Chất chống oxy hóa cải thiện hình ảnh kích thước nano của Polyme

Enrique Gomez, giáo sư kỹ thuật hóa học, khoa học và kỹ thuật vật liệu, dẫn dắt các nhà nghiên cứu của Penn State thực hiện ý tưởng trên để ngăn ngừa thiệt hại hình ảnh đối với các polyme dẫn điện bao gồm các thiết bị điện tử mềm, chẳng hạn như pin mặt trời hữu cơ, bóng bán dẫn hữu cơ, thiết bị điện tử sinh học và điện tử linh hoạt. Các nhà nghiên cứu đã công bố phát hiện của họ trên Nature Communications vào ngày 8 tháng 1.

Theo Gomez, việc thiết lập các cấu trúc của polyme dẫn điện là rất quan trọng để phát triển các vật liệu này hơn nữa và cho phép thương mại hóa các thiết bị điện tử phần mềm — nhưng hình ảnh thực tế có thể gây ra thiệt hại làm hạn chế những hiểu biết và khám phá của các nhà nghiên cứu.

Gomez nói: "Hóa ra chất chống oxy hóa, giống như những chất bạn tìm thấy trong quả mọng, không chỉ tốt cho bạn mà còn tốt cho kính hiển vi polymer".

Chỉ có thể chụp ảnh Polyme đến một điểm nhất định bằng kính hiển vi điện tử truyền qua có độ phân giải cao (HRTEM) bởi vì sử dụng bắn phá của các điện tử để tạo hình ảnh làm vỡ mẫu

Các nhà nghiên cứu đã thử thiệt hại này với mục tiêu xác định nguyên nhân cơ bản của nó. Họ phát hiện ra chùm điện tử HRTEM tạo ra các gốc tự do làm suy giảm cấu trúc phân tử của mẫu. Việc đưa hydroxytoluene được butyl hóa, thường sử dụng một chất chống oxy hóa làm phụ gia thực phẩm, vào mẫu polyme đã ngăn chặn thiệt hại này và giải trừ khó khăn vướng mắc khác về điều kiện hình ảnh - nhiệt độ.

Đồng tác giả bài báo Brooke Kuei, tiến sĩ về khoa học và kỹ thuật vật liệu tại trường Đại học Khoa học Trái đất và Khoáng sản bang Penn, cho biết: “Cho đến nay, chiến lược chính để giảm thiểu thiệt hại polyme là chụp ảnh ở nhiệt độ rất thấp. Công trình của chúng tôi chứng minh rằng tác hại của chùm tia có thể được giảm thiểu với việc bổ sung các chất chống oxy hóa ở nhiệt độ phòng".

Mặc dù các nhà nghiên cứu không thử nghiệm định lượng giới hạn độ phân giải từ phương pháp này, nhưng họ có thể hình dung ra polyme ở độ phân giải 3,6 angstrom, một cải tiến so với độ phân giải 16 angstrom trước đó của họ. Để so sánh, angstrom có ​​chiều rộng bằng một phần triệu sợi tóc người.

Tạo thành polyme từ các chuỗi phân tử nằm chồng lên nhau. Khoảng cách được chụp ảnh trước đây của 16 angstrom là khoảng cách giữa các chuỗi, nhưng hình ảnh ở 3,6 angstrom cho phép các nhà nghiên cứu hình dung ra các mô hình tiếp xúc gần nhau dọc theo chuỗi. Đối với kiểm tra polyme dẫn điện trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu có thể theo dõi hướng di chuyển của các electron. Theo Gomez, điều này cho phép họ hiểu rõ hơn về cấu trúc dẫn điện trong polyme.

Gomez cho biết: “Chủ yếu về sự tiến bộ này trong kính hiển vi polyme là hiểu được các nguyên tắc cơ bản về cách thức hư hỏng xảy ra trong các polyme này. Tiến bộ công nghệ này hy vọng sẽ giúp dẫn đến thế hệ polyme hữu cơ tiếp theo".

Penn State

Bình Minh dịch

Nguồn: Lab Manager – Hoa Kỳ