Name: cooling rate dependent ellipsometry measurements to determine the dynamics of thin glassy films
Uploaded: 2016-01-26T18:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Cooling Rate Dependent Ellipsometry Measurements to Determine the Dynamics of Thin Glassy Films at JoVE.com

Forfatterne ønsker å erkjenne James A. Forrest om hjelp i den første ideen til denne teknikken. 26 Dette arbeidet ble støttet av midler fra University of Pennsylvania og ble delvis støttet av MRSEC program av National Science Foundation i henhold award no. DMR-11- 20901 ved University of Pennsylvania.

1. Film Forberedelse <ol><li> Veie 0,04 g av polystyren, og plasser i en 30 ml hetteglass. </li><li> Vei 2 g toluen i hetteglasset. En 2 vekt% løsning av polystyren i toluen gir en film på ca. 100 nm. </li><li> La løsningen sitte O / N å fullt oppløse isopor og la løsningene avgjøre. </li><li> Plasser en 1 cm x 1 cm Silicon (Si) wafer på en Spin Coater. </li><li> Snurr wafer ved 8000 rpm i 45 sek. Mens det er spinning, slippe ca 1 ml toluen på spinning wafer. Merk: Alle trinn som involverer spinnbelegg...

<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>

Kjøling-hastighetsavhengig T g målinger med høy gjennomstrømning karakteriseringseksperimenter som kan bestemme T g, utvidelse koeffisienten for glasset og underkjølt væske, vil temperatur-avhengigheten av gjennomsnittlig dynamikk, og skjørheten av en bestemt glassaktig materiale i en enkelt eksperiment. Videre, i motsetning til fluorescens, innstøping, eller nanohole avspennings eksperimenter, CR-t g eksperimenter er relativt rask og enkel, fordi de ikke utnytter fluoroforer ell...

Den brytende arbeid av Keddie Jones og Corey 1 viste at glassovergangstemperatur (T g) av ultratynne filmer polystyren avtar i forhold til den samlede mengde verdien ved tykkelser som er lavere enn 60 nm. Siden den gang er mange eksperimentelle studier 2-11 støtter hypotesen om at den observerte reduksjon i T g er forårsaket av et lag med økt mobilitet nær den frie overflaten av disse filmene. Men disse forsøkene er indirekte tiltak av en enkelt avslapping tid, og dermed er det en debatt 12- 18 sentrert på en direkte sammenheng mellom gjennomsnittlig tynnfilm dynamikk og dynamikken på luft / polymer-grensesnitt. For å besvare denne debatten, har mange studier direkte målt dynamikken i den frie overflaten (τ overflate). Nanopartikkel embedding, 19,20 nanohole avslapping, 21 og fluorescens 22 studier viser at luft / polymer-grensesnitt hsom dynamikk størrelsesordener raskere enn bulk alfa avslapping tid (τ α) med en mye svakere temperaturavhengigheten enn for τ α. På grunn av sin svake temperaturavhengighet, er τ overflaten av disse filmene, 19-22 og forbedret dynamikk tynne filmer polystyren, 23,24 skjærer bulk alfa avslapping (τ a) ved et enkelt punkt T *, som ligger noen få grader over T g, og ved en τ α av ≈ 1 sek. Tilstedeværelsen av T * kunne forklare hvorfor eksperimenter som probe avspennings ganger raskere enn * ikke klarer å se noen tykkelse avhengighet av T g av ultra-tynne polystyren filmer. 13-18 slutt, mens direkte målinger av den forbedrede mobile laget viser at det har en tykkelse på 4-8 nm, 20-22 er det bevis på at forplantningslengden av dynamikken ved luft / polymer-grensesnittet er mye større enn tykkelsen av den mobile overflate Layer. 5,25,26 Denne rapporten tar sikte på å full beskrive en protokoll for å bruke ellipsometry for kjøling rente avhengige T g (CR-T g) eksperimenter. CR-T g er tidligere blitt brukt for å beskrive de gjennomsnittlige dynamikken i ultratynne filmer av polystyren. 23,24,27,28 Videre ble denne teknikken nylig brukt til å vise en direkte korrelasjon mellom de gjennomsnittlige dynamikken i ultratynne filmer polystyren og dynamikken ved den frie overflaten. 23 Fordelen med CR-T g målinger over andre typer av målinger slik som fluorescens, nanopartikler innebygging, nanohole avslapping, nanocalorimetry, dielektrisk spektroskopi, og Brillouin lysspredning, er studier at de er relativt rask og enkle forsøk som ikke benytter fluoroforer eller andre kompliserte eksperimentelle teknikker. Nylige fremskritt innen spektroskopisk ellipsometry tillater denne teknikk å bli brukt til effektivt å bestemme den optiske Egentallet av ultra-tynne filmer av polymerer og andre typer hybridmaterialer med eksepsjonell presisjon. Som sådan, sonder denne teknikken den gjennomsnittlige dynamikken i teknologisk gjelder tynne filmer i temperatur og tid regimer som er relevante for glassovergangs (T ≤ T g, τ α ≥ 100 sek). Videre vil denne teknikken gi informasjon om ekspansjonskoeffisienter av glassaktig og kveldsmat avkjølt flytende tilstander samt skjørheten i systemet, som deretter kan sammenlignes med data for bulk filmer. Til slutt kan CR- T g eksperimenter brukes til noe glassaktig system så lenge som integriteten av filmen fortsatt gjennom hele forsøket.

