高分子研究
他の材料に比べて堅牢で、環境にやさしく、費用対効果に優れているという性質から、ポリマーは研究と製造の分野でユビキタスな存在となっています。ポリマーの表面にはミクロなスケールでの不均一性が存在し、それが環境下での接着性、濡れ性、摩耗性、劣化などの特性に影響を与えることがあります。原子間力顕微鏡は、ポリマーの特性を評価するための好ましい手法となっています。いくつかの利点は、分析中に真空を使用したり、試料を導電性のカバーで覆ったりする必要がないこと、また、原子分解能で高さや粗さを直接測定できることです。さらに、AFM法では、異なるポリマーフィルムの形態、微細構造、結晶性を特性化するために、試料の複雑な処理を事前に行う必要がありません。
Bruker AFMは、TappingMode（組成マッピング、動的挙動の高速スキャニング）と独自開発のPeakForce Tapping®（最高分解能のイメージング、定量的な特性マッピング）により、ナノメートル分解能でポリマーの非破壊その場イメージングを可能にします。これらの技術をはじめとするナノスケールの特性評価技術は、構造の長さスケールの全範囲をカバーしています。
- 分子配置/欠陥
- フィブリル、ラメラ、ブラシ
- インターフェーズ、相分離ドメイン
高解像度コンポジションマッピング
成分や多相のナノスケール分布は、ポリマーの機能にとって非常に重要です。物理的AFMチップとサンプルの相互作用により、複数のサンプル特性の同時検出が可能になります。TappingMode位相イメージングは、材料特性の違いに基づいた定性的な組成マッピングを提供します。ブルカーのAFMは、以下のような詳細な特性評価を可能にします。
- 非晶質、結晶性、中形領域
- ポリマーブレンド中のナノドメイン
- 相分離コポリマー
- ポリマー複合材料におけるナノフィラー
動的挙動とプロセスのその場観察
ポリマーのダイナミクスは、固有の熱的挙動から環境との相互作用まで多岐にわたります。構造変化を直接観察することで、ポリマーが支配する重要なメカニズムや動力学についての洞察を得ることができます。
- 結晶化/融解
- 分解/分解
- チェーンとブラシの順序付け
- ラメラ形成
チップスキャン方式のFastScan AFMは、サンプルサイズや環境に依存しないリアルタイムかつ実空間での動的挙動の高速TappingModeイメージングを可能にします。
困難な高分子構造のナノスケールイメージング
ブラシ構造、鎖のパッキング、分子/点欠陥などのポリマーの特定の特徴は、画像化が困難である。これらの分子構造やメソスケール構造を解明するには、イメージング力を直接制御することが重要です。PeakForce Tapping は、100 pN 未満の力で制御することで、最も困難なサンプルであっても最高分解能のイメージングを実現します。この技術はトポグラフィーと同時に機械的特性をマッピングするため、この独自の技術を使用することで、包括的な理解がはるかに容易になります。
定量的弾性係数マッピング
重要なポリマー材料の機械的性能:
- 製剤/ブレンドの最適化
- 処理条件の管理
- 製品寿命の評価
顕微鏡組織では、相間や界面のヤング率と剛性の特性評価が必要です。 PeakForce QNM® はナノメートル分解能の定量的な弾性率マッピングを提供し、ポリマーの特性評価をより簡単かつ効率的に行うことを可能にします。
定量的な粘弾性測定
ポリマーの粘弾性特性は、防汚コーティング、温度依存性の要求に至るまで、様々なアプリケーションのメインテーマとなっています。マクロスケールの特性は、ナノスケールの構造、例えばインターフェーズ、界面、ドメインなどに支配されています。粘弾性の挙動を完全に理解するためには、時間-温度の重ね合わせが必要です。
ブルカーの AFM-nDMAモード は、貯蔵弾性率や損失弾性率、損失正接（接着とは別に）を含む完全に定量的な粘弾性特性マッピングを提供します。レオロジー温度と周波数範囲は、ナノスケールでのマスターカーブ構築を可能にします。
有機半導体の分子伝導性マッピング
導電性ポリマーは、多くの電子用途(例えば、有機光起電力)に使用されています。有機半導体の電荷輸送特性とキャリアモビリティは、構造秩序のレベルに直接関係しています。複数の長さのスケールで導電経路をマッピングする機能は、効率を向上させる鍵です。 PeakForce-TUNA は、デリケートなサンプルを傷つけることなく、分子分解能で定量的な導電性マップを作成することができます。この技術により、研究者はトポグラフィーとナノメカニクス特性を直接かつ確実に相関させることができるようになりました。
