ファイバーポリマーのPiFMイメージング

Molecular Vista

ナノ結晶セルロース(NCC)をポリアクリロニトリル(PAN)繊維に組み込むと、PAN繊維の引張特性が変化します。 PANファイバー上のNCCの分布を識別することを目的としてPiFM測定しました。

ナノ結晶セルロース(NCC)をポリアクリロニトリル(PAN)繊維に組み込むと、PAN繊維の引張特性が変化します。 PANファイバー上のNCCの分布を識別することを目的としてPiFM測定しました。
 

 
NCCに関連するピークは、純粋なNCCサンプルのPiFMスペクトルを取得することにより取得されます。 ガラス基板と比較したNCCピークが明確に識別されています。 これらのピークは、PAN-NCCサンプルから取得したhyPIR画像から微妙な特徴を引き出すために使用されます。 ピークの強度は、強い(1034、1059、1273 cm-1)、中程度(1103 cm-1)、弱い(1167、1212、1323 cm-1)であることに注意してください。
 

 
PAN-NCCサンプルのPiFMスペクトルは、強いPANピークを明確に識別します。
 

 
NCCピークに関連付けられていない波数(946 cm-1)でPiFMイメージングを行うと、NCCはガラス基板よりも暗く表示されますが、NCCピークに関連付けられた波数(1260 cm-1)でPiFM測定をすると、NCCの分布がトポグラフィと対応しています。
 

 
上の画像は、各イメージ内に示されている波数でのPiFM強度マップを示しており、NCCおよびPANピークに関連付けられています。見やすさのために、カラースケール(PiFM信号の強度)を操作しています。1034、1059、1271 cm-1のNCCピークと、1465、1738cm-1のPANピークは同じPiFM強度レンジで表示されています。1034 cm-1および1059 cm-1の画像は、非常に強い基質信号に対して横方向に入っている繊維を示していますが、1465 cm-1および1738 cm-1の画像は基質全体よりも繊維全体が非常に明るく表示しています。また、1103 cm-1の画像は、最大強度を200に下げたときのPiFMの特徴を示しています。1271 cm-1では、基板とファイバ全体のPiFM信号は、他のNCCピークで観測されるより明るい水平の特徴を除いて、ほぼ同様の強度で表示されます(ページ上部のスペクトルに基づいて予想されるように、ガラス基板とNCCの両方で1273 cm-1にピークを示しますが、NCCの方が強いと考えられます)。弱いNCCピーク(1167および1324 cm-1)では、最大強度を150に下げて、ファイバー内の構造に注目します。純粋なPANピーク(1465および1738 cm-1)では、ファイバー全体がPiFM信号でほぼ均一である(NCCピークで観測される強い水平方向の特徴がない)ことを考えると、NCCで観測される、PAN-NCCファイバー上のNCCの分布を示していると考えられます。
 

 
PiFM信号をトポグラフィーに重ね合わせるこれらの2つの画像は、NCCピークのPiFM信号がトポグラフィの尾根部に関連付けられているのに対し、PANピークにはそのような相関がないことを示しています(もしあれば、1463 cm-1のPiFM信号の逆相関がありますは尾根でわずかに低くなります)。

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