Nya möjligheter för studier på nanonivå
Två nya instrument på Ytkemiska Institutet, YKI, i Stockholm öppnar helt nya möjligheter till forskning och utveckling på nanonivå. Instrumenten kommer bl a att användas för studier av tryckfärg, lim och lacker inom förpackningsindustrin. Instrumenten - XPS och kombinerad konfokal Raman, AFM & SNOM – har kunnat köpas in tack vare donationer från Nils & Dorthi Troëdssons stiftelse och Knut & Alice Wallenbergs stiftelse.
erbjuda industrikunder och akademiska partners kemisk analys av ytor
och ytskikt vid mycket hög upplösning, säger Bruce Lyne, VD YKI.
Instrumenten, en investering på totalt 15 miljoner kronor vid YKI,
kartlägger kemisk, strukturell och optisk information på ytor och rakt
igenom ytskikt med mycket hög upplösning. Snabba analyser kan ske i
vätskor, geler och på fasta prover. Instrumenten kommer bland annat att
användas för att studera tryck på papper, inbindning av aktiva
substanser till nanostrukturerade material för användning som
depåläkemedel, migrering av fettsubstanser på choklad och andra
livsmedel, fiberanalyser med tillämpning inom kriminalteknik samt hur
hårvårdsprodukter fördelar sig på hårstrån.
-Tack vare instrumentsatsningarna från Nils & Dorthi Troëdssons
stiftelse och Knut & Alice Wallenbergs stiftelse stärks YKI:s
konkurrenskraft inom avancerad kemisk ytanalys, och gör att vi kan
fortsätta vara internationellt ledande inom ytkemirelaterad forskning.
En direkt konsekvens är att vi under det närmaste året kommer att kunna
starta flera nya doktorandprojekt med bas i denna teknologi, säger
Bruce Lyne.
Instrumenten har installerats i nya laboratorier vid YKI och invigdes vid ett forskningsseminarium med pressvisning den 12 juni.
Enda i Norden
Instrumentet baseras på samtidig mätning av Ramanspektroskopi för
kemisk analys med analysdjup på mikrometernivå och en lateral
(sidledes) upplösning ner till 200 nanometer, topografisk analys på
nanometernivå och optisk mikroskopi med en lateral upplösning i sidled
ner till 100 nanometer. Det är det första i sitt slag i Norden och
kommer att användas i forskningssamarbeten med skogsindustriell
anknytning tillsammans med KTH, Karlstads universitet och
Mittuniversitetet.
Den unika konfokala funktionen gör att prover kan analyseras på olika
djup genom provet (upp till 100 mikrometers djup) utan att förstöra
provet. Det innebär att man kan studera tryckfärger och limmer på
papper och förpackningar för att spåra hur olika komponenter fördelas,
hitta orsaker till brister i material samt utveckla nya material.
Kombinationen av de olika teknikerna i ett och samma instrument innebär
att man slipper komplikationer av provpreparering för att byta prover
mellan olika instrument.
XPS - Fotoelektronspektroskopi i världsklass
Det nya XPS-instrumentet är i absolut världsklass och är specialbyggt
för att passa YKI:s och KTH:s behov. XPS, även kallat ESCA, är en
mycket ytkänslig teknik och ger den kemiska sammansättningen för de
yttersta 2-10 nanometrarna av ett material med en kvantifiering av både
grundämnen och olika kemiska bindningar. Det nya instrumentet tar
snabbt kvantitativa kemiska bilder som visar fördelningen av olika
komponenter över ytan med en lateral upplösning på mikrometernivå.
Dessutom, för till exempel små fläckar eller prickar på en yta, erhålls
den kemiska ytsammansättningen lätt med hjälp av punktanalys över
områden så små som 15 mikrometer. Kemiska bindningar kan analyseras
genom att industriellt relevanta processteg simuleras med uppvärmning
eller kylning in-situ i själva analyskammaren. XPS används till
exempel vid problem med dålig vidhäftning hos lackskikt och olika typer
av laminat, eller för att spåra olika typer av föreningar och
föroreningar på fasta ytor.
Andra viktiga områden är att följa effekten av ytbehandling och
rengöring av olika material, och exempelvis för att i detalj studera
hur en plastyta förändras beroende på hur väl man lyckats reagera
ytskiktet. Det nya XPS-instrumentet har också ett tillbehör som
möjliggör Auger elektronspektroskopi (AES) och Auger mikroskopi (SAM)
för främst ledande material som metaller och metalloxider. AES är en
mycket användbar och kompletterande teknik till XPS vid till exempel
korrosionsstudier. Dessutom, när Auger tillbehöret används kan
sekundärelektroner detekteras för att in-situ visa var på ytan analysen
ska fokusera, till exempel för små partiklar eller defekter som
"pinholes".
- Detta är ett mycket stort steg framåt för oss. YKI strävar hela tiden
efter att ha tillgång till instrument i världsklass som analyserar
materialytor inom alla slags industriella processer. Tillsammans med
våra 75 medlemsföretag i Sverige, övriga Europa och Nordamerika tar vi
fram ledande lösningar inom flertalet produktområden. Instrumenten
används redan i vår verksamhet och är helt avgörande för
konkurrenskraftig ytkemisk forskning, säger Bruce Lyne.