PiFMによるポリマー界面研究

Molecular Vista

PiFM測定により、ポリマーの界面における各成分の混合状態を10nmスケールで検証できます。

中性子散乱は曲面ではありませんが、ポリマー界面の研究に使用できます。この例では、IR PiFMを用いて、マイクロレンズアレイ内のpDEGAとSDIB(硫黄系ポリマー)層間のポリマー界面を調べています。SDIBマイクロレンズアレイの劣化を防ぐため、iCVD反応器を用いてSDIB層にpDEGDAの薄層をコーティングします。物理的完全性を得るためには、浸透性をもつ界面が望ましいとされます。界面をより詳細に調べるため、サンプルをエポキシ樹脂で包み、PiFMイメージング用の薄片にミクロトームしました。
 

低速なイメージングで起こる熱ドリフトの影響なしに、高い空間分解能でポリマー界面を研究するために、64 x 64ピクセルのhyPIR画像(各ピクセルで1秒/スペクトル)を撮影しました。
 


インターフェイスは唐突なのか、それとも相互に浸透しているのか。

SDIB(1598cm-1)とpDEGA(1721cm-1)に関連する特徴的な波数でのpifm画像は、トポグラフィーや位相画像では明確な識別が難しいにもかかわらず、2つのポリマー成分を明確に識別している。

 

上の青、赤、緑のグラフは、pDEGMA、SDIB、エポキシ樹脂の1727、1678、1509波それぞれの光誘起力信号を示している。


インターフェースを横断するように19個のスペクトルが取得されました。各スペクトルは、前のスペクトルの位置から約12.5 nm離れています。樹脂とSDIBに関連するピークの高さを1275ピークと比較して、化学界面をマッピングしました(右端のグラフ)。 pDEGDAとSDIBが約100 nmの深さで相互に浸透していることがわかります。 これは、明確なpDEGDA層が観察されなかった100 nm以下のpDEGDA厚さのサンプルでの他のPiFM測定と一致しています。
 
Sample: Kookheon Char, Eui-tae Kim – Seoul National University

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