افزایش کاربرد صنعتی میکروسکوپ SEM با رنگ نانویی

هنگامی که دانشمندان نیاز به بررسی ساختارهای سطحی در مقیاس نانو دارند، میکروسکوپ های الکترونی روبشی یک رویکرد قدرتمند و کارآمد هستند. این ابزارهای پیچیده تحقیقات را در زمینه های مختلف از تولید ریزتراشه ها تا توسعه دستگاه های پزشکی متحول کرده است. با این حال، مطالعه بسیاری از مواد مهم همچنان دشوار است زیرا نمونه‌های نارسانا، از بافت‌های بیولوژیکی گرفته تا سرامیک‌های پیشرفته، بارهای الکتریکی را در زیر پرتو الکترونی میکروسکوپ جمع می‌کنند. این بارها تصاویر مخدوش ایجاد می کنند، همانطور که الکتریسیته ساکن سیگنال تلویزیون را مخدوش می کند.

به گزارش خبرنگار علمی برنا به نقل از Nanowork، دانشمندان از دهه 1950 با پوشش دادن نمونه ها با لایه نازکی از طلا قبل از تصویربرداری، این مشکل را حل کردند. اگرچه این رویکرد میکروسکوپ الکترونی را برای اکتشافات بی شماری ممکن می کند، اما مسائل مهمی را نیز مطرح می کند. طلا پوشش های ناهمواری ایجاد می کند که سطوح عمودی را به خوبی پوشش نمی دهد.

لایه طلا همچنین بافت دانه ای با ذرات 10 تا 12 نانومتری ایجاد می کند که جزئیات ظریفی را که محققان باید ببینند را پنهان می کند. استفاده از این روکش های طلا به محفظه های خلاء گران قیمت نیاز دارد و کنترل ضخامت پوشش دشوار است. نازک بودن بیش از حد در شارژ شدن اختلال ایجاد نمی کند، روکش های خیلی ضخیم ویژگی های مهمی را پنهان می کنند.

محققان در سنگاپور با استفاده از یک پلیمر رسانا به نام PEDOT:PSS راه حل ساده تری ابداع کردند. این ماده را می توان مانند رنگ اعمال کرد و لایه های صاف و پیوسته ای ایجاد کرد که با هر شکل سطحی مطابقت دارد. این پلیمر از دو جزء تشکیل شده است که با هم کار می کنند. PEDOT جریان الکتریکی را هدایت می کند، در حالی که PSS به ایجاد یک فرم کمک می کند. نتیجه لایه ای به ضخامت چند نانومتر است که بارهای الکتریکی را بدون پوشاندن جزئیات نمونه هدایت می کند. این یافته ها در مجله Advanced Functional Materials منتشر شد.

آزمایش بر روی تراشه های سیلیکونی مزیت این روش را نشان داد. در حالی که نمونه های پوشش داده شده با طلا فقط الگوهای سطحی را نشان می دادند، این پوشش پلیمری هم ویژگی های سطحی و هم ساختارهای زیرسطحی را با وضوح بی سابقه ای نشان داد. هنگام بررسی مواد چوبی، این تکنیک تصاویر واضحی از داخل منافذ میکروسکوپی می گیرد و به محققان امکان می دهد الگوهای رشد را در سه بعدی تجزیه و تحلیل کنند. این پوشش پلیمری برای مطالعه مواد فوق سبک به نام آئروژل ها ارزشمند بوده است که دارای شبکه های ظریفی از منافذ هزاران بار نازک تر از موی انسان است. پوشش سنتی این مواد را به طور مصنوعی دانه دانه می کرد، اما پلیمر ساختار پیچیده خود را حفظ کرد.

این روش همچنین با آشکار ساختن ساختار کامل شبکه فیبری به جای ویژگی‌های سطح، بینش‌های جدیدی را در مورد ماسک‌ها و فیلترهای پزشکی ارائه کرد. این توانایی می تواند به سازندگان کمک کند تا مواد فیلتراسیون را برای محافظت بهتر در برابر ویروس ها و ذرات بهبود بخشند. این پوشش پلیمری رسانایی بیش از 1000 زیمنس بر سانتی متر را به دست آورد که در عین حفظ شفافیت پرتو الکترونی، بالاتر از حداقل برای تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی شفاف است.

سادگی روش آن را به طور گسترده ای در دسترس قرار می دهد، زیرا به جای سیستم های خلاء خاص، فقط به تجهیزات اولیه آزمایشگاهی نیاز دارد. رویکرد جدید، که محققان آن را “SEM توپوگرافیک” می نامند، جزئیات سطح سه بعدی را تولید می کند که به دانشمندان در درک مواد، از دستگاه های ذخیره انرژی گرفته تا دیواره های بافت مصنوعی کمک می کند.

انتهای پیام/