stringtranslate.com

Microespectroscopia fototérmica

La microespectroscopia fototérmica ( PTMS ), también conocida como fluctuación de temperatura fototérmica ( PTTF ), [1] [2] se deriva de dos técnicas instrumentales principales: la espectroscopia infrarroja y la microscopía de fuerza atómica (AFM). En un tipo particular de AFM, conocido como microscopía térmica de barrido (SThM), la sonda de imágenes es un sensor de temperatura subminiatura, que puede ser un termopar o un termómetro de resistencia. [3] Este mismo tipo de detector se emplea en un instrumento PTMS, lo que le permite proporcionar imágenes AFM/SThM: Sin embargo, el principal uso adicional del PTMS es producir espectros infrarrojos de regiones de muestra por debajo de un micrómetro, como se describe a continuación.

Técnica

El AFM está interconectado con un espectrómetro de infrarrojos. Para trabajar con espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), el espectrómetro está equipado con una fuente infrarroja de cuerpo negro convencional. Primero se puede elegir una región particular de la muestra basándose en la imagen obtenida usando el modo de operación de obtención de imágenes AFM. Luego, cuando el material en este lugar absorbe la radiación electromagnética, se genera calor, que se difunde, dando lugar a un perfil de temperatura decreciente. Luego, la sonda térmica detecta la respuesta fototérmica de esta región de la muestra. Las fluctuaciones de temperatura medidas resultantes proporcionan un interferograma que reemplaza el interferograma obtenido mediante una configuración FTIR convencional, por ejemplo, mediante detección directa de la radiación transmitida por una muestra. El perfil de temperatura se puede afinar modulando el haz de excitación. Esto da como resultado la generación de ondas térmicas cuya longitud de difusión es inversamente proporcional a la raíz de la frecuencia de modulación. Una ventaja importante del enfoque térmico es que permite obtener información del subsuelo sensible a la profundidad a partir de mediciones en la superficie, gracias a la dependencia de la longitud de difusión térmica de la frecuencia de modulación.

Aplicaciones

Las dos características particulares del PTMS que han determinado sus aplicaciones hasta ahora son: 1) el mapeo espectroscópico se puede realizar con una resolución espacial muy por debajo del límite de difracción de la radiación IR, en última instancia a una escala de 20-30 nm. En principio, esto abre el camino a la microscopía IR por debajo de la longitud de onda (ver microscopía de sonda de barrido ), donde el contraste de la imagen debe determinarse mediante la respuesta térmica de regiones de muestra individuales a longitudes de onda espectrales particulares y 2) en general, no se requiere ninguna técnica de preparación especial. necesario cuando se van a estudiar muestras sólidas. Para la mayoría de los métodos FTIR estándar, este no es el caso.

Técnica relacionada

Esta técnica espectroscópica complementa otro método desarrollado recientemente de caracterización química o toma de huellas dactilares, a saber, el análisis microtérmico (micro-TA). [4] [5] Esto también utiliza una sonda SThM “activa”, que actúa como calentador y como termómetro, para inyectar ondas de temperatura evanescentes en una muestra y permitir imágenes subterráneas de polímeros y otros materiales. El detalle del subsuelo detectado corresponde a variaciones en la capacidad calorífica o en la conductividad térmica . Aumentar la temperatura de la sonda y, por tanto, la temperatura de la pequeña región de la muestra en contacto con ella, permite realizar análisis térmicos y/o termomecanometría localizados.

Referencias

  1. ^ Hammiche, A.; Pollock, HM; Lectura, M.; Claybourn, M.; et al. (1999). "Espectroscopia fototérmica FT-IR: un paso hacia la microscopía FT-IR con una resolución mejor que el límite de difracción". Espectroscopia Aplicada . 53 (7): 810. Código bibliográfico : 1999ApSpe..53..810H. doi :10.1366/0003702991947379. S2CID  93359289.
  2. ^ HM Pollock y DA Smith (2002). "El uso de sondas de campo cercano para espectroscopia vibratoria e imágenes fototérmicas". En JM Chalmers y PR Griffiths (eds.). Manual de espectroscopia vibracional . vol. 2. John Wiley e hijos . págs. 1472-1492.
  3. ^ Majumdar, A. (1999). "Microscopía térmica de barrido". Revisión anual de la ciencia de los materiales . 29 : 505–585. Código Bib : 1999AnRMS..29..505M. doi :10.1146/annurev.matsci.29.1.505. S2CID  98802503.
  4. ^ HM Pollock y A. Hammiche (2001). "Análisis microtérmico: técnicas y aplicaciones". J Phys D. 34 (9): R23–R53. Código Bib : 2001JPhD...34R..23P. doi :10.1088/0022-3727/34/9/201. S2CID  250838172.
  5. ^ J. Ye; et al. (2007). "Microscopía de sonda térmica de barrido: análisis nanotérmico con microscopía Raman". Microscopía y análisis : S5 – S8. Archivado desde el original el 14 de julio de 2011.

Otras lecturas