Высокоскоростная атомно-силовая микроскопия в сочетании с системой лазерного облучения для наблюдения in-situ в реальном времени за процессом деформации азополимера. Фото: Университет Осаки.
Расширение нашего научного понимания часто сводится к тому, чтобы как можно ближе взглянуть на то, что происходит. Теперь исследователи из Японии наблюдали наномасштаб поведение азополимерных пленок при инициировании их лазерным светом.
В исследовании, недавно опубликованном в Нано-буквы Исследователи из Университета Осаки использовали высокоскоростную атомно-силовую микроскопию с зондовым сканированием (HS-AFM) в сочетании с оптическим микроскопом для создания фильмов по мере изменения полимерных пленок.
Значение азополимеров
Азополимеры являются фотоактивными материалами, то есть они претерпевают изменения под воздействием света. В частности, свет меняет их химическую структуру, что приводит к изменению поверхности пленок. Это делает их интересными для таких приложений, как оптическое хранение данных и обеспечение движения, вызываемого светом.
Возможность инициировать эти изменения с помощью сфокусированного лазерного луча во время захвата изображений называется на месте измерение.
Инновации в методах измерений
«Обычно изменения в полимерных пленках исследуют, подвергая их обработке, например, облучению светом, а затем проводят измерения или наблюдения. Однако это дает ограниченную информацию», — объясняет ведущий автор исследования Кейши Ян. «Использование установки HS-AFM, включающей инвертированный оптический микроскоп с лазером, позволило нам вызвать изменения в азополимерных пленках, наблюдая их в режиме реального времени с высоким пространственно-временным разрешением».
(а) Обзор высокоскоростной атомно-силовой микроскопии, интегрированной с системой лазерного облучения. (б) Изображения деформации азополимера, полученные с помощью высокоскоростного атомно-силового микроскопа. Фото: Американское химическое общество.
Измерения HS-AFM позволили отследить динамические изменения поверхностей полимерных пленок в фильмах с двумя кадрами в секунду. Также было обнаружено, что направление используемого поляризованного света влияет на конечный рисунок поверхности.
Дальнейшее расследование с использованием на месте Ожидается, что этот подход приведет к глубокому пониманию механизма деформации азополимеров под воздействием света, что позволит максимально раскрыть потенциал этих материалов.
«Мы продемонстрировали нашу технику наблюдения за деформацией полимерной пленки», — говорит старший автор исследования Такаюки Умакоси. «Однако при этом мы продемонстрировали потенциал сочетания HS-AFM с зондовым сканированием и лазерного источника для использования в материаловедении и физической химии».
Материалы и процессы, реагирующие на свет, важны в широком спектре областей химии и биологии, включая зондирование, визуализацию и наномедицину. на месте Этот метод дает возможность углубить понимание и максимизировать потенциал, и, следовательно, ожидается, что он будет применяться к различным оптическим устройствам.
Ссылка: «Наблюдение in situ фотоиндуцированных наномасштабных движений азополимеров с использованием высокоскоростной атомно-силовой микроскопии в сочетании с инвертированным оптическим микроскопом», авторы: Кейши Ян, Фэн-Юэ Чан, Хироки Ватанабэ, Синго Ёсиока, Ясуси Иноуе, Такаюки Учихаши , Хидекадзу Иситоби, Прабхат Верма и Такаюки Умакоси, 26 февраля 2024 г., Нано-буквы.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c04877.
Исследование финансировалось Японским обществом содействия науке и Министерством образования, культуры, спорта, науки и технологий.