2010年11月25日
美国国家标准与技术研究所(NIST)的一个研究小组开发了一种新的化学分析技术,利用小石英晶体的超声倾斜来测试只有几微克物质的纯度。
根据NIST团队的说法,由于它使用的样品比类似的商业仪器小近1000倍,这项新技术应该是日益增长的纳米技术测量工具库的重要补充。
一名NIST的研究人员用碳纳米管样品制备了用于微尺度热重分析的石英晶体微天平盘。典型的样本量约为2微升或1微克。
随着科学研究的对象变得越来越小——就像纳米技术和基因治疗一样——担心如何测量这些东西的人已经运用相当的智慧来开发类似的仪器。NIST的这项新技术是热重分析(TGA)的一个重复,TGA是一个相当直接的概念的令人印象深刻的名字。材料的样品被非常缓慢和小心地加热,随着温度的升高,它的质量变化被测量出来。该技术测量分解、氧化、脱水或用热进行化学改变样品所需的反应能量。
例如,TGA可以用来描述复杂的生物燃料混合物,因为不同的成分在不同的温度下蒸发。有机样品的纯度可以通过TGA图的形状来测试,因为不同的成分会在不同的温度下分解或蒸发。然而,传统的热重分析仪需要几毫克或更多的材料样本,这使得测量非常小的、实验室规模的粉末样品(如纳米颗粒)或非常小的表面化学特征(如薄膜)变得困难。欧洲杯猜球平台
我们需要一个极其灵敏的“微天平”来测量质量的微小变化。NIST小组在石英晶体微天平中发现了一个,它本质上是一个夹在两个电极之间的石英压电片。通过电极的交流电使晶体以稳定而精确的超声波频率振动,原理与石英晶体手表相同。增加质量(一个微样本)会降低共振频率,当微样本被加热并分解时,共振频率又会上升。
在一篇新论文中,NIST材料科学小组证明了他们的微欧洲杯足球竞彩天平热欧洲杯线上买球重仪产生的结果与传统的热重仪基本相同,但样品要小1000倍左右。它们不仅可以检测炭黑、氧化铝和样品有机流体的特征曲线,还可以检测混合物更复杂的曲线。
“我们开始这项工作是因为我们想分析小型碳纳米管样品的纯度,”分析化学家伊丽莎白·曼斯菲尔德解释说。她说,最近,他们已经将这项技术应用于测量生物学家在金纳米颗粒上涂上的有机表面涂层,以修改它们以适应特定的应用。欧洲杯猜球平台她说:“现在很难测量颗粒表面覆盖了多少材料,这将是这项技术的一个真正独特的应用。欧洲杯猜球平台”
原型装置要求频率测量与加热分开一步进行。目前,该团队正在将微平衡盘与加热元件集成,以使过程能够同步进行。
来源:http://www.nist.gov/