebben een open-sourceprogramma gemaakt met de naam SEMseg om gegevens over nanodeeltjes te verzamelen, objecten kleiner dan 100 nanometer, van scanning elektronenmicroscoop (SEM) beelden die anders moeilijk, zo niet onmogelijk te analyseren zijn.

De grootte en vorm van de deeltjes beïnvloeden hoe goed ze werken in opto-elektronische apparaten, katalysatoren en detectietoepassingen zoals oppervlakteversterkte Raman-spectroscopie.

SEMseg wordt beschreven in een studie geleid door Landes en Rice afgestudeerde student Rashad Baiyasi in de American Chemical Society's Journal of Physical Chemistry A .

Het programma kan worden gedownload van GitHub op https://github.com/LandesLab?tab=repositories.

SEMseg - voor SEM-segmentatie - komt voort uit de studie van het team in Science vorig jaar die aantoonde hoe eiwitten kunnen worden gebruikt om nanostaafjes in chirale assemblages te duwen. "Dit werk was daar een resultaat van, " zei Landes. "We realiseerden ons dat er geen goede manier was om SEM-beelden kwantitatief te analyseren."

Het tellen en karakteriseren van individuele of geaggregeerde nanostaafjes wordt meestal gedaan met complexe en dure transmissie-elektronenmicroscopen (TEM), handmatige meting die vatbaar is voor menselijke vooringenomenheid of programma's die geen onderscheid kunnen maken tussen deeltjes tenzij ze ver van elkaar verwijderd zijn. SEMseg extraheert gegevens op pixelniveau uit contrastrijke, SEM-beelden met een lage resolutie en recombineert deze tot scherpe beelden.

SEMseg kan snel afzonderlijke nanostaafjes onderscheiden in dicht opeengepakte samenstellingen en aggregaten om de grootte en oriëntatie van elk deeltje en de grootte van de openingen ertussen te bepalen. Dat maakt een efficiëntere statistische analyse van aggregaten mogelijk.

"In enkele minute, SEMseg kan nanodeeltjes karakteriseren in grote datasets die uren in beslag zouden nemen om handmatig te meten, ' zei Baiyasi.

Segmenteren van nanodeeltjes, hij zei, verwijst naar het isoleren en karakteriseren van elk samenstellend deeltje in een aggregaat. Door de samenstellende nanodeeltjes te isoleren, kunnen onderzoekers de heterogene structuur van aggregaten analyseren en karakteriseren.

Baiyasi zei dat SEMseg kan worden aangepast voor andere beeldvormingstechnieken zoals atoomkrachtmicroscopie en kan worden uitgebreid voor andere vormen van nanodeeltjes, zoals kubussen of driehoeken.