Técnica de microscopia combinada observa comportamento em nanoescala de polímeros movidos a luz

Microscopia de força atômica de alta velocidade combinada com um sistema de irradiação a laser para observação in situ em tempo real do processo de deformação de azo-polímeros. Crédito:Universidade de Osaka

Expandir a nossa compreensão científica muitas vezes se resume a observar o mais de perto possível o que está acontecendo. Agora, pesquisadores do Japão observaram o comportamento em nanoescala de filmes de azopolímeros ao acioná-los com luz laser.

Em um estudo publicado no mês passado na Nano Letters os pesquisadores da Universidade de Osaka usaram microscopia de força atômica de alta velocidade (HS-AFM) combinada com um microscópio óptico para criar filmes à medida que os filmes de polímero mudavam.

Os azopolímeros são materiais fotoativos, o que significa que sofrem alterações quando a luz incide sobre eles. Especificamente, a luz altera a sua estrutura química, o que altera a superfície dos filmes. Isso os torna interessantes para aplicações como armazenamento óptico de dados e fornecimento de movimento acionado por luz.

Ser capaz de iniciar essas mudanças com uma luz laser focada enquanto captura imagens é conhecido como medição in situ.

"É comum investigar mudanças em filmes poliméricos submetendo-os a um tratamento, como irradiação com luz, e depois fazer medições ou observações. No entanto, isso fornece informações limitadas", explica o principal autor do estudo, Keishi Yang. "Usar uma configuração HS-AFM incluindo um microscópio óptico invertido com laser nos permitiu desencadear mudanças em filmes de azopolímero enquanto os observávamos em tempo real com alta resolução espaço-temporal."

As medições do HS-AFM foram capazes de rastrear as mudanças dinâmicas nas superfícies dos filmes poliméricos em filmes com dois quadros por segundo. Verificou-se também que a direção da luz polarizada utilizada teve influência no padrão final da superfície.

Espera-se que investigações adicionais usando a abordagem in situ levem a uma compreensão completa do mecanismo de deformação do azopolímero acionada pela luz, permitindo que o potencial desses materiais seja maximizado.

“Demonstramos nossa técnica para observar a deformação do filme polimérico”, disse o autor sênior do estudo, Takayuki Umakoshi. "No entanto, ao fazer isso, mostramos o potencial de combinar HS-AFM de varredura de ponta e uma fonte de laser para uso em ciência de materiais e físico-química."

Materiais e processos que respondem à luz são importantes em uma ampla gama de campos da química e da biologia, incluindo detecção, imagem e nanomedicina. A técnica in situ oferece uma oportunidade para aprofundar a compreensão e maximizar o potencial e, portanto, espera-se que seja aplicada a vários dispositivos ópticos.

Mais informações: Keishi Yang et al, Observação in situ em tempo real de movimentos fotoinduzidos de azopolímeros em nanoescala usando microscopia de força atômica de alta velocidade combinada com um microscópio óptico invertido, Nano Letras (2024). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c04877
Fornecido pela Universidade de Osaka

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