Yazarlar bu teknik için ilk fikir yardım için James A. Forrest kabul etmek istiyorum. 26 Bu çalışma Pennsylvania Üniversitesi fon tarafından desteklenen ve kısmen hiçbir ödül altında Ulusal Bilim Vakfı MRSEC programı tarafından desteklenmiştir. DMR-11- Pennsylvania Üniversitesi&#39;nde 20.901.

1. Film hazırlanması <ol><li> Polistiren 0.04 g tartılır ve bir 30 ml şişe içine yerleştirin. </li><li> Şişe içine tolüen 2 g tartılır. Toluen içinde polistirenin ağırlık çözeltisi bir% 2, yaklaşık 100 nm&#39;lik bir filmi elde edilir. </li><li> Çözelti oturmak O / N tamamen polistiren çözülür ve çözümleri yerleşmek izin edelim. </li><li> Bir Spin Coater üzerine 1 cm x 1 cm Silikon (Si) gofret yerleştirin. </li><li> 45 saniye boyunca 8000 rpm&#39;de gofret dönerler. Bu eğirme olsa da, iplik gofret tolüen yaklaşık 1 ml bırakın. Not: sıkma kaplama içeren tüm basamaklar, bir çeker ocak içinde gerçekleştirilir. </li><li> Si gofret tüm yüzeyi kaplıdır kadar artık sabit Si gofret, Si gofret üzerine 1.3 damla damla adımından çözüm ekleyin. </li><li> Çözüm gofret üzerinde kurumadan önce, 20 saniye boyunca 4000 rpm&#39;de Si gofret dönerler. </li><li> Elipsometri kullanarak filminin kalınlığını belirleyin (bkz: adım 2). </li><li> Film kalınlığı, istenen, Ann ise15 saat süre ile 393 K bir vakumlu fırın içinde filmi eal. </li></ol> 2. Film Kalınlığı Belirlenmesi <ol><li> Elipsometre sahneye döndü dökme filmi yerleştirin ve 1 sn edinimi zaman ve bölge ortalama ayarı ile 70 ° lik bir olay ışık açıyla Elipsometrik açıları Ψ (λ) ve Δ (λ) açık ölçün. </li><li> Elipsometre yazılımı kullanılarak, imalatçının protokolüne göre bir üç tabakalı model için elde edilen Ψ (λ) ve Δ (λ) veri uygun. Hiçbir ek kullanıcı girişi vardır. Birinci tabaka bir Si alt-tabaka bir tabakadır (n = A B / λ 2, k = 0 +), burada karşılık gelen ikinci tabaka 1,5 nm kalınlığında bir nativ oksit tabakası ve üçüncü tabaka, bir Cauchy modelidir polistiren filmin optik özellikleri. Bu modelde, A ve B, uygun parametrelerdir ve n ve k, sırasıyla kırılma indeksinin gerçek ve hayali bileşenleridir. </li><li> Cauchy katmanı için t sığacakhickness ve A ve B parametreleri filmin 10 nm üzerinde ise. Film 10 nm altında ise, sadece A uyacak. Not: Bu Temsilcisi sonuçları bölümünde daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır. </li></ol> 3. Soğutma Hızı Bağımlı T g Ölçümleri <ol><li> Coat termal macun ile değişken sıcaklık elipsometre aşamasında ısıtma elemanının yüzeyi. </li><li> Isıtma elemanının üzerine tavlanmış polistiren filmi yerleştirin. </li><li> Isıtma elemanı sıkıca filmi kelepçe. </li><li> &lt;69 KPa civarında bir basınç altında ısı aşamasında% 100 kuru azot gazı akış. </li><li> Sıcaklık sahne yazılımı kullanarak, bir sıcaklık profili oluşturmak. Bu sıcaklık profili 150 K / dakika ile 393 K bir ısıtma rampası ile başlar. 20 dakika boyunca 393K Filmi tutun. <ol><li> Daha sonra, oranlarında 293 K alternatif soğutma rampaları 150, 120, 90, 60, 30, 10, 7, 150 K / dakika ile 393 K kadar ısıtma rampaları ile 3 ve 1 K / min. 5 dk tempe yerleştirinHer rampadan sonra rature tutun. </li></ol></li><li> Elipsometre yazılımında, alt-tabaka bir sıcaklığa bağlı Si modeline değiştirilir dışında Her üç tabaka da aynı olan bölüm 2&#39;de edilene sıcaklığa bağlı elipsometri modeli içindeki olun. </li><li> Sıcaklığa bağlı Si modeli için katmanında, Parametre &quot;Parm Giriş kullan Ext Temp&quot; açın. </li><li> Laboratuar ekipmanları kontrol yazılımı kullanarak, elipsometre yazılım sıcaklık aşamasından sıcaklık değerlerini okudum. </li><li> Sinyal maksimum yoğunluğa ulaşır şekilde elipsometre hizalayın. </li><li> &quot;Edit Donanım Yapılandırmaları&quot; altında, yüksek doğruluk bölge ortalama ile 1 sn hızlı toplama zamanı ayarlayın. Yüksek doğruluk bölge ortalama ile 3 saniye normal alım saatini ayarlayın. </li><li> Elipsometre yazılımında &quot;in situ&quot; sekmesi altında &quot;hızlı kazanım süresi modu&quot; kutusu ve basın &quot;Başlat Toplama&quot; kontrol edin. Ardından, başlangıçsıcaklık profili. 3 K / dak soğutma rampa önce hızlı kazanım süresi kutusunun işaretini kaldırın. </li></ol> 4. T g Değerlerini Belirleme <ol><li> Tercih grafik ve analiz yazılımı içine sıcaklık ve kalınlık profilleri İhracat ve 9 soğutma oranları için sıcaklık ve kalınlık verileri ayırın. </li><li> , Sıcaklığa satın alma sırasında bölge ortalamanın etkisi hesaba her sıcaklık değerini alır ve T = / 2, burada T i (T i-1 T +), öyle ki, ondan önceki sıcaklık değerine ile ortalama amacıyla bir sıcaklık belirli bir zamanda bir değer, ve T, i-1, önceki zaman noktasında sıcaklığıdır. </li><li> Her soğutma hızı için Sıcaklık karşı Plot Kalınlığı. </li><li> Süper Soğutmalı Sıvı rejimin bir kısmı üzerinde bir doğrusallaştırma (büyük genleşme katsayısı, yüksek sıcaklık rejimi) uygulayın. Bu rejim 393 K 380 K yaklaşık olacaktır </li><li> Perfoveri aynı setin, camsı rejiminin bir kısmı üzerinde doğrusal bir uyum rm. Bu rejim daha düşük bir genleşme katsayısına sahiptir ve 293 K 340 yaklaşık K. olacak </li><li> Bu iki satır kesişim noktasını bulun. Bu çizgilerin kesiştiği sıcaklığı, cam geçiş sıcaklığıdır. </li><li> Tüm dokuz rampalar için bunu yapın. </li></ol> 5. Ortalama İnce Film Dynamics Analizi <ol><li> Belirli bir film kalınlığı arsa Log (soğutma oranı (K / dakika)) karşı 1 / T g (K-1) için. </li><li> Ampirik ilişki ile toplu ve yüzey dinamiklerinin ölçümleri doğrudan dolaylı olarak bu karşılaştırın: Soğutma Hızı * τ α = 1000. 23,24 </li></ol>