<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

Denne rapporten har som mål å fullt ut beskrive den eksperimentelle teknikken med å bruke ellipsometry for kjøling rente avhengige T g (CR-T g) eksperimenter. Disse målingene er enkle high-throughput karakteriseringseksperimenter, som kan bestemme glasstemperaturen (T g), gjennomsnittlig dynamikk, skjørhet og utvidelseskoeffisienten av de superkjølte flytende og glassaktige tilstander for en rekke av glassaktige materialer. Denne teknikken gjør det mulig for disse parametre som skal måles i et enkelt eksperiment, mens andre fremgangsmåter må kombinere en rekke forskjellige teknikker for å undersøke alle disse egenskapene. Målinger av dynamikk nær T g er spesielt utfordrende. Fordelen med kjølehastighetsavhengig T g målinger over andre metoder som direkte probe bulk og overflateavspennings dynamikk er at de er forholdsvis raske og enkle forsøk, som ikke benytter fluoroforer eller annen komplisert experimental teknikker. Videre undersøker denne teknikken gjennomsnittlig dynamikken i teknologisk relevante tynne filmer i temperatur og tid for avslapping (τ α) regimer som er relevante for glass (τ α&gt; 100 sek). Begrensningen til å bruke ellipsometry for avkjølingshastigheten avhengige T g eksperimenter er at den ikke kan sondere relaksasjonstider som er relevante for målinger av viskositet (τ α &lt;&lt; 1 sek). Andre avkjølingshastigheten avhengig T g måleteknikk, men kan forlenge CR-T g metode til raskere relaksasjonstider. Videre kan denne teknikken bli anvendt for en hvilken som helst glassaktig system så lenge som integriteten av filmen fortsatt gjennom hele forsøket.

Fitting Raw Ellipsometry data Polystyren filmer er gjennomsiktige i bølgelengdeområdet fra ellipsometer (500-1,600 nm). Således er en Cauchy modellen er en god modell for å beskrive brytningsindeksen for polystyren-film. Figur 1A viser et eksempel på Ψ (λ) og Δ (λ) for en tykk (274 nm) film av polystyren, og den resulterende tilpasning til Cauchy modell <img alt="Ligning 1" src="/file...

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

Her presenterer vi en protokoll for kjøling hastighetsavhengige ellipsometry eksperimenter, som kan bestemme glassovergangstemperatur (T g), gjennomsnittlig dynamikk, skjørhet og utvidelseskoeffisienten til underkjølt væske og glass for en rekke av glassaktige materialer.

Kjøling hastighetsavhengige ellipsometry målinger for å bestemme Dynamics av ​​Thin Glassy Films

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

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

Tynnsjiktskromatografiske (TLC) separasjoner og biologiske tester av planteekstrakter for å identifisere antimikrobielle forbindelser

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

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Atomically Definerte Maler for epitaksiale Vekst av 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 ...

High Precision Zinc Isotopic Measurements Applied to Mouse Organs

Høy presisjon Zinc isotop målinger som brukes for Muse 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 ...

Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films

Fabrikasjon av Stor-området Frittstående ultratynn polymer Films

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

Rakne Entropic Rate Akselerasjon indusert av Solvent Dynamics i Membrane Enzymer

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

Oppløsning Dynamic Nuclear Polarisering Instrumentering for Real-time enzymatiske reaksjonen rate målinger av NMR

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

Kapillær elektroforese til Monitor Peptide Negl på Chitosan Filmer i sanntid

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

Elektrokjemiske impedans spektroskopi som et verktøy for elektrokjemiske Rate konstant estimering

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

Reaktiv damp deponering av konjugert Polymer filmer på vilkårlig underlag

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

Løsning-bearbeidet "Silver-Vismut-jod" trefoldig tynne filmer for blyfri Photovoltaic dempere

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

Kjøling hastighetsavhengige ellipsometry målinger for å bestemme Dynamics av ​​Thin Glassy Films

Kjøling hastighetsavhengige ellipsometry målinger for å bestemme Dynamics av Thin Glassy Films