بهبود فناوری‌های نانوتولید با استفاده از طیف‌سنجی مادون قرمز

گروهی از محققان آمریکایی ابزار تشخیصی جدیدی با عنوان طیف‌سنجی مادون قرمز مبتنی بر میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM-IR) ارائه داده‌اند که می‌تواند از فناوری‌های پیشرفته نانوتولید حمایت کند.

شناسایی مواد مبتنی بر فناوری نانو امکان
آنالیز شیمیایی نانوتولید را که بسیار ضروری است، فراهم می‌آورد.

یکی از دست‌آوردهای کلیدی عصر نانوفناوری، توسعه فناوری‌های تولید است که
می‌توانند با استفاده از چندین ماده، نانوساختارها را شکل دهند. این
یکپارچه‌سازی نانومقیاس مواد کامپوزیتی امکان ایجاد نوآوری‌های مختلف را در
عرصه ابزارهای الکترونیکی، پیل‌های خورشیدی و روش‌های تشخیص پزشکی فراهم
آورده است.

با وجودی که جهش‌های زیادی در حوزه نانوتولید حاصل شده است، پیشرفت‌های
ایجاد شده در زمینه فناوری‌های اندازه‌گیری که می‌توانند اطلاعات دقیقی
درباره نانوساختارهای تولید شده از مواد مختلف را ارائه دهند، بسیار کمتر
بوده است.

حال محققان دانشگاه ایلینویز و شرکت Anasys Instruments ابزار تشخیصی جدیدی
ارائه داده‌اند که می‌تواند از فناوری‌های پیشرفته نانوتولید حمایت کند.

ویلیام کینگ، استاد دانشکده علوم و مهندسی مکانیک می‌گوید: «ما از طیف‌سنجی
مادون قرمز مبتنی بر میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM-IR) برای تعیین مشخصات
نانوساختارهای پلیمری و سامانه‌های متشکل از نانوساختارهای پلیمری یکپارچه
استفاده کرده‌ایم. در این تحقیق توانستیم خطوط پلیمری به کوچکی ۱۰۰ نانومتر
را از نظر شیمیایی آنالیز کنیم. همچنین با استفاده از طیف‌های جذبی مادون
قرمز حاصل از این روش جدید، امکان شناسایی دقیق پلیمرهای نانوالگودهی شده
به‌وجود می‌آید».

در روش AFM-IR، یک لیزر مادون قرمز پالسی سریع روی یک نمونه بسیار نازک
تابانده می‌شود؛ نمونه مورد نظر نور مادون قرمز را جذب کرده و دچار انبساط
سریع ترمومکانیکی می‌گردد. یک نوک AFM که در تماس با نانوساختار پلیمری
قرار دارد، در پاسخ به این انبساط مرتعش شده و این ارتعاش توسط AFM اندازه
گرفته می‌شود.

 

 
 
کریگ پراتر، مدیر ارشد بخش فناوری شرکت
Anasys Instruments و یکی دیگر از محققان این کار می‌گوید: «با وجودی که
متخصصان نانوفناوری علاقه‌مند به تولید نانوساختارهای یکپارچه و ادغام‌شده
هستند، اما فقدان ابزارهای مناسب برای شناسایی ترکیب این ساختارها در مقیاس
نانو، کار آنها را محدود کرده است. قابلیت منحصر به‌فرد روش AFM-IR، تهیه
هم‌زمان نقشه‌های نانومقیاس مورفولوژیکی و انجام آنالیز شیمیایی در مقیاس
نانومتری است».

هزینه این تحقیق توسط آژانس پروژه‌های تحقیقات دفاعی پیشرفته، دفتر تحقیقات
علمی نیروی هوایی و وزارت انرژی آمریکا تأمین شده است. جزئیات این کار در
مقاله‌ای با عنوان:

“Nanometer-Scale Infrared Spectroscopy of Heterogeneous Polymer
Nanostructures Fabricated by Tip-Based Nanofabrication”

در مجله ACS Nano منتشر شده است.