<ol>
	<li>Keddie, J. L., Jones, R. A. L., Cory, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size-Dependent+depression+of+the+glass+transition+temperature+in+polymer+films.">Size-Dependent depression of the glass transition temperature in polymer films.</a> Europhys. Lett. 27 (1), 59-64 (1994).</li><li>Forrest, J. A., Veress, K. D., Dutcher, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interface+and+chain+confinement+effects+on+the+glass+transition+temperature+of+thin+polymer+films.">Interface and chain confinement effects on the glass transition temperature of thin polymer films.</a> Phys. Rev.E. 56 (5), 5705-5716 (1997).</li><li>Forrest, J. A., Mattsson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reductions+of+the+glass+transition+temperature+in+thin+polymer+films:+Probing+the+length+scale+of+cooperative+dynamics.">Reductions of the glass transition temperature in thin polymer films: Probing the length scale of cooperative dynamics.</a> Phys. Rev.E. 61 (1), R53-R56 (2000).</li><li>Sharp, J. S., Forrest, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free+surfaces+cause+reductions+in+the+glass+transition+temperature+of+thin+polystyrene+films.">Free surfaces cause reductions in the glass transition temperature of thin polystyrene films.</a> PRL. 91 (23), 235701 (2003).</li><li>Ellison, C. J., Torkelson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+distribution+of+glass-transition+temperatures+in+nanoscopically+confined+glass+formers.">The distribution of glass-transition temperatures in nanoscopically confined glass formers.</a> Nat. Mat. 2 (10), 695-700 (2003).</li><li>Priestley, R. D., Ellison, C. J., Broadbelt, L. J., Torkelson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+relaxation+of+polymer+glasses+at+surfaces,+interfaces,+and+in+between.">Structural relaxation of polymer glasses at surfaces, interfaces, and in between.</a> Science. 309 (5733), 456-459 (2005).</li><li>Ellison, C. J., Kim, S. D., Hall, D. B., Torkelson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confinement+and+processing+effects+on+glass+transition+temperature+and+physical+aging+in+ultrathin+polymer+films:+Novel+fluorescence+measurements.">Confinement and processing effects on glass transition temperature and physical aging in ultrathin polymer films: Novel fluorescence measurements.</a> Euro. Phys. J. E. 8 (2), 155-166 (2002).</li><li>Ellison, C. J., Mundra, M. K., Torkelson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impacts+of+polystyrene+molecular+weight+and+modification+to+the+repeat+unit+structure+on+the+glass+Transition&#8722;Nanoconfinement+effect+and+the+cooperativity+length+scale.">Impacts of polystyrene molecular weight and modification to the repeat unit structure on the glass Transition&#8722;Nanoconfinement effect and the cooperativity length scale.</a> Macromolecules. 38 (5), 1767-1778 (2005).</li><li>Yang, Z., Fujii, Y., Lee, F. K., Lam, C. H., Tsui, O. K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glass+transition+dynamics+and+surface+layer+mobility+in+unentangled+polystyrene+films.">Glass transition dynamics and surface layer mobility in unentangled polystyrene films.</a> Science. 328 (5986), 1676-1679 (2010).</li><li>Tsui, O. K. C., Zhang, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+chain+ends+and+chain+entanglement+on+the+glass+transition+temperature+of+polymer+thin+films.">Effects of chain ends and chain entanglement on the glass transition temperature of polymer thin films.</a> Macromolecules. 34 (26), 9139-9142 (2001).</li><li>Roth, C. B., Dutcher, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glass+Transition+and+Chain+Mobility+in+thin+Polymer+Films.">Glass Transition and Chain Mobility in thin Polymer Films.</a> J. Electroanal. Chem. 584, 13-22 (2005).</li><li>Ediger, M. D., Forrest, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+near+Free+Surfaces+and+the+Glass+Transition+in+Thin+Polymer+Films:+A+View+to+the+Future.">Dynamics near Free Surfaces and the Glass Transition in Thin Polymer Films: A View to the Future.</a> Macromolecules. 47 (2), 471-478 (2014).</li><li>Serghei, A., Huth, H., Schick, C., Kremer, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glassy+dynamics+in+thin+polymer+layers+having+a+free+upper+interface.">Glassy dynamics in thin polymer layers having a free upper interface.</a> Macromolecules. 41 (10), 3636-3639 (2008).</li><li>Huth, H., Minakov, A. A., Schick, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+AC-chip+calorimeter+for+glass+transition+measurements+in+ultrathin+films.">Differential AC-chip calorimeter for glass transition measurements in ultrathin films.</a> J. Polym. Sci. B. 44 (20), 2996-3005 (2006).</li><li>Tress, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glassy+dynamics+in+condensed+isolated+polymer+chains.">Glassy dynamics in condensed isolated polymer chains.</a> Science. 341 (6152), 1371-1374 (2013).</li><li>Boucher, V. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=T+g+depression+and+invariant+segmental+dynamics+in+polystyrene+thin+films.">T g depression and invariant segmental dynamics in polystyrene thin films.</a> Soft Matter. 8 (19), 5119-5122 (2012).</li><li>Yu, M., Olson, E. A., Zhang, M., Zhang, Z., Allen, L. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glass+transition+in+ultrathin+polymer+films:+Calorimetric+study.">Glass transition in ultrathin polymer films: Calorimetric study.</a> PRL. 91 (8), 085703 (2003).</li><li>Kremer, F., Tress, M., Mapesa, E. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glassy+dynamics+and+glass+transition+in+nanometric+layers+and+films:+A+silver+lining+on+the+horizon.">Glassy dynamics and glass transition in nanometric layers and films: A silver lining on the horizon.</a> J. Non-Crys. Solids. 407, 277-283 (2015).</li><li>Qi, D., Ilton, M., Forrest, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+surface+and+bulk+relaxation+in+glassy+polymers.">Measuring surface and bulk relaxation in glassy polymers.</a> Euro. Phys. J. E. 34 (6), 1-7 (2011).</li><li>Teichroeb, J. H., Forrest, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+imaging+of+nanoparticle+embedding+to+probe+viscoelasticity+of+polymer+surfaces.">Direct imaging of nanoparticle embedding to probe viscoelasticity of polymer surfaces.</a> PRL. 91 (1), 016104 (2003).</li><li>Fakhraai, Z., Forrest, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+surface+dynamics+of+glassy+polymers.">Measuring the surface dynamics of glassy polymers.</a> Science. 319 (5863), 600-604 (2008).</li><li>Paeng, K., Swallen, S. F., Ediger, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+measurement+of+molecular+motion+in+freestanding+polystyrene+thin+films.">Direct measurement of molecular motion in freestanding polystyrene thin films.</a> J. Am. Chem. Soc. 133 (22), 8444-8447 (2011).</li><li>Glor, E. C., Fakhraai, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facilitation+of+interfacial+dynamics+in+entagled+polymer+films.">Facilitation of interfacial dynamics in entagled polymer films.</a> JCP. 141 (9), 194505 (2014).</li><li>Fakhraai, Z., Forrest, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+slow+dynamics+in+supported+thin+polymer+films.">Probing slow dynamics in supported thin polymer films.</a> PRL. 95 (2), 025701 (2005).</li><li>Roth, C. B., McNerny, K. L., Jager, W. F., Torkelson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eliminating+the+enhanced+mobility+at+the+free+surface+of+polystyrene:+fluorescence+studies+of+the+glass+transition+temperature+in+thin+bilayer+films+of+immiscible+polymers.">Eliminating the enhanced mobility at the free surface of polystyrene: fluorescence studies of the glass transition temperature in thin bilayer films of immiscible polymers.</a> Macromolecules. 40 (7), 2568-2574 (2007).</li><li>Priestley, R. D., Ellison, C. J., Broadbelt, L. J., Torkelson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+relaxation+of+polymer+glasses+at+surfaces,+interfaces,+and+in+between.">Structural relaxation of polymer glasses at surfaces, interfaces, and in between.</a> Science. 309 (5733), 456-459 (2005).</li><li>Gao, S., Koh, Y. P., Simon, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calorimetric+Glass+Transition+of+Single+Polystyrene+Ultrathin+Films.">Calorimetric Glass Transition of Single Polystyrene Ultrathin Films.</a> Macromolecules. 46 (92), 562-570 (2013).</li><li>Tropin, T. V., Schulz, G., Schmelzer, J. W. P., Schick, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+capacity+measurements+and+modeling+of+polystyrene+glass+transition+in+a+wide+range+of+cooling+rates.">Heat capacity measurements and modeling of polystyrene glass transition in a wide range of cooling rates.</a> J. Non-Cryst. Solids. 409, 63-75 (2015).</li><li>Kim, S., Hewlett, S. A., Roth, C. B., Torkelson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confinement+effects+of+glass+transition+temperature,+transition+breadth,+and+expansivity:+Comparison+of+ellipsometry+and+fluorescence+measurements+on+polystyrene+films.">Confinement effects of glass transition temperature, transition breadth, and expansivity: Comparison of ellipsometry and fluorescence measurements on polystyrene films.</a> Eur. Phys. J.E. 30, 83-92 (2009).</li><li>Schawe, J. E. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vitrification+in+a+wide+cooling+rate+range:+The+relations+between+cooling+rate,+relaxation+time,+transition+width+and+fragility.">Vitrification in a wide cooling rate range: The relations between cooling rate, relaxation time, transition width and fragility.</a> JCP. 141, 184905 (2014).</li><li>Donth, E., Korus, J., Hempel, E., Beiner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+DSC+heating+rate+and+HCS+frequency+at+the+glass+transition.">Comparison of DSC heating rate and HCS frequency at the glass transition.</a> Thermochimica Acta. 304-305, 239-249 (1997).</li><li>Zhang, C., Guo, Y., Priestley, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confined+glassy+properties+of+polymer+nanoparticles.">Confined glassy properties of polymer nanoparticles.</a> J. Polym. Sci. B. 51 (7), 574-586 (2013).</li><li>Koh, Y. P., Grassia, L., Simon, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+Recovery+of+a+Single+Polystyrene+Thin+Film+Using+Nanocalorimetry+to+Extend+the+Aging+Time+and+Temperature+Range.">Structural Recovery of a Single Polystyrene Thin Film Using Nanocalorimetry to Extend the Aging Time and Temperature Range.</a> Thermochimica Acta. 603, 135-141 (2015).</li><li>Gao, S., Simon, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+the+limiting+fictive+temperature+over+five+decades+of+cooling+and+heating+rates.">Measurement of the limiting fictive temperature over five decades of cooling and heating rates.</a> Thermochimica Acta. 603, 123-127 (2015).</li></ol>

