Depth-sensitive subsurface imaging of polymer nanocomposites using second harmonic Kelvin probe force microscopy.

We study the depth sensitivity and spatial resolution of subsurface imaging of polymer nanocomposites using second harmonic mapping in Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM). This method allows the visualization of the clustering and percolation of buried Single Walled Carbon Nanotubes (SWCNTs) via capacitance gradient (∂C/∂z) maps. We develop a multilayered sample where thin layers of neat Polyimide (PI) (∼80 nm per layer) are sequentially spin-coated on well-dispersed SWCNT/Polyimide (PI) nanocomposite films. The multilayer nanocomposite system allows the acquisition of ∂C/∂z images of three-dimensional percolating networks of SWCNTs at different depths in the same region of the sample. We detect CNTs at a depth of ∼430 nm, and notice that the spatial resolution progressively deteriorates with increasing depth of the buried CNTs. Computational trends of ∂C/∂z vs CNT depth correlate the sensitivity and depth resolution with field penetration and spreading, and enable a possible approach to three-dimensional subsurface structure reconstruction. The results open the door to nondestructive, three-dimensional tomography and nanometrology techniques for nanocomposite applications.

Fabrication and optical characterization of a high-quality fcc-opal-based photonic crystal grown by the vertical convective self-assembly method / Fabricación y caracterización óptica de cristales coloidales de alta calidad formados por esferas de SiO2 de 225 nm de diámetro con empaquetamiento fcc crecidos por el método convectivo de auto-ensamblado de deposición vertical / Fabricação e caracterização óptica de cristais coloidais de alta qualidade formados por esferas de SiO2 de 225 nm de diâmetro com embalagem fcc crescidos pelo método convectivo de automontagem de deposição vertical

Objective: Fabrication and optical characterization of close-packed 225 nm SiO2 -based colloidal crystals. Materials and methods: The vertical convective self-assembly method is used to grow high-quality 225 nm close-packed SiO2-based colloidal crystals. An annealing process (550°C) is made in order to improve the mechanical stability of the sample. Optical characterization is done by angle-resolved transmission spectroscopy (A-RTS) and structural characterization by Scanning Electron Microscopy (SEM). Results: Both, A-RTS and SEM, show that with the vertical convective self-assembly method, with the appropriate parameters of temperature of evaporation (60°C), volume fraction of the colloidal suspension (0.2% w/w) and acidity (pH=6), highly ordered close packed face centered cubic (fcc) SiO2 based colloidal crystals are obtained. Conclusions: The growth of high-quality (long range order and defect-free) face centered cubic opalbased photonic crystals is reported.

Objetivo: Fabricación y caracterización óptica de cristales coloidales de esferas de SiO2 de 225 nm de diámetro y empaquetamiento fcc. Materiales y métodos: Se producen cristales coloidales de 225 nm de diámetro de alta calidad mediante la técnica convectiva de auto-ensamblado de deposición vertical. Se hace, adicionalmente, un proceso de recocido (550°C) con el fin de mejorar la estabilidad mecánica de la estructura. La caracterización óptica se lleva a cabo por espectroscopia de transmisión resuelta en ángulo (A-RTS) y la caracterización estructural mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). Resultados: Ambos, A-RTS y MEB, muestran que con el método utilizado y con los parámetros adecuados de temperatura de evaporación (60°C), fracción en volumen de la suspensión coloidal (0,2% w / w) y acidez (pH = 6) se obtienen cristales coloidales de SiO2 con empaquetamiento compacto fcc altamente ordenados. Conclusiones: Se reporta el crecimiento de ópalos artificiales con empaquetamiento compacto fcc altamente ordenados (libre de defectos y con ordenamiento a largo alcance).

Objetivo: Fabricação e caracterização óptica de cristais coloidais de esferas de SiO2 de 225 nm de diâmetro e embalagem fcc. Materiais e métodos: Foram produzidos cristais coloidais de 225 nm de diâmetro de alta qualidade através da técnica convectiva de automontagem de deposição vertical. Faz-se, adicionalmente, um processo de recozimento (550°C), a fim de melhorar a estabilidade mecânica da estrutura. A caracterização óptica foi realizada por espectroscopia de transmissão em ângulo (A-RTS) e a caracterização estrutural utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV). Resultados: Ambos, A-RTS e MEV mostram que com o método utilizado e com os parâmetros adequados de temperatura de evaporação (60°C), fração de volume da suspensão coloidal (0,2% w / w) e acidez (pH = 6) são obtidos cristais coloidais de SiO2 com embalagem compacto fcc altamente ordenados. Conclusões: Registrou-se o crescimento de opalas artificiais com embalagem compacto fcc altamente ordenadas (livres de defeitos e de ordem de longo alcance).