پراکنش و میکروسکوپی پلیمرها
پراکنش نور، اشعه ایکس و نوترون ابعاد زنجیره، بلورینگی و نانوساختار را بررسی میکند، در حالی که میکروسکوپی مستقیماً مورفولوژی پلیمر را تصویربرداری میکند و در مجموع ساختار را از زنجیره منفرد تا توده حل و فصل مینماید.
Definition
پراکنش و میکروسکوپی پلیمرها روشهای شناسایی هستند که از انحراف تابش (نور، اشعه ایکس، نوترون) یا تصویربرداری مستقیم برای تعیین ابعاد زنجیره، درجه و هندسه نظم بلورین و مورفولوژی جامدات و مخلوطهای پلیمری استفاده میکنند.
Scope
این موضوع شامل پراکنش نور ایستا و پویا برای جرم مولی، شعاع ژیراسیون و نفوذ؛ پراکنش اشعه ایکس با زاویه کوچک و بزرگ برای بلورینگی و فاصله لایهای؛ پراکنش نوترون با زاویه کوچک با برچسبگذاری دوتریوم برای ابعاد تکزنجیرهای در مذاب؛ و میکروسکوپی نوری و الکترونی برای اسفرولیتها، مورفولوژی فاز و نانوساختارهای کوپلیمرهای بلوکی است.
Core questions
- چگونه پراکنش نور ایستا جرم مولی مطلق و شعاع ژیراسیون را ارائه میدهد؟
- پراکنش اشعه ایکس با زاویه کوچک و بزرگ چه چیزی را در مورد نظم بلورین آشکار میکند؟
- چرا پراکنش نوترون با برچسبگذاری دوتریوم به طور منحصر به فردی قادر به اندازهگیری ابعاد تکزنجیرهای در توده است؟
- میکروسکوپی چگونه اسفرولیتها، فازها و نانوساختارها را تجسم میکند؟
Key theories
- پراکنش نور ایستا (تحلیل زیم)
- وابستگی زاویهای و غلظتی شدت پراکنده شده، که با روش زیم تحلیل میشود، جرم مولی میانگین وزنی، شعاع ژیراسیون و ضریب ویریال دوم را بدون کالیبراسیون به دست میدهد.
- تغییر کنتراست در پراکنش نوترون
- از آنجا که دوتریوم و هیدروژن نوترونها را بسیار متفاوت پراکنده میکنند، کسر کوچکی از زنجیرههای برچسبگذاری شده با دوتریوم در یک ماتریس هیدروژنی میتوانند به صورت جداگانه دیده شوند، که امکان اندازهگیری ابعاد یک زنجیره منفرد را در حالت آمورف توده فراهم میکند و آمار زنجیره گاوسی را تأیید مینماید.
Mechanisms
پراکنش نور ایستا شدت را در مقابل زاویه و غلظت اندازهگیری میکند تا جرم مولی مطلق و اندازه زنجیره را استخراج کند، در حالی که پراکنش نور پویا نوسانات شدت را اندازهگیری میکند تا ضرایب نفوذ و شعاعهای هیدرودینامیکی را ارائه دهد. پراکنش اشعه ایکس در زوایای بزرگ سلولهای واحد بلورین و درجه بلورینگی را تفکیک میکند و در زوایای کوچک فواصل لایهای و تناوبهای نانوفاز را تفکیک میکند. پراکنش نوترون از کنتراست هیدروژن-دوتریوم برای جداسازی زنجیرههای برچسبگذاری شده منفرد استفاده میکند و تأیید میکند که زنجیرهها در مذاب ابعاد کلاف تصادفی را به خود میگیرند. میکروسکوپی نوری تحت پولاریزرهای متقاطع اسفرولیتها را آشکار میکند و میکروسکوپی الکترونی مورفولوژی فاز و نانوساختارهای خودآرا را تصویربرداری میکند.
Clinical relevance
این روشها حقایق ساختاری پشت خواص را ارائه میدهند: جرم مولی مطلق و ابعاد زنجیره سایر تکنیکها را تأیید میکنند؛ بلورینگی و فاصله لایهای سختی و رفتار مانع را توضیح میدهند؛ و تصویربرداری مورفولوژی طراحی مخلوطهای سختشده، فیلمهای قابل تنفس و مواد کوپلیمر بلوکی نانوساختار برای غشاها و لیتوگرافی را هدایت میکند.
History
نظریه پراکنش نور برای ماکرومولکولها توسط دبی و زیم در دهه 1940 توسعه یافت و جرمهای مولی مطلق را ارائه داد؛ از دهه 1970 پراکنش نوترون با زاویه کوچک با برچسبگذاری دوتریوم، که با ایدههای مقیاسبندی دو ژن تفسیر شد، تأیید کرد که زنجیرههای مذاب کلافهای تصادفی هستند، در حالی که پراکنش اشعه ایکس و میکروسکوپی الکترونی مورفولوژیهای بلورین و جدایش فازی را روشن کردند.
Key figures
- Peter Debye
- Bruno Zimm
- Pierre-Gilles de Gennes
Related topics
Seminal works
- hiemenz2007
- sperling2006
Frequently asked questions
- چرا پراکنش نور یک روش مطلق نامیده میشود؟
- این روش جرم مولی میانگین وزنی و شعاع ژیراسیون را مستقیماً از پراکنش اندازهگیری شده و ثابتهای نوری شناخته شده، بدون کالیبراسیون در برابر استانداردهای مرجع، به دست میدهد و آن را به معیاری برای تکنیکهای نسبی تبدیل میکند.
- چگونه میتوان یک زنجیره منفرد را در داخل یک پلیمر جامد اندازهگیری کرد؟
- نوترونها از هیدروژن و دوتریوم بسیار متفاوت پراکنده میشوند. با مخلوط کردن چند زنجیره برچسبگذاری شده با دوتریوم در یک ماتریس معمولی حاوی هیدروژن، آن زنجیرههای برچسبگذاری شده برجسته میشوند، بنابراین اندازه آنها حتی در توده متراکم نیز قابل اندازهگیری است.