The Authors have no conflicts of interest to disclose.

Soğutma-Puan bağlı T g ölçümleri T g, cam ve süper soğutulmuş sıvı, ortalama dinamikleri sıcaklık bağımlılığı genleşme katsayısı ve belirli bir camsı malzemenin kırılganlığı belirleyebilir yüksek verimli karakterizasyon deneyleri vardır Tek deney. Onlar fluorophores veya diğer karmaşık deneysel teknikleri kullanmak yok çünkü Ayrıca, floresan, gömme veya nanohole gevşeme deneyleri aksine, CR-T g deneyleri nispeten hızlı ve basittir. Nedeniyle Elipsometri duyarlılığına, bu yöntem çok uzun uydurma prosedürüyle doğru olarak birkaç nanometre kadar ince ve birkaç mikron kadar kalın kalınlıklarda filmler de kullanılabilir. Bu sıcaklık bağımlılığı ve ortalama dinamikleri ve kırılganlık kalınlığı bağımlılığı hem hızlı ve basit bir analiz sağlar. Inci, başarıyla bu ölçümler yapmak içinere ekstra dikkat edilmesi gereken birkaç kritik adımlar vardır. Bu elipsometri uygun doğru olması şarttır. Daha önce açıklandığı gibi, bu alt-tabaka Si optik özelliklerinin sıcaklığa bağlılığı, dikkate alınması önemlidir. Bunun yerine getirmemek T g yanlış değerler ve genleşme katsayısı yanlış değerler neden olabilir. Ayrıca, ısıtma elemanına sıkıca filmi kelepçe önemlidir. Bu doğru bir hızlı oranlarda T g değerleri tanımlamak için zorunludur iyi termal temas sağlamaya yardımcı olur. T g değerleri atarken son olarak, seçilen aşırı soğutulmuş sıvı ve camsı rejimler cam geçişi kendisi içermemelidir. Cam geçiş sıcaklığı verilerinin vs kalınlığı eğimi aşırı soğutulmuş sıvı ve camsı rejimler arasındaki değişen geçişin bir parçası olarak tanımlanır. Ya lineer fit yamaçta bu değişikliği de dahil olmak üzere yapay T g hesaplamak değerini değiştirmek istiyorum.Seçim sürecinden öznelliği kaldırmak için, bildirilen değerlerle katılıyorum genleşme katsayılarına üretmek süper soğutulmuş sıvı ve camsı rejimleri seçin. Bu protokolün diğer bir avantajı, herhangi bir cam oluşturucu analizi için izin vermek için değiştirilebilir olmasıdır. Gerekir, bu protokolün tek yönü sıcaklık profili olan eski bir farklı cam dinamiklerini test etmek için değiştirilecek. Sürece eski cam yığın Tg bilindiği gibi, maksimum ve minimum sıcaklık filminin bir cam geçiş yapar sağlamak için değiştirilebilir, ama aynı zamanda azalma göstermez. Maksimum sıcaklık yaklaşık Tg + 20 K olmalı ve minimum sıcaklık olmalıdır en azından Tg - 40 K. Ayrıca seçilen soğutma hızları polimer filmin belirli bir türü için ilgi çekici başka bir zaman ölçekleri araştırmak için değiştirilebilir. Avantajları olmasına rağmen, bu tekniğe sınırlamalar vardır.Bu teknik, dolaylı deney soğutma hızı ile ortalama bir gevşeme zamanı sondalar Çünkü, zaman probları sıcaklık kontrolü yöntemiyle mevcut maksimum soğutma hızına sınırlıdır bu yöntemi ölçekler. Burada sunulan elipsometri işlemi için mevcut olan en hızlı soğutma hızı τ = 6,66 saniyelik bir dinlenme süresi ile ilgilidir 150 K / dakika,. Bu sefer ölçekli cam geçiş alakalı olacak kadar yavaş olsa da, zaman polimer eriyiklerin viskozitesi ile ilgili ölçekler o kadar yavaştır. Böyle bir zaman genellikle reoloji veya dielektrik spektroskopi yoluyla belirlenir terazileri, ancak soğutma hızı yeterince hızlı ise CR-T g ölçümleri bu zaman ölçekleri soruşturma olabilir. Bu kolayca nanocalorimetry veya flash DSC kullanılarak elde edilebilir. 33,34 Malzemelerin çok farklı test için, çünkü bu teknik, yüksek hacimli doğası nedeniyle, olanak vermektedir. Bu rapor, CR-T g odaklanırkenpolistiren filmler deneyler, aynı yöntem, kolaylıkla organik elektronik teknolojilerde kullanılan küçük organik moleküller uzun zincir polimerler camsı malzemeler bir dizi uygulanabilir. Sürece filmin bütünlüğünü deney yoluyla tutan, sıcaklık bağımlılığı ve ortalama dinamikleri ve kırılganlık kalınlığı bağımlılığı tespit edilebilir.

