原子間力顕微鏡(AFM)のアサイラム リサーチ

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latexspheres_2.jpg
PMMAラテックス球晶
400nm PMMA ラテックス球晶で安定化した、メタクリル酸エマルジョン液滴のフラッシュキュアリングから作成したコロイドサムの凝集。50μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
イメージ提供:J. Benkoski氏のご好意によります。



biaxpolypro_2.jpg
二軸延伸ポリプロピレン
二軸延伸ポリプロピレン(薄く透明なプラスチック膜)のイメージ。3μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
提供:S. MacLaren氏(イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校)のご好意によります。
         


chia_2.jpg
修飾されたポリジメチルシロキサン(PDMS)表面
初めに、ポリアルデヒドデキストラン(DEX)をシラン化処理されたPDMSの修飾に用いました。DEXの付着後、ウシ免疫グロブリンMを蒸着させました。10μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
提供:M. Chia氏のご好意によります。
         


tire_2.jpg
ポリプロピレン
ポリプロピレンのサンプルの三次元形状像の上に重ねた位相チャンネル。1.6μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。 サンプル提供: L. Chen氏(オハイオ大学)のご好意によります。
         


polygilbert_2.jpg
生分解性ポリマー
生分解性ポリマーの位相イメージ。1.5μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
提供:G. Weissmuller氏(Jose Bonifacio大学財団)のご好意によります。
         


isotacticpolypropynene_2.jpg
アイソタクチックポリプロピレン
アイソタクチックポリプロピレン球晶の薄いブロック。45μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


polyethyleneoxide_2.jpg
ポリエチレンオキサイド
シリコン上にスピンコートしたポリエチレンオキサイド薄膜。15μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


polymerdeposits_2.jpg
蒸着ポリマー
マイクロスフィアのマスクを用いて多結晶金上に蒸着させたポリマー。液中コンタクトモードイメージ。2μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
サンプル提供:S. Park氏(テキサス工科大学)のご好意によります。
         


copolymerliquid_2.jpg
PHB/V球晶
室温で結晶化させた、ポリヒドロキシブチレート/バリレート(PHB/V)の半結晶球晶の一部。PHB/Vは生分解性を持つ微生物産生熱可塑性プラスチックです。イメージはデュアルACモードで、液中においてiDriveを使ってとっています。基本波位相イメージ(左)と2次モード振幅(右)。1.5μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
イメージ提供:J. Hobbs氏(シェフィールド大学)のご好意によります。
         


sebsthermal_2.jpg
SEBS
表面領域上の熱プロ―ビングイベントの3×6配列。左のイメージは形状像に重ねた、熱測定の前の位相(カラー)イメージです。右のイメージはプロ―ビング後のもので、SEBS材料における局所的な位相の変化および、高く持ち上がった部分における位相境界の“散開”が見えています。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


spherulite_2.jpg
PHB/V球晶
この動画は、室温で結晶化させたポリヒドロキシブチレート/バリレート球晶の全面の成長を示しています。一連の位相イメージは、柔らかい融解物と硬い結晶との機械的コントラストの違いを示しています。スキャンレート40Hz。1.5μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
サンプル提供:J. hobbs氏(シェフィールド大学)のご好意によります。
イメージのムービーはこちら
         


polymerx_2.jpg
ポリマー
90μmスキャン。5120×5120ピクセル。イメージをクリックすると、画像をズーミングできるページにとびます。
ポリマー提供:U. Maitra氏(インド理科大学院,バンガルール,インド)のご好意によります。
         


celgard_2.jpg
Celgard®
左:ハイトイメージ、右:位相イメージ。 Celgardは微多孔質で、繊維とラメラが交互になるような構造をもつ疎水性ポリプロピレン膜です。その性質(高い破裂/引張り強度、すぐれた気体輸送)により、酸素供給機として機能する医療用器具に使われています。CelgardはMembranaの登録商標です。1.4μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


ternaryblend_2.jpg
三元ポリマーの走査型熱顕微鏡像
重量比60%ポリプロピレン(PP)、20%ポリスチレン(PS)と20%ポリエチレン(PE)の三成分ブレンド上の走査型熱顕微鏡像。色の暗い部分がより高い熱伝導率を示しており、3つの構成要素は明確に区別がつきます。これらの熱伝導率の値から推測すると、PS(0.03 W/m*K)の楕円形の領域が最も明るく、PE(0.4 W/m*K)の円形の領域が最も暗く、周囲のマトリックスであるPP(0.12 W/m*K)がこれら2つの間にあります。MFP-3Dでとりました。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
サンプル提供:Dalia Yablon氏、Viktor Buccholz氏、Jean Grabowski氏およびAndy Tsou氏(Corporate Strategic Research, ExxonMobil Research and Engineering)のご好意によります。
         


