纳米颗粒中表面形貌检测方案(扫描电镜)

PHENOMSCIENTIFIC飞 纳 电 镜 为什么扫描电镜( SEM)是表征纳米颗粒的实用技术 微观颗粒在各个领域中的应用飞速增长，而这些微观颗粒的使用关键在于精确控制其性能参数。这篇文章将解释为什么需要精确地对颗粒进行监测和表征，以及扫描电镜如何在这个过程中扮演重要角色，主要得益于其多功能性和卓越的空间分辨率。 颗粒"指在一定尺寸范围内具有特定形状的几何体，这里所说的尺寸一般在毫米到到米之间。实际上颗粒可以从亚原子尺寸(大小为10-15米)，到微观范围的原子(0.3A)和分子(nm-um)，再到宏观尺寸，包括尘埃粒子，尘土，皮肤(mm-cm)等。因此，对"颗粒”精确定义是相当困难的，通常可理解为颗粒在尺寸和形状方面变化很大。 微观颗粒：它们为什么如此有趣? 微观颗粒——这类颗粒非常有趣，因为它们被广泛应用于陶瓷、食品工业、电子、聚合物和塑料、化妆品和制药等领域。经证明，这些颗粒的大小和形状会影响材料的性能。 一般而言，大多数材料都与尺寸相关。相同材料在纳米尺寸上的物理性质不同于宏观尺度上的物理性质。造成这种现象的有几个因素：首先，当材料到达纳米尺寸，经典力学不再能够描述这些过程，需要用到量子力学来描述。此外，材料的尺寸越小，比表面积增大，可能会影响材料的某些性能(图1)。 图1：由颗粒组成的材料的比表面积增加 性质改变的纳米材料 与其块体材料相比，纳米材料发生性质改变的例子很多。例如，黄金的光学性质在宏观尺度和纳米尺度上是截然不同的。众所周知，黄金是黄色的，但是对于黄金纳米颗粒来说却不是同，它们的颜色可以从紫色到红色不等，这取决于它们的尺寸大小(图2)。此外，用于制作防晒霜的氧化锌(ZnO)纳米颗粒相比于防晒霜中的其他块体材料，不会散射可见光。 bulk Au nm sized Au 图2：随着金颗粒尺寸的减小，黄金的光学性质发生变化。 纳米材料改变的不仅是光学性质，电学性质在纳米尺寸上也可能不同，一些导体材料可以变成半导体，反之亦然。因此，颗粒的尺寸作为一个重要因素，可以影响它们在许多不同应用中的性质。 例如，它可能会影响医疗应用上的传输效率，催化过程中的反应活性和溶解速率，以及陶瓷样品的孔隙率等。这类纳米颗粒由于其较高的比表面积，从而能吸收和携带多种化合物，因此在医学上用于药物输送是非常有吸引力。 除了尺寸，颗粒的形状也是决定性因素之一，会影响材料的性质，从而影响最终产品的性能。与尺寸类似，形状可以改变食物的质感，以及医疗药剂的流动性和反应活性等。此外，颗粒的其它特性，如凹凸性和圆度也很重要，因为它们也会影响其性质。 获取颗粒图像 很明显，颗粒由于其性质可变及巨大的应用潜力，已经吸引了许多来自世界各地不同领域研究者们的关注。原则上，材料的性能可以通过控制尺寸和形状来精确调整。为了达到这一目的，人们使用了许多表征技术来获得颗粒形状和尺寸分布。 通常，输出关于颗粒特性的结果是具有挑战性的，不仅要涉及统计性，还要涉及准确性。为了达到这个目的，飞纳电镜的颗粒统计分析测量系统(图3)可以促进这个过程。它结合了高分辨率电子成像与自动分析，对所获取的颗粒图片自动统计、分析并输出测试报告，从这份测试报告中不仅可以获取颗粒的尺寸和形状，还可以得到颗粒的凹凸度、圆度、表面积和体积等许多其他特性。 图3：对采集到的 SEM 图像进行处理，自动对颗粒进行识别，最后给出的分析结果包含颗粒的尺寸、形状分布及其他重要特征参数。 VSP-G1 是荷兰 VSParticle 公司制造的全自动纳米颗粒制备系统。这个系统能够非常高效地为研究学者们制备理想中的纳米颗粒。VSP-G1 系统可以为纳米研究创造许多新的方向。-分钟选择材料，五分钟产出纳米颗粒；65种元素覆盖，自由选择搭配。 关键词：扫描电镜，台式电镜，台式扫描电镜，桌面扫描电镜 关于作者 Antonis Nanakoudis Antonis Nanakoudis 是荷兰飞纳的一位应用工程师。Antonis 非常喜欢飞纳台式电镜在各种领域的广泛应用，并一直探索机会以开发出更新的应用技巧。 微观颗粒在各个领域中的应用飞速增长，而这些微观颗粒的使用关键在于精确控制其性能参数。这篇文章将解释为什么需要精确地对颗粒进行监测和表征，以及扫描电镜如何在这个过程中扮演重要角色，主要得益于其多功能性和卓越的空间分辨率。“颗粒” 指在一定尺寸范围内具有特定形状的几何体，这里所说的尺寸一般在毫米到纳米之间。实际上颗粒可以从亚原子尺寸（大小为10-15米），到微观范围的原子（0.3Å）和分子（nm-μm），再到宏观尺寸，包括尘埃粒子 ，尘土，皮肤（mm-cm）等。因此，对“颗粒”精确定义是相当困难的，通常可理解为颗粒在尺寸和形状方面变化很大。微观颗粒：它们为什么如此有趣？微观颗粒 —— 这类颗粒非常有趣，因为它们被广泛应用于陶瓷、食品工业、电子、聚合物和塑料、化妆品和制药等领域。经证明，这些颗粒的大小和形状会影响材料的性能。一般而言，大多数材料都与尺寸相关。相同材料在纳米尺寸上的物理性质不同于宏观尺度上的物理性质。造成这种现象的有几个因素：首先，当材料到达纳米尺寸，经典力学不再能够描述这些过程，需要用到量子力学来描述。此外，材料的尺寸越小，比表面积增大，可能会影响材料的某些性能（图1）。图1：由颗粒组成的材料的比表面积增加