Keddie Jones ve Corey 1 açıcı çalışmaları ultra-ince polistiren film cam geçiş sıcaklığı (Tg) 60 nm&#39;den daha düşük bir kalınlıkta kütle değerine göre düşürdüğü gösterilmiştir. O zamandan beri, birçok deneysel çalışmalar 2-11 T g gözlenen düşüşler bu filmlerin ücretsiz yüzeyine yakın gelişmiş hareketlilik tabakası neden olduğu hipotezini desteklemiştir. Ancak, bu deneyler, tek bir gevşeme zamanı dolaylı önlemler ve dolayısıyla ortalama ince film dinamikleri ve hava / polimer arayüzünde dinamikleri arasında doğrudan bir korelasyon merkezli bir tartışma 12- 18 var. Bu tartışmayı cevaplamak için birçok çalışma doğrudan serbest yüzey (τ yüzeyinin) dinamiklerini ölçüldü. Nanoparçacık gömme, 19,20 nanohole gevşeme, 21 ve floresan 22 çalışma gösteriyor ki, hava / polimer arayüzü hDaha hızlı τ a göre daha çok daha zayıf sıcaklık bağımlılığı ile toplu alfa gevşeme zamanı (τ α) &#39;den büyüklük dinamikleri emirleri gibi. Çünkü zayıf sıcaklık bağımlılığının, bu filmlerin τ yüzeyi, ince polistiren filmlerin 19-22 ve gelişmiş dinamikleri, 23,24 yukarıdaki birkaç derece tek bir nokta T *, at (τ α) toplu alfa gevşeme kesişiyor T g ve ≈ 1 sn τ a at. Hızlı * daha gevşeme süreleri prob deneyleri ultra-ince Polistiren filmlerin T g herhangi bir kalınlıkta bağımlılığı göremiyorum neden T * varlığı açıklayabilir. 13-18 Son olarak, ederken sahip olduğu gelişmiş mobil katman gösterisi doğrudan ölçümleri 4-8 nm kalınlığında, 20-22 hava / polimer arayüzünde dinamiklerinin yayılım uzunluğu mobil yüzey laye kalınlığından daha büyük olması kanıtlar vardırr. 5,25,26 Bu rapor tamamen oran bağımlı T g (CR-T g) deneyleri soğutma Elipsometri kullanmak için bir protokol açıklamayı amaçlamaktadır. CR-T g daha önce polistiren ultra-ince filmlerin ortalama dinamiklerini tanımlamak için kullanılmıştır. 23,24,27,28 Dahası, Bu teknik son zamanlarda kullanılan ultra-ince polistiren filmlerde ortalama dinamikleri arasında doğrudan bir ilişki göstermek için serbest yüzeyde ve dinamiği. 23 örneğin floresan, nanopartikül gömme, nanohole gevşeme, nanocalorimetry dielektrik spektroskopisi ve Brillouin ışık saçılması gibi ölçümler diğer tipleri üstüne CR-T g ölçümleri avantajı, araştırmalar, bunların nispeten hızlı olmasıdır ve basit deneyler florofor ya da diğer karmaşık deneysel teknikleri kullanmak kalmamasıdır. Spektroskopik Elipsometri son gelişmeler, teknik, etkili bir şekilde, optik Bu propert belirlemek için kullanılabilir izinpolimerler ve olağanüstü bir doğrulukla hibrid malzemelerin diğer türleri, ultra ince filmlerin ler. Bunun gibi, bu tekniğin cam geçiş (T ≤ T g, τ α ≥ 100 sn) ile ilgili sıcaklık ve zaman rejimlerde teknolojik uygulanabilir ince filmlerin ortalama dinamiklerini araştırıyor. Ayrıca, bu teknik camsı genişleme katsayıları hakkında bilgi verecek ve akşam yemeği sıvı devletlerin yanı sıra daha sonra toplu filmler için verileri ile mukayese edilebilir sistemin kırılganlığını soğutmalı. Son olarak, CR Tg deneyleri bu kadar uzun bir film bütünlüğü deney boyunca kalacak şekilde herhani bir cam sistemleri için de kullanılabilir.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="918">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Toluene</td>
			<td style="width:111px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">179418-1L</td>
			<td style="width:472px;">This can be purchased from any chemical company.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Atactic Polystyrene</td>
			<td style="width:111px;">Polymer Source Inc.</td>
			<td style="width:119px;">P-4092-S</td>
			<td>This can be purchased from any chemical company.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">THMS 600 temperature stage</td>
			<td style="width:111px;">Linkam</td>
			<td style="width:119px;">THMS 600</td>
			<td>any temperature stage that can be fit to an ellipsometer could be used.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">M2000V Spectroscopic Ellipsometer</td>
			<td style="width:111px;">J.A. Woollam</td>
			<td style="width:119px;">M200V</td>
			<td>This procedure should be applicable for any spectroscopic ellipsometer.</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Spin Coater</td>
			<td style="width:111px;">Laurell Technologies</td>
			<td style="width:119px;">WS-650-23B</td>
			<td>This Procedure is possible with any spin coater</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sample vials</td>
			<td style="width:111px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">02-912-379</td>
			<td>Any sample vials will do</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Silicon wafers</td>
			<td style="width:111px;">Virginia semi conductors</td>
			<td style="width:119px;">325S1410694D</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

cooling rate dependent ellipsometry measurements to determine the dynamics of thin glassy films

