AFMマテリアルズジャーナルクラブ

原子間力顕微鏡によるナノスケールDMA:ナノ構造高分子材料の粘弾性特性を測定する新しい方法

ベデ・ピッテンガー、セルゲイ・オセチンスキー、ダリア・ヤブロン、トーマス・ミューラー

資料誌

本稿では、材料の粘弾性特性を特徴付けるための新しいAFMベースの手法であるAFM-nDMAについて紹介する。バルク粘弾性測定は、ポリマー複合材料、ブレンド、多層などの異種材料の構造特性関係を確立する際に日常的に行われます。しかし、材料R&Dは、バルクに存在しないナノサイズの部分を含む、または他の成分の近接性の影響を受ける特性を有する複合材料を生成することがよくあります。AFMは、これらの材料の局所的特性を調べるのに必要な分解能と力感度を有するが、従来のAFMベースのアプローチは、難しいキャリブレーション、不十分な測定周波数、およびチップ-サンプル相互作用の不十分なモデリングによって妨げられている。

バルクサンプルの粘弾性特性を測定する際に、AFM-nDMA測定値とバルクDMAで収集されたものとの間で優れた一致が得られました。AFM-nDMAは、明確に定義された周波数と温度での貯蔵および損失係数のスペクトルを提供するので、AFMデータから時間温度重ね合わせによって粘弾性マスター曲線を生成することが可能であった。貯蔵弾性率と損失接線マッピングと同位スペクトルも2つのポリマーブレンドについて調査され、バルク測定にアクセスできない微視的領域内の特性変動の測定を実証した。