latexrubberepoxy_2.jpg
ラテックス/エポキシ/ゴムからなるポリマーサンドイッチのAM-FMイメージング
AM-FMモードのそれぞれ1次と2次の共振でとったもので、(a)AM−ロスタンジェント、(b)FM−スティフネスのマップをそれぞれ示しています。(c)ロスタンジェントのヒストグラム、(d)スティフネスのヒストグラム。バルクのデータから予想されるように、ゴムおよびラテックスのロスタンジェントはエポキシよりも大きく、ロスタンジェントのヒストグラム(c)の中で明らかに分離しています(ラテックスは〜1.5、天然ゴムは〜2)。ラテックスおよびゴムのバルクモジュラスはかなり近く、それぞれ〜40MPaおよび43MPaです。値が近いにもかかわらず、2つの材料はスティフネスのヒストグラムで明確に分離しています(d)。 イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


RoughEpoxy-Viton_2.jpg
粗いエポキシ-バイトンの
高速弾性マッピング

5µmスキャン。Cypher AFMでイメージングを行いました。

a) 2Hz ラインスキャンレート - 2 分, 8 秒/イメージ

b) 20Hz ラインスキャンレート - 13 秒/イメージ

イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


AMFMCoffeeBag_2.jpg
パッケージ材料のAM-FM
市販のコーヒー包装袋のAM-FMイメージ。袋の切片はエポキシの薄い層(0.5mm)でコートし、断面をライカ・ミクロトームで切り出しました(-160℃,ダイヤモンドナイフで1mm/s)。明るい黄色の帯は、接合層(暗い紫色)によって、2つの防湿材の層(オレンジ色の層)にはり付いた、アルミニウムの層を示しています。共振周波数は、2次モード共振〜1.8MHz周辺で、〜2kHzの範囲でシフトします。30µmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


AM-FMRubber_2.jpg
バイトン/エポキシ/ラテックス・サンドイッチのAM-FM
2種類の高分子を識別したAM-FMイメージ。左側の高分子は比較的軟らかいラテックスです。右側の高分子はバイトン(VITON)プラスチックでより硬い物質です。2つの物質を接着するためにエポキシの薄層(中央)を使用しました。サンプルはライカ・ミクロトームで、-160℃、ダイヤモンドナイフで1mm/sで切りだし、イメージングのための平滑面を得ました。13µmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


AM-FMTernaryBlend_2.jpg
3成分ポリマーブレンドのAM-FMイメージ
AM-FM粘弾性マッピングモードでイメージングした、3成分ポリマーブレンド(ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン)。イメージはサンプルのスティフネス(剛性)を形状像に重ね合わせたものです。AM-FMイメージングにはCypher S AFMのblueDrive™フォトサーマルカンチレバー励振を使用しました。15µm スキャン。

サンプル提供:Dalia Yablon氏(エクソンモービル戦略研究所研究工学)。

イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


blueDrive-AMFM-PS-PCL-polymer_2.jpg
blueDriveフォトサーマル励振を使用したPS-PCLポリマーブレンドのAM-FMモジュラスマッピング
AM-FM粘弾性マッピングモードでイメージングした、3成分ポリマーブレンド(ポリマイカ上のポリスチレン(PS)/ポリカプロラクトン(PCL)ポリマー薄膜のAM-FM粘弾性マッピング。 イメージはCypher S AFMのblueDrivフォトサーマル励振の2Hzでとりました。スキャンサイズは5µm (左) および 2µm (右)

イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         
         

≫ブロック共重合体
         
sebsblue_2.jpg
SEBS
シリコンウェハー上にスピンコートさせたポリ(スチレン-(エチレン-r-ブタジエン)-スチレン)トリブロック共重合体(SEBS)。15μmスキャン。16+メガピクセルイメージ。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
サンプル提供:R. Segalman氏およびA. Hexemer氏(カリフォルニア大学サンタバーバラ校, Kramerグループ)のご好意によります。
         


leclerepolymer_2.jpg
ブロック共重合体ミセル
ブロック共重合体ミセルの単分子層。5μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
サンプル提供:P. Leclere氏(モンス=エノー大学, ベルギー)のご好意によります。
         


sebs_2.jpg
SEBS
シリコンウェハー上にスピンコートされたSEBS。三次元形状像の上に位相チャンネルを重ねました。2μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
サンプル提供:R. Segalman氏およびA. Hexemer氏(カリフォルニア大学サンタバーバラ校, Kramerグループ)のご好意によります。
イメージのムービーはこちら
         