Bu rapor tamamen oran bağımlı T g (CR-T g) deneyleri soğutma Elipsometri kullanarak deneysel tekniğini anlatmak amaçlamaktadır. Bu ölçümler cam geçiş sıcaklığı belirleyebilir basit yüksek verimlilik karakterizasyon deneyleri vardır (T g), orta dinamiği, kırılganlık ve camsı malzemelerin çeşitli süper-soğutulmuş sıvı ve camsı durumlarının genleşme katsayısı. Bu teknik, diğer yöntemler, bu özelliklerin tümünü araştırmak için, farklı çeşitli teknikler kombine gerekir iken, bu parametreler, tek bir deneyde ölçülecek sağlar. Dinamikleri Ölçümler T g yakın özellikle zorlu. Şirketinden toplu ve yüzey gevşeme dinamikleri prob diğer yöntemlere göre oranına bağlı Tg ölçümleri soğutma avantajı, florofor ve daha diğer karmaşık ex kullanmayan için nispeten hızlı ve basit deneyler olmasıdırdeneysel bir teknikleri. Ayrıca, bu teknik cam geçiş (τ α&gt; 100 sn) ile ilgili sıcaklık ve gevşeme zamanında teknolojik ilgili ince filmler (τ α) rejimler ortalama dinamiklerini araştırıyor. Oranı bağımlı T g deneyleri soğutmak için Elipsometri kullanarak sınırlama (τ α &lt;&lt; 1 sn) o viskozite ölçümleri gevşeme süreleri ile ilgili soruşturma edemezler. Diğer soğutma oranı bağlı T g ölçüm teknikleri, ancak, daha hızlı gevşeme sürelerine CR-T g yöntemi uzanabilir. Ayrıca, bu tekniğin bu kadar uzun bir film bütünlüğü deney boyunca kalacak şekilde herhani bir cam sistemleri için de kullanılabilir.

Montaj Ham Elipsometri Veri Polistiren filmler Elipsometre (500-1,600 nm) dalga boyu aralığında saydamdır. Böylece Cauchy modeli polistiren filmler kırılma endeksi tarif etmek için iyi bir modeldir. Şekil 1A polistiren kalın (274 nm) film ve elde edilen oturması için Ψ (λ) ve ö (λ) bir örneğini göstermektedir Cauchy modeli <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/53499/53499eq1.jpg" /> . Filmler için daha kalın 10 nm, Cauchy denkleminin A ve B parametreleri hem doğru kırılma indeksi dalgaboyu bağımlılığı modellemek için uygun olmalıdır. N λ, dalga boyunun bir azalan bir fonksiyonudur olduğunda Cauchy model fizikseldir. Şekil 1B, n ve her zaman azalan değeri ile belirgin olarak, fiziksel bir indeksin bir örneğini göstermektedir &lt;em&gt; k = 0. 10 nm&#39;den daha ince filmler için, kısa bir ışık yolu uzunluğu Cauchy denklemde, sadece bir parametre uygun olması gerektiği anlamına gelir. Bu son derece ince filmler, açık fit parametre olarak B olan Ψ (λ) ve S (λ) arasında &quot;uygun&quot; bile, Fiziksel olmayan indeksi elipsometri oturmasını sürebilirsin (MSE), küçük bir ortalama hatası karesi vardır. Bu tür bir örnek, Şekil 2&#39;de görülebilir. Bazı malzemeler için, Cauchy modelinde daha yüksek dereceden terimleri uygun ya da doğru optik özelliklere uyum sağlamak için daha gelişmiş optik modeli kullanmak gerekli olabilir. <img alt="figür 1" src="/files/ftp_upload/53499/53499fig1.jpg" /> Şekil 1. Fiziksel Elipsometri Fit. (A) Ψ (λ) (kırmızı düz çizgi) ve S (λ) polistiren 110 nm filminin (yeşil düz çizgi), bir örnek ve ortaya çıkan uyum (siyah kesikli çizgi). (B </strong&gt;) bölümü A&#39;da fiziksel endeks n (kırmızı çizgi) ve uyum tarafından üretilen k (mavi çizgi) bir örnek <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53499/53499fig1large.jpg" target="_blank">bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/53499/53499fig2.jpg" /> Şekil 2. Fiziksel olmayan Elipsometri Fit. (A) Ψ (λ) (kırmızı bir katı çizgi) ve ö (λ) polistiren 8 nm filmin (yeşil bir katı hat), bir örneği, ve elde edilen uygun (siyah kesikli çizgi). Bölüm A&#39;da fit tarafından üretilen (B) Fiziksel olmayan indeks n (kırmızı çizgi) ve k (mavi çizgi) bir örnek <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53499/53499fig2large.jpg" target="_blank">bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> Montaj Soğutma Hızı Bağımlı T </strong&gt; g Deneyler Sıcaklık profiline boyunca filmin kalınlığı montajı, bu sıcaklık ile değişir polistiren film ve genişletmek silisyum alt tabaka, ve bunların optik özellikleri hem hatırlamak önemlidir. Bu nedenle, doğru genleşme katsayılarına hesaplamak için, Si alt-tabakanın göstergesi Si optik özelliklerinde değişikliklere hesaba katmak için sıcaklığa bağlı bir model ile uygun olması gerekir. Kolay bir yolu olduğunu modeller sıcaklığa bağımlılığı bir uyum için. Si substrat doğru modellenmiş Fit MSE sıcaklığı önemli ölçüde değişip değişmediğini görmek için olup olmadığını görmek için kontrol edin 3A bir kalınlık, sıcaklık bir örneğini göstermektedir, ve MSE profilini doğru Si göstergesi doğru değil uygun Si optik özelliklerinde değişiklikler için hesap, Şekil 3B, aynı profilleri gösterir, isealt-tabaka. Şekil 3B&#39;de MSE değerlerinin sıcaklık ile büyük ölçüde farklılaşmasıdır edin. Şekil 3A&#39;da MSE azalma 3 sn 1 saniyelik bir alma zamanına geçiş kaynaklanmaktadır. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/53499/53499fig3.jpg" /> Şekil 3. Soğutma Oranı Tg profilleri. (A) 110 nm polistiren filmin tek bir CR-T g deney için, tipik bir sıcaklık, kalınlık ve MSE profilinin bir örneği doğru Si Substrat sıcaklığa bağlı indeksi oluşturan . (B) yanlış Si Yüzey sıcaklığa bağlı endeksi muhasebe, aynı film üzerinde tek bir CR-T g deney için tipik bir sıcaklığa, kalınlık ve MSE profilin bir örneği. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53499/53499fig3large.jpg" target="_blank">Görüntülemek için tıklayınız</a>Bu rakamın büyük bir versiyonu. Tg atama Tg, belirli bir soğutma rampası sıcaklık değişimini gösteren eğriden bir kalınlığından hesaplanabilir. 4 Böyle bir eğimin bir örneğini göstermektedir. T g aşırı soğutulmuş sıvı soğutma üzerine denge düşer sıcaklık olarak tanımlanır. Bu elipsometri deneylerde, T örn., Doğrusal Aşırı soğutulmuş bir sıvının ve camsı rejimleri kesiştiği için uygun olduğu sıcaklık olarak tanımlanır, sırasıyla, kırmızı ve mavi 4 vurgulamaktadır bu rejimleri Şekil. Bu rejimler varsa hesaplanan genleşme katsayıları, önceki toplu ölçümlerle katılıyorum şekilde seçilmelidir. Bu yöntem yapay olarak yüksek veya düşük genleşme katsayısı yol açabilecek seçim sürecinde, gelen öznelliği ortadan kaldıracaktırs ve T g dolayısıyla daha az doğru ölçer. Ayrıca, genleşme katsayıları film kalınlığına ve genleşme katsayısı toplu değerleri bulunmayan durumlarda rehberlik sağlayabilir soğutma hızı, bağımsız olmalıdır. Genleşme katsayıları film kalınlığı iki rejimlerin yamaçlarında bölünmesiyle hesaplanır. Tg saptanması için bu yöntemi kullanarak, polistiren 110 nm film için Tg 10 K / dakika ile 372 ± 2 K olarak ölçülen, ve akşam yemeği ile soğutulan sıvı ve camın genleşme katsayılarının 5,7 x 10 -4 olan bir ± 3 x 10 -5 K -1 ve 1.5 x 10 -4 ± 3 x 10 -5 önceden belirlenmiş değerlerle de katılıyorum. T g değerleri 29 hataları sırasıyla K -1, ve genişleme katsayıları super soğutulmuş ve camsı rejimler için seçilmiş bölgelerde makul değişiklikler sonucu. : keep-together.within-sayfa = &quot;1&quot;&gt; <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/53499/53499fig4.jpg" /> Şekil 4. T g atama. 10 K / dakikalık bir soğutma oranında 342 kg / mol PS bir 110 mil film için sıcaklığa karşı kalınlığının tipik bir grafiğidir. Eğrinin gölgeli kısımlar süper soğutulmuş sıvı (kırmızı) ve T, g atanması amacıyla seçilir cam (mavi) rejimleri temsil eder. Tg iki doğrusal uyan kesiştiği sıcaklık olarak tanımlanır. Bu yöntemi kullanarak, polistiren 110 nm film için Tg 1 K / dakika ve akşam yemeği ile soğutulan sıvı genleşme katsayıları ve cama 372 ± 2 K olarak ölçülmüştür x 10 -4 ± 3 5,7 olan x 10 - 5 K -1 ve 1.5 x x 10 -5 K -1 10 -4 ± 3, sırasıyla. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53499/53499fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> 1 &quot;&gt; Analiz Ortalama Film Dinamikleri:&quot; keep-together.within sayfa = fo &quot;ve_content Soğutma oranı, bağımlı T g veriler ortalama gevşeme süresi 100 saniye eşit olduğunda 10 K / dakikalık bir soğutma hızı, sistem denge üzerinden düştüğü ampirik ilişki yoluyla T g ortalama gevşeme zamanı ile ilişkili olabilir yani, soğutma oranı x τ α Şekil 5A&#39;da verilere bu ilişkiyi uygulama 1000 24, log (soğutma hızı) genel 1 / Tg (Şekil 5B) gösteren bir grafiktir, bu ilişki için ne kadar doğru değerlendirmek için kullanılabilir ≈ polistiren ve ne kadar iyi CR-T g yöntemi kalın film için toplu dinamikleri anlatılmaktadır. Dielektrik spektroskopi ile belirlenen Şekil 5B kırmızı veri polistiren toplu dinamikleri vardır. 16 iken soğutma oranı x τ α ≈ 1000 reltirme tamamen ampirik ve hafif toplu dinamikleri belirlemek için kullanılan deneysel tekniğin, ya da test edilen eski özgü cam bağlı olarak değişebilir, 30,31 Şekil 5B polistiren 110 nm film için soğutma oranı bağımlı T g verileri kabul eder göstermektedir da bu verilerle. Bu rakam aynı zamanda CR-T g genellikle dielektrik relaksasyon ölçümleri ile erişilebilir olmayan düşük sıcaklık ölçümlerinin, dinamik aralığını genişletmek için kullanılabileceğini göstermektedir. Bundan başka, Log (CR) genel 1 / Tg verilerinin doğrusal bir uyum eğimi cam geçiş aktivasyon enerjisi ile ilişkilidir. Bu aktivasyon enerji bağlantısına ilişkin T g cam filmin kırılganlığında (m) ile de ilgilidir; <img alt="Denklem 2" src="/files/ftp_upload/53499/53499eq2.jpg" /> İkinci terim yalnızca doğru if verilere Arrhenius uygun bir yaklaşım olarak kullanılmıştır. Bu yöntemi kullanarak, 110 nm PS film için kırılganlık Bu değer, dinamik taramalı kalorimetre ölçümlerinden literatürde (150) toplu polistiren için bildirilen değerlerle iyi bir uyum içinde olduğu 162 ± 21 olarak ölçülmüştür. 32 <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/53499/53499fig5.jpg" /> Şekil 5. CR-T g Deney yoluyla ortalama Film Dynamics incelenmesi. (A) T g vs A Arsa Polistiren 110 nm film için soğutma oranı. Log (Soğutma Hızı) karşı aynı filmi (siyah daireler) 1000 / T g (B) Arsa. X τ = 1000, 110 nm PS CR-T g deney sonuçları n dielektrik gevşeme 16 kullanılarak PS toplu dinamikleri doğrudan önlemler, yanında çizilir ilişki (soğutma oranı) ileo daha faktörler (kırmızı açık kareler) değişen. Kırmızı kesikli çizgi bir Volgel Fulcher Tammann denklemidir <img alt="Denklem 3" src="/files/ftp_upload/53499/53499eq3.jpg" /> Referans 16. fit parametreleri = 10 12 0 τ olan bileşke, B = 13.300 K dan dielektrik relaksasyon verilerine uygun ve T 0 = 332 K. mavi yıldız olarak burada çizilen Ref 23 T * değeri. Arsa, kırılganlık 162 ± 21. Bu değer literatürde (150) daha önce bildirilen değerlerle iyi bir uyum içindedir. 32 olarak ölçülmüştür <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53499/53499fig5large.jpg" target="_blank">bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Cooling Rate Dependent Ellipsometry Measurements to Determine the Dynamics of Thin Glassy Films at JoVE.com

