Kính hiển vi lực nguyên tử phân tích nhựa nano

Kính hiển vi lực nguyên tử (Atomic force microscopy – AFM) cung cấp một giải pháp tiềm năng để phân tích nhựa nano mà không cần kim loại hóa bề mặt. Không giống như các kính hiển vi khác, AFM hoạt động theo một nguyên tắc mới. Nó sử dụng một đầu dẫn điện cứng được gắn vào một công cụ đúc hẫng (một chùm dài có đầu nằm ở đỉnh) tương tác với mẫu trong quá trình đo. Công cụ đúc hẫng di chuyển trên bề mặt mẫu theo ba chiều bằng cơ chế áp điện (quá trình sử dụng các tinh thể để chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện hoặc ngược lại). Tương tác đầu tip-mẫu có thể được kiểm soát để duy trì lực và độ cao, cung cấp thông tin về cường độ tương tác của mẫu hoặc các biến thể về độ cao. Một hệ thống quang học phát hiện các dao động của công cụ đúc hẫng (sự thay đổi lặp đi lặp lại hoặc định kỳ, thường là theo thời gian, của một phép đo nào đó về một giá trị trung tâm (thường là một điểm cân bằng) hoặc giữa hai hay nhiều trạng thái khác nhau), tái tạo lại hình ảnh của mẫu dựa trên chuyển động tương đối và khoảng cách tip-mẫu.

AFM có thể được sử dụng ở chế độ tiếp xúc (trong đó đầu tiếp xúc vật lý với mẫu) hoặc chế độ không tiếp xúc (trong đó đầu vẫn cách bề mặt mẫu vài nanomet). Một chế độ khác là chế độ nhấn, cung cấp độ phân giải cao nhưng yêu cầu cần gạt có hằng số đàn hồi cao.

AFM sử dụng nhiều lực khác nhau, chẳng hạn như Van der Waals, tĩnh điện, từ tính, mao dẫn và lực ma sát để tạo ra hình ảnh. Nó đã được áp dụng rộng rãi trong việc mô tả các mẫu có kích thước nano, cung cấp các đặc tính bổ sung ngoài kính hiển vi điện tử quét (SEM).

AFM mang lại một số lợi thế, bao gồm hình ảnh có độ phân giải cao, bảo quản bề mặt mẫu, tính phù hợp với các polyme không dẫn điện như vi nhựa và hình ảnh 3D trực tiếp của các bề mặt polyme. AFM cho phép cả phép đo định lượng độ nhám bề mặt và phân tích định tính thông qua hình ảnh vi nhựa có độ phân giải ở cấp độ nano. Một lợi thế đáng chú ý của AFM là độ phân giải quét đặc biệt của nó ở ba chiều, đạt được độ phân giải tốt cỡ ≤1 nm, tùy thuộc vào kích thước của đầu công xôn. Khả năng có độ phân giải cao này cho phép kiểm tra kỹ lưỡng cấu trúc bề mặt vật lý của vi nhựa, mở rộng phạm vi phân tích chưa được khám phá trước đây. Hơn nữa, AFM vượt qua kính hiển vi điện tử quét (SEM) ở khả năng quét ba chiều ở cùng mức độ phân giải. Do đó, AFM được thực hiện trong việc phát hiện những thay đổi chi tiết hơn về độ nhám bề mặt. Tuy nhiên, AFM cũng có những hạn chế, chẳng hạn như dễ bị nhiễm bẩn bên ngoài và khả năng hình thành vật giả trong quá trình tương tác với mẫu. Để khắc phục những hạn chế này, AFM có thể được kết hợp với các kỹ thuật phân tích khác (1, 2).

Danh mục tài liệu tham khảo:
1. Won Joon Shim et al., 2017, “Identification methods in microplastic analysis: a review”, Anal. Methods, 2017, 9, 1384
2. Mariano S, Tacconi S, Fidaleo M, Rossi M and Dini L, 2021, “Micro and Nanoplastics Identification: Classic Methods and Innovative Detection Techniques”, Front. Toxicol. 3:636640. doi: 10.3389/ftox.2021.636640

Tác giả: Moe Thazin Shwe, Cộng sự nghiên cứu của SOLEN – Thành viên hội đồng IPC
Edited by: Hendra WINASTU, Cộng sự chính của SOLEN – Điều phối viên hội đồng IPC
Ngày: 2/6/2023
Bài báo số: SOLEN-IPC-0019

Xem thêm các bài báo từ Chương trình IPC

Bao bì dược phẩm

Nguồn hình ảnh: https://www.ipharmachine.com/blister-packaging-process Hiện nay, các vấn đề an ninh lương thực và

15
Th5

Hydro

Hydro Hydro là gì? Hydro(H2), nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn, là một

11
Th4

Năng lượng địa nhiệt

Hình ảnh: Puhagan geothermal plant.jpg – Wikimedia Commons Tại sao lại là địa nhiệt?

11
Th3

Năng lượng mặt trời

Dự án quang điện mặt trời nổi Cirata (PV) (Ảnh: JinkoSolar, trích dẫn từ: https://taiyangnews.info/se-asias-largest-floating-solar-plant-inaugurated/)

22
Th1