m8_2.jpg
SEBS
シリコンウェハー上にスピンコートされたSEBS。三次元形状像の上に位相チャンネルを重ねました。2μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
サンプル提供:R. Segalman氏およびA. Hexemer氏(カリフォルニア大学サンタバーバラ校, Kramerグループ)のご好意によります。
イメージのムービーはこちら
         


drugparticles_2.jpg
薬剤粒子
ブロック共重合体に埋め込まれた薬剤粒子の位相イメージ。4μmスキャン。大きな粒子はポリマー中のマイクロドメイン構造を鋳型にしました。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
イメージ提供:M. K. McDermott氏(FDA)のご好意によります。
         


sebsorangelines_2.jpg
SEBS
形状像の上に重ねた位相イメージ。球のトップ(高い正曲率の領域)ではマイクロドメインパターンがランダムであり、その一方で規則的な縞模様が、曲率が負になる谷の部分で形成されています。4.5μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
提供:R. Segalman氏およびA. Hexemer氏(カリフォルニア大学サンタバーバラ校, Kramerグループ)のご好意によります。
         


digiqsebs_2.jpg
SEBS
デジタルQコントロールを使用した、SEBSブロック共重合体における強調された位相コントラスト。18μm スキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


blockcopolymer_2.jpg
ブロック共重合体
ブロック共重合体の8μm形状イメージ。Cypher AFMでとりました。
サンプル提供:Ioan Botiz氏およびSeth Darling氏(アルゴンヌ国立研究所ナノスケール研究センター)のご好意によります。
イメージをクリックすると、画像をズーミングできるページに飛びます。
         


lhmw_2.jpg
LHMWポリマーのACモード画像
ポリマーを -110℃でミクロトームし、大気中でカンチレバーAC240を使い、ACモードでイメージをとりました。このイメージは高さ信号で、解像度は4096×4096ピクセルです。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         
         
         
≫ポリマー加熱
         
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シンジオタクチックポリプロピレン
ポリヒーター™を用いて、160℃で融解させ、105℃で結晶化させたシンジオタクチックポリプロピレン。最初のイメージ(左)はおよそ冷却5分後のイメージです。残りのイメージは結晶化プロセスが起こってる静止画を示しています。(38分後、110分後、321分後)。80μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
イメージのムービーはこちら
         


m10_2.jpg
シンジオタクチックポリプロピレン
ポリヒーター™を用いて融解させた後の、シンジオタクチックポリプロピレン結晶化のビデオ。時間経過の動画は5時間20分に及び、その間、サンプルは160℃から105℃まで冷却されています。は80μmスキャン。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
イメージのムービーはこちら
         


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シンジオタクチックポリプロピレン
80℃でのシンジオタクチックポリプロピレン結晶イメージ。左:ハイトイメージ。右:位相イメージ。サンプルは160℃で融解させ、80℃まで冷却し結晶化させました。4μmスキャン。イメージをクリックすると、画像の拡大画像をご覧いただけます。
         


hotgrating_2.jpg
高分子回折格子
135℃での高分子回折格子の加熱。10μmスキャン。イメージをクリックすると、画像の拡大画像をご覧いただけます。
サンプル提供:Y. Kong氏(カリフォルニア大学アーバイン校)のご好意によります。
         


maclaren77_2.jpg
ポリ(L-グルタミン酸-β-ベンジル)
ガラス上のポリ(L-グルタミン酸-β-ベンジル)の結晶化。イメージをクリックすると、画像の拡大画像をご覧いただけます。
イメージ提供:S. McLaren氏(イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校)のご好意によります。
         


spp_2.jpg
シンジオタクチックポリプロピレン
115℃でのシンジオタクチックポリプロピレン結晶。
左:ハイトイメージ。右:位相イメージ。
サンプルは160℃で融解させ、その後115℃まで冷却し結晶化させました。15μmスキャン。イメージをクリックすると、画像の拡大画像をご覧いただけます。
         


ps-pmma_2.jpg
温度に起因するポリマーの形態変化
不活性アルゴンガス雰囲気化、およそ13分間、30s/フレームでとられた175℃でのPS-PMMA二元ブロック共重合体薄膜イメージ。ドットのように見える円柱状に立っている部分が面内ストライプを形成することから、時間とともに起こるポリマーの形態変化がわかります。
サンプル提供:Sibener研究室(シカゴ大学)のご好意によります。
イメージのムービーはこちら
         


sebshealing_2.jpg
温度に起因するPS-PMMAにおける
スクラッチの回復

PS-PMMAブロック共重合体の同領域での事前事後のイメージ。“前”のイメージはナノリソグラフィーで作った同心円のスクラッチを示しています。“後”のイメージはサンプルの温度を125℃まで上昇させた後の完全に回復されたポリマーを示しています。2μmスキャン。イメージをクリックすると、画像の拡大画像をご覧いただけます。
         