Cooling Rate Dependent Ellipsometry Measurements to Determine the Dynamics of Thin Glassy Films

Burada, cam malzemelerin çeşitli oranı cam geçiş sıcaklığı (Tg) belirleyebilir bağımlı elipsometri deneyleri, ortalama dinamikleri, kırılganlık ve süper-soğutulmuş sıvı genleşme katsayısına ve cam soğutmak için bir protokol mevcut.

Puan Bağımlı Elipsometri Ölçümleri Soğutma İnce Camsı Filmlerin dinamikleri belirleme

This report aims to fully describe the experimental technique of using ellipsometry for cooling rate dependent Tg (CR-Tg) experiments. These measurements ...

cooling-rate-dependent-ellipsometry-measurements-to-determine

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

8.1K Görüntüleme.  University of Pennsylvania.  Burada, cam malzemelerin çeşitli oranı cam geçiş sıcaklığı (Tg) belirleyebilir bağımlı elipsometri deneyleri, ortalama dinamikleri, kırılganlık ve süper-soğutulmuş sıvı genleşme katsayısına ve cam soğutmak için bir protokol mevcut. 

Video: Cooling Rate Dependent Ellipsometry Measurements to Determine the Dynamics of Thin Glassy Films

Thin-layer Chromatographic (TLC) Separations and Bioassays of Plant Extracts to Identify Antimicrobial Compounds

A common screen for plant antimicrobial compounds consists of separating plant extracts by paper or thin-layer chromatography (PC or TLC), exposing the chromatograms to microbial suspensions (e.g. fungi or bacteria in broth or agar), allowing time for the microbes to grow in a humid environment, and visualizing zones with no microbial growth.&#160;The effectiveness of this screening method, known as bioautography, depends on both the quality of the chromatographic separation and the care taken with microbial culture conditions.&#160;This paper describes standard protocols for TLC and contact bioautography&#160;with a novel application to amino acid-fermenting bacteria. The extract is separated on flexible (aluminum-backed) silica TLC plates, and bands are visualized under ultraviolet (UV) light.&#160;Zones are cut out and incubated face down onto agar inoculated with the test microorganism.&#160;Inhibitory bands are visualized by staining the agar plates with tetrazolium red.&#160;The method is applied to the separation of red clover (Trifolium pratense cv. Kenland) phenolic compounds and their screening for activity against Clostridium sticklandii, a hyper ammonia-producing bacterium (HAB) that is native to the bovine rumen.&#160;The TLC methods apply to many types of plant extracts&#160;and other bacterial species (aerobic or anaerobic), as well as fungi, can be used as test organisms if culture conditions are modified to fit the growth requirements of the species.

Thin-layer Chromatographic TLC Separations and Bioassays of Plant Extracts to Identify Antimicrobial Compounds

Methods are described for thin-layer chromatographic (TLC) separation of plant extracts and contact bioautography to identify antibacterial metabolites. The methods are applied to the screening of red clover phenolic compounds inhibiting hyper&#160;ammonia-producing bacteria (HAB) native to the bovine rumen.

İnce tabaka kromatografi (TLC) Ayırımı ve bitki özleri Biyodenemeler Antimikrobiyal Bileşikler tanımak

A common screen for plant antimicrobial compounds consists of separating plant extracts by paper or thin-layer chromatography (PC or TLC), exposing the ...

Kimya

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain such surfaces are described. The first approach is the preparation of single terminated perovskite SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates. Wet etching was used to selectively remove one of the two possible surface terminations, while an annealing step was used to increase the smoothness of the surface. The resulting single terminated surfaces allow for the heteroepitaxial growth of perovskite oxide thin films with high crystalline quality and well-defined interfaces between substrate and film. In the second approach, seed layers for epitaxial film growth on arbitrary substrates were created by Langmuir-Blodgett (LB) deposition of nanosheets. As model system Ca2Nb3O10- nanosheets were used, prepared by delamination of their layered parent compound HCa2Nb3O10. A key advantage of creating seed layers with nanosheets is that relatively expensive and size-limited single crystalline substrates can be replaced by virtually any substrate material.

Various procedures are outlined to prepare atomically defined templates for epitaxial growth of complex oxide thin films. Chemical treatments of single crystalline SrTiO3 (001) and DyScO3 (110) substrates were performed to obtain atomically smooth, single terminated surfaces. Ca2 Nb3 O10- nanosheets were used to create atomically defined templates on arbitrary substrates.

Karmaşık Oksit İnce Filmlerin Epitaksiyel Büyüme için atomik Tanımlı Şablonlar

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

High Precision Zinc Isotopic Measurements Applied to Mouse Organs

We present a procedure to measure with high precision zinc isotope ratios in mouse organs. Zinc is composed of 5 stable isotopes (64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn and 70Zn) which are naturally fractionated between mouse organs. We first show how to dissolve the different organs in order to free the Zn atoms; this step is realized by a mixture of HNO3 and H2O2. We then purify the zinc atoms from all the other elements, in particular from isobaric interferences (e.g., Ni), by anion-exchange chromatography in a dilute HBr/HNO3 medium. These first two steps are performed in a clean laboratory using high purity chemicals. Finally, the isotope ratios are measured by using a multi-collector inductively-coupled-plasma mass-spectrometer, in low resolution. The samples are injected using a spray chamber and the isotopic fractionation induced by the mass-spectrometer is corrected by comparing the ratio of the samples to the ratio of a standard (standard bracketing technique).&#160;This full typical&#160;procedure produces an isotope ratio with a 50 ppm (2 s.d.) reproducibility.

We present the technique to measure with high precision zinc isotope ratios in mouse organs.

Fare Organlar Uygulanan Yüksek Hassasiyetli Çinko İzotopik Ölçümler

We present a procedure to measure with high precision zinc isotope ratios in mouse organs. Zinc is composed of 5 stable isotopes (64Zn, 66Zn, 67Zn, 68Zn ...

Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films. Typically, ultrathin films are prepared using either sacrificial layers, which may damage the film or affect its mechanical properties, or they are made on freshly cleaved mica, a substrate that is difficult to scale. Further, the size of ultrathin film is typically limited to a few square millimeters. In this method, we modify a surface with a polyelectrolyte that alters the strength of adhesion between polymer and deposition substrate. The polyelectrolyte can be shown to remain on the wafer using spectroscopy, and a treated wafer can be used to produce multiple films, indicating that at best minimal amounts of the polyelectrolyte are added to the film. The process has thus far been shown to be limited in scalability only by the size of the coating equipment, and is expected to be readily scalable to industrial processes. In this study, the protocol for making the solutions, preparing the deposition surface, and producing the films is described.

We describe a method for the fabrication of large-area (up to 13 cm diameter) and ultrathin (as thin as 8 nm) polymer films. Instead of using a sacrificial interlayer to delaminate the film from its substrate, we use a self-limiting surface treatment suitable for arbitrarily large areas.

Geniş alanlı Fabrikasyon Ultrathin Polimer Filmler Serbest ayakta

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films.  Typically, ultrathin films are prepared ...

Unraveling Entropic Rate Acceleration Induced by Solvent Dynamics in Membrane Enzymes

Enzyme catalysis evolved in an aqueous environment. The influence of solvent dynamics on catalysis is, however, currently poorly understood and usually neglected. The study of water dynamics in enzymes and the associated thermodynamical consequences is highly complex and has involved computer simulations, nuclear magnetic resonance (NMR) experiments, and calorimetry. Water tunnels that connect the active site with the surrounding solvent are key to solvent displacement and dynamics. The protocol herein allows for the engineering of these motifs for water transport, which affects specificity, activity and thermodynamics. By providing a biophysical framework founded on theory and experiments, the method presented herein can be used by researchers without previous expertise in computer modeling or biophysical chemistry. The method will advance our understanding of enzyme catalysis on the molecular level by measuring the enthalpic and entropic changes associated with catalysis by enzyme variants with obstructed water tunnels. The protocol can be used for the study of membrane-bound enzymes and other complex systems. This will enhance our understanding of the importance of solvent reorganization in catalysis as well as provide new catalytic strategies in protein design and engineering.

Channels for the transportation of water molecules in enzymes influence active site solvation and catalysis. Herein we present a protocol for the engineering of these additional catalytic motifs based on in silico computer modeling and experiments. This will enhance our understanding of the influence of solvent dynamics on enzyme catalysis.

Membran Enzim Solvent Dynamics Bağlı çözülüyor Entropic Oranı İvme

Enzyme catalysis evolved in an aqueous environment. The influence of solvent dynamics on catalysis is, however, currently poorly understood and usually ...

Dissolution Dynamic Nuclear Polarization Instrumentation for Real-time Enzymatic Reaction Rate Measurements by NMR

The main limitation of NMR-based investigations is low sensitivity. This prompts for long acquisition times, thus preventing real-time NMR measurements of metabolic transformations. Hyperpolarization via dissolution DNP circumvents part of the sensitivity issues thanks to the large out-of-equilibrium nuclear magnetization stemming from the electron-to-nucleus spin polarization transfer. The high NMR signal obtained can be used to monitor chemical reactions in real time. The downside of hyperpolarized NMR resides in the limited time window available for signal acquisition, which is usually on the order of the nuclear spin longitudinal relaxation time constant, T1, or, in favorable cases, on the order of the relaxation time constant associated with the singlet-state of coupled nuclei, TLLS. Cellular uptake of endogenous molecules and metabolic rates can provide essential information on tumor development and drug response. Numerous previous hyperpolarized NMR studies have demonstrated the relevancy of pyruvate as a metabolic substrate for monitoring enzymatic activity in vivo. This work provides a detailed description of the experimental setup and methods required for the study of enzymatic reactions, in particular the pyruvate-to-lactate conversion rate in presence of lactate dehydrogenase (LDH), by hyperpolarized NMR.

The sensitivity enhancement provided by dissolution dynamic nuclear polarization (DNP) enables following metabolic processes in real time by NMR and MRI. The characteristics and performances of a dedicated dissolution DNP setup designed for study enzymatic reactions are discussed.

NMR ile Gerçek zamanlı enzimatik Reaksiyon Hızı Ölçümleri için çözünme Dinamik Nükleer Polarizasyon Aletler

The main limitation of NMR-based investigations is low sensitivity. This prompts for long acquisition times, thus preventing real-time NMR measurements of ...

Capillary Electrophoresis to Monitor Peptide Grafting onto Chitosan Films in Real Time

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. Compared to other analytical separation techniques, such as chromatography, CE is cheap, robust and effectively requires no sample preparation (for a number of complex natural matrices or polymeric samples). CE is fast and can be used to follow the evolution of mixtures in real time (e.g., chemical reaction kinetics), as the signals observed for the separated compounds are directly proportional to their quantity in solution.
Here, the efficiency of CE is demonstrated for monitoring the covalent grafting of peptides onto chitosan films for subsequent biomedical applications. Chitosan&#39;s antimicrobial and biocompatible properties make it an attractive material for biomedical applications such as cell growth substrates. Covalently grafting the peptide RGDS (arginine - glycine - aspartic acid - serine) onto the surface of chitosan films aims at improving cell attachment. Historically, chromatography and amino acid analysis have been used to provide a direct measurement of the amount of grafted peptide. However, the fast separation and absence of sample preparation provided by CE enables equally accurate yet real-time monitoring of the peptide grafting process. CE is able to separate and quantify the different components of the reaction mixture: the (non-grafted) peptide and the chemical coupling agents. In this way the use of CE results in improved films for downstream applications.
The chitosan films were characterized through solid-state NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopy. This technique is more time-consuming and cannot be applied in real time, but yields a direct measurement of the peptide and thus validates the CE technique.

Free solution capillary electrophoresis is a fast, cheap and robust analytical method that enables the quantitative monitoring of chemical reactions in real time. Its utility for rapid, convenient and precise analysis is demonstrated here through analysis of covalent peptide grafting onto chitosan films for improved cell adhesion.

Kapiler Elektroforez Real Time Kitosan Films üzerine Peptit Aşılama Monitör

Free-solution capillary electrophoresis (CE) separates analytes, generally charged compounds in solution through the application of an electric field. ...

Electrochemical Impedance Spectroscopy as a Tool for Electrochemical Rate Constant Estimation

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). In the case of fast reversible electrochemical processes, current is predominantly affected by the rate of diffusion, which is the slowest and limiting stage. EIS is a powerful technique that allows separate analysis of stages of charge transfer that have different AC frequency response. The capability of the method was used to extract the value of charge transfer resistance, which characterizes the rate of charge exchange on the electrode-solution interface. The application of this technique is broad, from biochemistry up to organic electronics. In this work, we are presenting the method of analysis of organic compounds for optoelectronic applications.

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) of species that undergo reversible oxidation or reduction in solution was used for determination of rate constants of oxidation or reduction.

Elektrokimyasal empedans spektroskopisi elektrokimyasal oranı sürekli tahmini için bir araç olarak

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). ...

Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. Conductive polymers, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly(3,4-propylenedioxythiophene) (PProDOT), and a semiconducting polymer, poly(thieno[3,2-b]thiophene) (PTT), were deposited on unconventional highly-disordered and textured substrates with high surface areas, such as paper, towels and fabrics. This reported deposition chamber is an improvement of previous vapor reactors because our system can accommodate both volatile and nonvolatile monomers, such as 3,4-propylenedioxythiophene and thieno[3,2-b]thiophene. Utilization of both solid and liquid oxidants are also demonstrated. One limitation of this method is that it lacks sophisticated in situ thickness monitors. Polymer coatings made by the commonly used solution-based coating methods, such as spin-coating and surface grafting, are often not uniform or susceptible to mechanical degradation. This reported vapor phase deposition method overcomes those drawbacks and is a strong alternative to common solution-based coating methods. Notably, polymer films coated by the reported method are uniform and conformal on rough surfaces, even at a micrometer scale. This feature allows for future application of vapor deposited polymers in electronics devices on flexible and highly textured substrates.

This paper presents a protocol for reactive vapor deposition of poly(3,4-ethylenedioxythiophene), poly(3,4-propylenedioxythiophene), and poly(thieno[3,2-b]thiophene) films on glass slides and rough substrates, such as textiles and paper.

Reaktif Buhar biriktirme rasgele yüzeylerde konjuge polimer filmleri

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. ...

Solution-Processed "Silver-Bismuth-Iodine" Ternary Thin Films for Lead-Free Photovoltaic Absorbers

Bismuth-based hybrid perovskites are regarded as promising photo-active semiconductors for environment-friendly and air-stable solar cell applications. However, poor surface morphologies and relatively high bandgap energies have limited their potential. Silver-bismuth-iodine (Ag-Bi-I) is a promising semiconductor for optoelectronic devices. Therefore, we demonstrate the fabrication of Ag-Bi-I ternary thin films using material solution processing. The resulting thin films exhibit controlled surface morphologies and optical bandgaps according to their thermal annealing temperatures. In addition, it has been reported that Ag-Bi-I ternary systems crystallize to AgBi2I7, Ag2BiI5, etc. according to the ratio of the precursor chemicals. The solution-processed AgBi2I7 thin films exhibit a cubic-phase crystal structure, dense, pinhole-free surface morphologies with grains ranging in size from 200 to 800 nm, and an indirect bandgap of 1.87 eV. The resultant AgBi2I7 thin films show good air stability and energy band diagrams, as well as surface morphologies and optical bandgaps suitable for lead-free and air-stable single-junction solar cells. Very recently, a solar cell with 4.3% power conversion efficiency was obtained by optimizing the Ag-Bi-I crystal compositions and solar cell device architectures.

Herein, we present detailed protocols for solution-processed silver-bismuth-iodine (Ag-Bi-I) ternary semiconductor thin films fabricated on TiO2-coated transparent electrodes and their potential application as air-stable and lead-free optoelectronic devices.

Çözüm işlenen "Gümüş-bizmut-iyot" Üçlü ince filmler için kurşunsuz fotovoltaik emiciler

Bismuth-based hybrid perovskites are regarded as promising photo-active semiconductors for environment-friendly and air-stable solar cell applications. ...