NATURE SCIENTIFIC REPORTS I Ar离子束辐照制备的PDMS皱纹表面硬皮层的异质性

Park Hournal

Ar离子束辐照制备的PDMS皱纹表面硬皮层

的异质性

Heterogeneity of hard skin layer in wrinkled PDMS surface fabricated by Ar ion-beam irradiation

  通过高能离子进行的聚合物处理可以直接在聚合物膜上产生纳米结构。在几千电子伏特的条件下，聚合物膜的离子辐照通过将离子能量局部转移到几十纳米到几百纳米之间而引起表面集中的聚合物变形。局部传递的能量导致表面下的局部键解离和电离，并引发分裂和交联，从而引发自组织的纳米结构（SONS）。而褶皱是通过离子束辐照制造的最著名的SONS之一。通过离子束辐照在聚二甲基硅氧烷（PDMS）的基板上可以制造褶皱。

  2018年，Seunghun Lee, Eunyeon Byeon, Sunghoon Jung & Do-Geun Kim 等研究人员在Nature杂志发表了一项研究成果(DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-32378-2）。他们利用在360-840eV的能量下，通过Ar离子束辐照在PDMS表面上形成了皱纹。通过XPS深度剖析用于测量起皱的PDMS在深度方向上的空间键分布。并利用一个理论程序计算了转移到PDMS的离子能量，以描述入射离子能量与发生断裂和交联的修饰深度之间的相关性。该方法提供了一个物理参数，用于定量描述Ar离子束辐照后PDMS上异质硬皮的形成。

  在此项研究中，通过使用 Park Systems 公司的NX10 原子力显微镜，分别对通过以360 eV，600 eV和840 eV的离子能量照射Ar离子制备的PDMS样品进行了表面分析和数据对比。图1显示了对Ar离子束照射的PDMS表面进行扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）分析的结果。随着Ar离子能量的增加，皱纹的宽度从0.5μm增加至1μm，并且皱纹高度在20至50nm的范围内。此行为与离子束照射的PDMS的其他报告一致。

图1：在不同离子能量的Ar离子束照射后，起皱的PDMS表面：（a）360 eV，（b）600 eV和（c）840 eV.

Park NX10

  Park公司是原子力显微镜的发明者，1986年研制了世界首台商用原子力显微镜，一直致力于原子力显微镜技术的开发与应用，Park NX10主要有以下特点：

1. 非接触工作模式：全球唯一一家真实实现非接触式测量模式的原子力显微镜厂家，非接触模式使原子力针尖磨损大大降低，延长了探针寿命，提高了测量图像的重复性；

2. 高端平板扫描器：所有产品型号均采用的高端平板扫描器，远远优于传统的管式扫描器；

3. 全球最高的测量精度：Z轴精度可达0.02nm；

4. 智能扫描Smartscan：仪器操作极其简单，可实现自动扫描，对操作者无特殊要求，并且有中文操作界面；

5. 简单的换针方式：换针非常方便，采用磁铁直接吸上即可，不需调整激光光斑；

6.Park NX10拥有最广泛的工作模式：可用于光学，电学，热学，力学，磁学，电化学等方面的研究与测试。