insulinfryingfigure_2.jpg
インシュリンファイバーの
サブゼプトリッター熱分解

(a) マイカ上に析出したインシュリンファイバーの1x2μm AC(タッピング)モードイメージ。イメージング後に、熱によるレバーの曲がりを補正し、低温熱サイクルを12x6アレイのポイントで行いました。これらの位置のいくつかは、イメージ(a)と(b)の中にカラーマーカーで示されています。(b) 同じ領域における、熱サイクル完了後のACモードイメージ。熱機械的な分解が生じたファイバー中で、多数の裂け目が見えています。(c) 熱サイクルに伴う、局所的な熱膨張(上のディフレクションプロット)および共鳴周波数シフト(下プロット)。カーブの色はカラーマーカーの位置を示しています。ファイバーの熱分解に伴う、共振周波数シフトカーブ中の明らかな信号に注目してください。ディフレクションカーブでは、同じ温度での明らかな応答は見えていません。熱サイクルの間に、探針がブロードになることがあるため、(a)から(b)の間で解像度の減少が見られます。熱サイクルは一定の負荷で行われ、レバーの熱による曲がりも補正されているので、共鳴シフトは、単に機械的な影響というよりも、主に熱分解の効果だと考えられます。イメージをクリックすると、拡大画像をご覧いただけます。
         


ポリスチレン/ポリプロピレン中のポリプロピレンの再結晶化
ポリスチレン(PS)およびポリプロピレン(PP)のブレンドを、シンジオタクチックPPを融解するために140℃に加熱し、その後一定の割合で冷却し、毎分1フレームでイメージングを行いました。サンプルが冷えるにつれ、連続PP層はまず最初に核を作り、その後、部分的に配列した半結晶領域を形成します。領域のいくつかは、PSの球状ドメインの上に形成されます。Cypher ES AFMで、スキャンサイズ4µmでとりました。イメージをクリックすると、動画をご覧いただけます。
         


形状記憶ポリマーのアニーリング
動画は、ポリスチレン(PS)微粒子形状のアニーリング中の回復状況を示しています。MFP-3Dのタッピングモードを使用してイメージングを行いました。スキャンサイズは15 µm。PS粒子を高温、高圧ナノインプリント・リソグラフィ(NIL)プロセスで平坦に成形し、その後、薄く金コートを施しました。動画は粒子を80℃まで加熱したところから開始しています。温度を102℃に急速に上昇させ、それから3時間かけて徐々に110℃まで上げました。アニーリングの間、粒子の直径は減少して高さが増加し、NIL前のもともとの球状体に回復しました。表面にしわが出ていますが、これは回復のダイナミックスや解放歪エネルギーの情報を提供しています。マイクロスケールおよびナノスケールのポリマーのこうしたアプリケーションには、ポリマー粒子や薬物送達や電子パッケージが含まれます。形状記憶効果を組み込めば、そのアプリケーションはもっと増えます。データ提供:Jason Killgore氏 (NIST) および Lewis Cox氏 (コロラド-ボールダー大学)。L.M. Cox, J.P. Killgore, Z. Li, Z. Zhang, D.C. Hurley, J. Xiao, and Y. Ding, Adv. Mater. 26, 899 (2013)より改編。イメージをクリックすると、動画をご覧いただけます。
         


sPP-PSポリマー膜の
融解および再結晶化

この動画は、温度の変化に対してイメージングした、シンジオタクティック・ポリプロピレン(sPP)およびポリスチレン(PS)から成るポリマー薄膜を示しています。Cypher ES AFMでblueDriveフォトサーマル励振を使用してとりました。スキャンサイズは3 µm。位相データチャンネルで示しているのは、コントラストが最もよく表れる理由からです。円形の孤立したドメインはPSで、それらを囲んでいる連続マトリックスはsPPです。sPPの融解温度は〜130-170℃で、PSの融解温度は〜240℃であることにご留意ください。動画はサンプルの温度が〜60℃から開始しています。その後、〜135℃まで徐々に加熱し、その間、PPの微結晶が融解し、さらにサイズが小さくなり、そして融解層が形成されていくところが観察できています。融解における微結晶の高い運動が実際に見えます。sPPが完全に融解する前に加熱を停止し、その後サンプルは徐々に冷されます。残留した微結晶は核形成サイトの働きをし、再結晶化して成長します。いったん温度が60℃に戻ると、より大きな特徴が現れるのが見えます。もしsPPが完全に融解した場合は、再結晶化はかなり異なる形で起こることにご留意ください。このケースはこちらの動画でご覧いただけます。
イメージをクリックすると、動画をご覧いただけます。