با یک رنگ نانویی کاربرد صنعتی میکروسکوپ SEM بیشتر می شود
به گزارش بیست و یکم، به جای استفاده از پوشش طلا در آماده سازی نمونه های SEM، محققان رنگ پلیمری عرضه کردند که می تواند عملکرد بهتری نسبت به پوشش طلا داشته باشد و موانع موجود در راه استفاده از SEM در مطالعه مواد سرامیکی و زیستی را از میان بردارد.
به گزارش بیست و یکم به نقل از ایسنا، هنگامی که دانشمندان احتیاج به بررسی ساختارهای سطحی در مقیاس نانو دارند، میکروسکوپ های الکترونی روبشی نگاهی قدرتمند و اثرگذار هستند. این ابزارهای پیچیده تحقیقات در زمینه های مختلف از تولید ریزتراشه تا توسعه دستگاههای پزشکی را تغییر داده اند. با این وجود، مطالعه خیلی از مواد مهم با آنها همچنان چالش برانگیز است، چونکه نمونه های غیر رسانا، از بافت های بیولوژیکی گرفته تا سرامیک های پیشرفته، بارهای الکتریکی را در زیر پرتو الکترونی میکروسکوپ جمع می کنند. این بارها تصاویری مخدوش ایجاد می کنند، دقیقا مانند الکتریسیته ساکن که سیگنال تلویزیون را مختل می کند.
از دهه ۱۹۵۰، دانشمندان با پوشاندن نمونه ها با لایه نازکی از طلا پیش از تصویربرداری، این مشکل را حل کردند. در حالیکه این رویکرد میکروسکوپ الکترونی را برای اکتشافات بی شماری ممکن می کند، اما مسائل مهمی را به همراه دارد. طلا پوشش های ناهمواری بوجود می آورد که سطوح عمودی را به خوبی پوشش نمی دهد. لایه طلا همینطور بافتی دانه دار با ذرات ۱۰ تا ۱۲ نانومتری بوجود می آورد که جزئیات ظریفی را که محققان باید ببینند، محو می کند. استفاده از این روکش های طلا به محفظه های خلأ گران قیمت نیاز دارد و کنترل ضخامت پوشش دشوار است. نازک بودن بیش از اندازه مانع از شارژ شدن نمی گردد، پوشش های خیلی ضخیم هم خصوصیت های مهم را پنهان می کنند.
حالا محققان در سنگاپور با استفاده از یک پلیمر رسانا به نام PEDOT: PSS چاره ساده تری بوجود آورده اند. این ماده را میتوان مانند رنگ اعمال کرد و لایه های صاف و پیوسته ای را ایجاد کرد که با هر شکل سطحی مطابقت دارند. این پلیمر از دو جزء تشکیل شده است که با هم کار می کنند؛ PEDOT الکتریسیته را هدایت می کند، در حالیکه PSS به ایجاد پوشش های یکنواخت کمک می نماید. نتیجه لایه ای به ضخامت چند نانومتر است که بارهای الکتریکی را بدون پنهان کردن جزئیات نمونه هدایت می کند. این یافته ها در نشریه Advanced Functional Materials انتشار یافته است.
آزمایش بر روی تراشه های کامپیوتری سیلیکونی مزایای این شیوه را نشان داد. در حالیکه نمونه های پوشش داده شده با طلا فقط الگوهای سطحی را نشان می دادند، این پوشش پلیمری هم خصوصیت های سطحی و هم ساختارهای زیرین را با وضوح بی سابقه ای نشان داد. هنگام بررسی مواد چوبی، این شیوه تصاویر واضحی را از داخل منافذ میکروسکوپی ثبت نمود و به محققان اجازه داد الگوهای رشد را در سه بعدی تحلیل و بررسی کنند. این پوشش پلیمری برای مطالعه مواد فوق سبک به نام آئروژل که دارای شبکه های ظریفی از منافذ هزاران بار نازک تر از موی انسان است، بسیار پرارزش بود. روکش طلای سنتی سبب می شد این مواد به صورت مصنوعی دانه دانه به نظر برسند، اما پلیمر ساختار پیچیده آنها را حفظ کرد.
این شیوه همینطور بینش های جدیدی را در مورد ماسک ها و فیلترهای پزشکی با آشکار کردن ساختار شبکه فیبری کامل آنها به جای خصوصیت های سطحی ارائه نمود. این توانایی می تواند به سازندگان کمک نماید تا مواد فیلتراسیون را برای محافظت بهتر در مقابل ویروس ها و ذرات بهینه کنند. این پوشش پلیمری رسانایی بیشتر از ۱۰۰۰ زیمنس در سانتی متر را به دست آورد که از حداقل مورد نیاز برای تصویربرداری با میکروسکوپ الکترونی شفاف فراتر می رود و در عین حال شفافیت پرتو الکترونی را حفظ می نماید.
سادگی این شیوه سبب می شود که به صورت گسترده ای در دسترس باشد، چونکه به جای سیستم های خلأ تخصصی، فقط به تجهیزات اولیه آزمایشگاهی نیاز دارد. این رویکرد جدید که محققان آنرا «SEM توپوگرافیک» می نامند، جزئیات سطحی سه بعدی را تولید می کند که به دانشمندان کمک می نماید تا مواد مختلف از دستگاههای ذخیره سازی انرژی گرفته تا داربست های بافت مصنوعی را بهتر بشناسند.
این مطلب بیست و یکم را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب