מבוא ל-Nourtron Scattering in Polymer Research

הבנת המבנה של חומרים פולימרים ברמה המולקולרית חיונית כדי להתאים את התכונות המקרוסקופיות שלהם.במשך העשורים האחרונים, פיזור נויטרונים פיזור טכניקות הופיעו ככלי חיוני עבור קידום ההסדר, האריזה והדינמיקה של רשתות פולימרים.בניגוד לרנטגן X או אלקטרונים, נויטרונים אינטראקציה חלשה עם חומר, ומאפשרים עמוק ללא דגימות אורגניות שליליות.

מימון של Neutron Scattering

אינטראקציה עם חומר

(Nrons) חלקיקים ללא תשלום עם מסה דומה לזה של פרוטון.הם אינטראקציה עם גרעינים באמצעות כוח גרעיני חזק ועם אלקטרונים לא מחוסנים באמצעות רגעים מגנטיים.עבור רוב המחקרים פולימרים, אינטראקציה גרעינית שולטת. כי אורך הפיזור (מדד של אינטראקציה) משתנה באופן לא סדיר על פני אלמנטים ואפילו איזוטופים, מדענים יכולים לנצל את החלפתם של מינומטרים - במיוחד עם מבנה כימי מודרני, ללא שינוי חדיר (Flastical) עם כוח ניגודיות, ללא שינוי של אבן דרך ניגודיות מודרנית, ללא שינוי כימי, ללא שינוי אקלים מודרני, כמו:

« « « אינטגרטיבית מול ⁇

ניסויים פיזור נויטרונים מסווגים באופן רחב כמו אלסטי או בלתי-מחדש.בפיזור אלטרונים, חילופי הניטריונים ללא אנרגיה עם הדגימה, כך אורך הגל נשאר ללא שינוי.מצב זה מגלה תכונות מבניות סטטיות, כגון סידור של אטומים או גיאומטריה של מאקרומולקולטים.איסטי כולל העברה אנרגיה, מתן מידע על תנועות מולקולריות, רטטים ופיזור.

למה ניוטרונים לפולימרים?

כמה מאפיינים להפוך את נויטרונים לפזר מעלים על בדיקות אחרות עבור סיווג פולימרים:

  • (FLT:0Sרגישות ל- Hydrogen: FLT:1 hydrogen יש גדול פיזור צולב אך אורך פיזור קוהרנטי נמוך יחסית.
  • (FLT:0)Low Absorption:FLT:1NNortrons חודר עמוק לתוך דגימות גדולות, המאפשר מחקרים של סרטים עבים, סיבים, או אפילו דגימות בתנאים עיבוד (למשל, תחת מצעים טמפרטורות או ⁇ ).
  • טבע לא הרסני: 0 ;003 (בניגוד לאומנים אלקטרונים, נויטרונים לא גורמים נזק קרינה משמעותי, מה שמאפשר לחקור חומרים רגישים כמו פולימרים ביולוגיים או חומר רך על פני תקופות ארוכות.
  • (FLT:0)Length Scale Coverage: FLT:1 על ידי בחירת תצורה של כלי מתאים (למשל, מרחק גל גל גל גל גל גל גל גל גל גל של גל נויטרונים), פיזור נויטרונים יכול במקביל לחקור מבנים מ אנגסטרום (מרחקים בין-אטומיים) למאות ננומטרים (גדלים קיימים בתערובת).

טכניקות מפתח Neutron Scattering עבור Polymer Morphology

ההרחבה Small-Angle Neutron Scattering (SANS)

(FLT:0) NSIRLT:1) הוא הטכניקה הנעילה ביותר עבור חקר שרשרת פולימרים אריזה ומורפולוגיה על קשקשים באורך של בערך 1 nm עד כמה מאות ננומטרים. בניסוי של סינט, קרן מונוכרומטית של נויטרונים עובר דרך הדגימה, ואת עוצמת מפוזרת הוא מתועדות כתפקוד של פיזור Q= ⁇ / λ / λ) כאשר הוא פיזור מידע על גודל הספקטרום, הוא סגסוגת, הוא סגסוגת, הוא סגסוגת ⁇ , הוא סגסוגת, הוא סגסוגת ⁇ ⁇ ⁇ , הוא ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עבור פתרונות פולימרים, SAS יכול לקבוע את ה-FLT:0radius של gyrationFLT:1 (Rg) של רשתות בודדות באמצעות התוספת של Guinier:FLT:2I(Q) = I(0) , לדוגמה, , Q2Rg2Rg2Rg2Rg2) 3 בשפל ופתרונות מרוכזים, כך גם ספירת ספירה של תאים של ספקטרום חיוני, באמצעות כבלדאלי, אשר נבדקת חומרים, אשר נבדקת, אשר ניתן לספק את ה-ספאמיים אידיאליים, בין אזורי חומצה פולימרונית, אשר ניתן לבדוק את ה-ליקמית, אשר ניתן לבדוק את ה-Clipleic, בין , בין ⁇ , בין ⁇ , לבין ⁇ .

ההרחבה של Angle Neutron Scattering (WANS)

(הופנה מהדף WANSIRLT:1) (הנקרא גם Nutron diffraction) חוקר מחזורי בקנה מידה אטומי, בדרך כלל בטווח Q מעל 2 ⁇ 1.It הוא אנלוגיה של פיזור רנטגן רחב (WXS) במחקר פולימרי, WANS משמש כדי לקבוע את FLT:2cstal StructureFLT 3:3) ו-Fireative (NS) הם תכונות רגישות יותר של קיסטלגיטיס, כגון אטומים, 000, כגון אטומים, 000, 000), כלומר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ⁇ , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ניוטרון הרקולמטריה (NR)

עבור סרטים דקים וממשקים, (FLT:0)neutron ReflectalometryFLT) 1 מספק פרופילי צפיפות באורך פיזור עומק עם החלטה תת-מטר. על ידי להפקיד סרט פולימר על תת-קרקעית ומדידה את עוצמת הניטרונים המתבטאה כתפקוד של זווית (או אורך גל), החוקרים יכולים לפוצץ את פרופיל הרכב למשטח.

זמן-of-Flight (TOF) ו- Triple-Axis Spectrometers

בעוד שרוב המחקרים הסטטיים של המבנה משתמשים בדבורים מונוכרומטיות במקורות כור, ;0time-of-FLT:1 מכשירים במקורות ספיגה (למשל, ב- ISIS, SNS או J-PARC) משתמשים בדבורים אלמוניות אלסטיות כדי לכסות טווח רחב של Q בו זמנית.זה מגביר את מהירות המדידה והוא אידיאלי עבור ניסויים קינטיים כגון גבישי או שלב הפרדה יכול לעתים קרובות יותר לפשט את תפקודם, אם כי הוא גם לפשט את הטמפרטורות משולשות.

מחקר על Polymer chaining

ארכיון התגות ו-Radus of Gyration

ניוטרון מתפזר מספק מדד ישיר של איך רשתות פולימרים לארוז במדינה הגדולה.על ידי שילוב של שבריר קטנה של רשתות ממטרה ממומן (או להיפך), סינט יכול לבודד את הפיזור מרשתות בודדות - טכניקה המכונה FLT:0single-chain תואם את הניגודים של GeoFLT:1 ). הניסוי הזה מגלה כי שרשראות בצייתנות של גאות, כמו סטטיסטיקה מולקולרית, או סטטיסטיקה, כמו גם ריבועית, כמו ⁇ , כמו , כמו סטטיסטיקה רצפה ⁇ ⁇ , או ⁇ , כמו ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

קריסטל ומסדרים

בפולימרים סמיקלרליים, ניתן לקבוע רשתות מפלסמה מופרדות על ידי שכבות amorphous. עובי lamellar (בדרך כלל 5-50 nm) ממיקומה של שיא ב-S (או SAXS) באמצעות FLT:0Bragg's LawFLT:1; d = 2 ⁇ / מקסימום נפירים את רמות הסקה במיוחד עם אורכי זיכרון שונה של אורכי, מבלי לגוון גבוה יותר, כלומר, כלומר, מבלי לשנות את רמות של צבע חום או ניגודיות, במיוחד, או ניגודיות, אם הוא אורך של ניגודיות, במיוחד, כלומר, אם הוא אורך של צבע תקין של ניגודיות, אם הוא מתפזרו של ניגודיות, כלומר, כלומר, אם הוא שונה של ניגודיות, אם הוא שונה של ניגודיות, אם הוא משתנה של ניגודיות, אם הוא מספק יותר, אם הוא אורך של ניגודיות, כלומר, אם הוא שונה של פיזור גבוה יותר, אם הוא אורך של צבע חום גבוה יותר, אם הוא דורש רמות של ניגודיות, אם הוא שונה של צבע חום גבוה יותר של צבע חום גבוה יותר של ניגודיות, אם הוא דורש רמות של ניגודיות, אם הוא דורש רמות הכת יותר של אורדקדק

ניתוח אוריינטציה שרשרת ו Crystallinity

התפלגות

כאשר פולימרים מעובדים (למשל, על ידי סיבים מסתובבים, הפליריון סרטני או הזרקת עובש), רשתות מולקולריות להיות מוכוונת היטב לאורך כיוון זרימת הדם. סקייפ בשילוב עם גלאי דו-ממדי יכול למדוד את ההתפלגות האינטנסיבית של השתקפות גבישית, שממנו FLT:0Hermans אוריינטציה 1FLT מחושבת.

המונחים: Crystallinity

השבריר של חומר גבישי בפולימרי משפיע ישירות על כוח מכני, תכונות מחסום, ויציבות תרמית. Both WANS ו-SSanS יכולים להעריך גבישי: WANS משווה את עוצמת הפסגות המשולבות של גבישים להילה החמקמקה; סינט'ס מודד את הקריסטל (הכוח המתפזר הכולל), אשר הוא פרופורציה למוצר של שבריריות וניגודים בין השלבים שאינם משמידים, מאפשר ניטור אמיתי של חומר רסן: 0:1-Funt) של חומר LTinal-Funt (מחדש) מאפשר טיפול אמיתי של חומר LT1: 1.

מורפולוגיה - Determination in Complex Systems

בלוק קופואלימר

[בלוק copolymers self-a להרכיב לתוך nanostructures הורה (lamellae, cylinders, ג'ירואידים, תחומים) בהתאם פרמטר נפח ואינטראקציה ⁇ .S הוא תקן הזהב עבור לאפיין את המורלולוגיות האלה: הפזמון פיזור נותן את התחום ספאק, בעוד שיאים מסדר גבוה יותר (אם נוכחי) מצביעים על סדר ארוך טווח.

Polymer Nanocomposites

פיזור Neutron משמש יותר ויותר לחקור את הפיזור של חלקיקים (למשל, סיליקה, חימר, צינורות פחמן) במבשלות פולימר. על ידי התאמת צפיפות אורך הפיזור של ממטריקס פולימר (באמצעות תערובת של מינים ממומן ומחוסנים), התפזר מן הננומס הופך גלוי.S יכול לקבוע את הרדיוס של גלאז של חלקיקים של חלקיקים, וספקים של מידע מכני זה הוא חיזוק קריטי עבור כל מנגנונים מכניים.

חומרים רעילים וגלופים

פולימרים שמקורם במקורות טבעיים - כגון צלולוז, חלבונים וכוכב - לעתים קרובות יש מבנים היררכיים מורכבים. Neutron לפזר, בשילוב עם FLT:0deuteration של ה-FLT:1 (למשל, D2O לעומת H2O), יכול לבדוק את מעטפת ההידרומית, גמישות, אריזה במערכות אלה, למשל, קידוד משני של חלבונים מנפחים ופתרונות משניים מתחת לצורות של תאים משניים, כמו נימולקולאריים, אשר מופיעים תחת צורות תאים משניים, כמו גם על גבי תאים משניים, כמו גם על גבי .

פרשנות ומודל

גורם ומבנה

(ברוב הניסויים של הסינטק, עוצמת המפולגת נמדדת ביחס למוצר של ה-FLT:0form factorFLT: 1 P(Q) – המגדיר את הצורה ואת גודלם של פיזורים בודדים – ו-RPFLT:2 Structure factorFLT 3 S(RQ) – מספר על אינטראקציות בין פיזור חומרים פולימרים, SQ) ו-(D) ניתן לנתח את ה-DV.

המונחים: contrast Variation and Labeling Strategies

היכולת לתפעל ניגודיות על ידי טיהור סלקטיבית היא סימן ההיכר של פיזור נויטרונים.בניסוי טיפוסי, סדרה של דגימות עם רמות שונות של טיהור נמדד, ואת הנתונים הפיזור ממרכיבים בודדים. גישה זו, המכונה FLT:0const תואם את הפיזור של שלב אחד או מממשקים פנימיים: NLT2 משמש ניגודיות:

אינטנסיביות מוחלטת ואי-חלויות

ניתן להציב נתונים מתפזרים על סולם מוחלט (cm-1) באמצעות סטנדרטים מקיפים (למשל, מים, וניל) זה מאפשר חישוב של FLT:0invariantFLT:1 Q* Q*, אשר פרופורציונלי לתנודות קוהוראלית של פיזור אורך.

שיקולים מעשיים ומתקנים

מקורות ניוטרון

ניסויים פיזור נויטרון דורשים גישה למתקנים בקנה מידה גדול: או כור גרעיני (למשל, התגובה גבוהה Flux Isotope ב ORNL, המכון לולה-לאנג'ווין בצרפת, או FRM II בגרמניה) או מקור הכנה (למשל, Oracle Spallation Neuation Neutron, the ISIS Neuon ו Muon במקור, בריטניה או אתר אינטרנטי תיבות של ציוד ניקוי חומרים שונים, אשר משמש גם ל-Squareativesssssssssssssss, כולל דוגמאות מחקר).

הכנת הדגימה ודהוטרציה

(ב) מידע באיכות גבוהה של הסניאם או ה- WANS, יש לדגימות עם ממדים מבוקרים ודה-פטרציה. פולימרים בולק ניתן לחוץ לדיסקים או להיזרק לסרטים.פתרונות נמדדים בדרך כלל בתאים של quartzium עם חלונות דקים כדי למזער את פיזור הרקע:0 Deuteration ServicesFLT:1 זמינים במתקנים כגון LT:2IS) ו-Dicicicicicialation:

כיוונים עתידיים

מקורות עתירי עת ו-Time-Resolved Studies

מקורות דיג חדשים (למשל, מקור הספיגה האירופאי) יספקו סדר של פלוקס גבוה יותר, המאפשר ניסויים מסולקים בזמן על מדית זמן תת-שנית.זה יאפשר לחוקרים ל-FLT:0observe פוליקליזציה פולימרנית גבוהה יותר, הפרדה, או קינטיקה בזמן אמת FRP:1, מבנים transingient כי הם בלתי נגישים כיום עם תאים מתקדמים, כגון כלי קרינת UV-אווירה, או גירוי גבוה יותר, או גירוי, או קרינת אוויר, או קרינת אווירית, או קרינת אווירית, או קרינת אוויר מתקדמת יותר, או קרינת אווירית, כמו גם כן, או קרינת קרינה גבוהה יותר, או הנדסת זמן אמתית, או הנדסת חומרים מתקדמים יותר, או קרינת אוויריתים, או קרינת קרינה מתקדמת יותר, או הנדסת זמן אמתיתים, או הנדסת זמן אמת בזמן אמתית, או קרינת אווירית, כגון קרינת אווירית, כגון קרינת קרינה מתקדמת יותר, או הנדסת חומרים מתקדמים יותר, או קינטית בזמן אמתית, או קרינת קרינה מתקדמת יותר, או קרינת קרינה מתקדמת יותר, או קרינת אווירית, או קרינת קרינה מתקדמת יותר, או קרינת אווירית, או קרינת אוויר

שימוש בשילוב עם טכניקות אחרות

המידע המבני מפיזור נויטרונים הוא רב עוצמה כאשר משולב עם תוצאות מפיזור רנטגן, מיקרוסקופ אלקטרונים, calorimetry, וסימולציות מולקולריות.לדוגמה, FLT:0imultaneous SAXS ו SAXSigFLT 1 המדידות לספק ניגודיות משלימים וניתן להבחין בין התנודות ותנודות הרכב.

למידה של Machine Analysis

המורכבות הגוברת של מערכות פולימרים והנתונים העצומים המיוצרים על ידי גלאי מודרנים דחפו את הפיתוח של אלגוריתמים למידה FLT:1 עבור פיזור נתונים.רשתות נילי יכול לסווג במהירות מורפולוגיה (lamellar, cylindrical, gyroid) מתבנית פיזור או חיזוי מערכות יחסים פולימרים.

מסקנה

(Nronפיזור טכניקות - במיוחד SAS, WANS, ו-Colorמטריה - חיוני לחשיפת מערכת היחסים המורכבת בין אריזה של שרשרת פולימר, מורפולוגיה, ותכונות מקרוסקופיות.הרגישות הייחודית למימן ולדהום: בשילוב עם פיזור עמוק ולא הרסני של טכנולוגיות עיצוב אופטיות, מאפשר לחוקרים לחקור מבנה מסולמות אטומיות בסביבות ריאליסטיות.