Effects of the thickness of a space

Effects of the thickness of a spacer layer (upper row) and the dye layer (bottom) on the FQM contrast. (a) When a thin dye layer (< 5 nm) is applied, emission of all dye molecules above the sample can be quenched, resulting in maximal FQM contrast (C≈1). (b) With a 20 nm polystyrene spacer between the dye film and GO sheets, the contrast is decreased since there are excess dye molecules beyond GO's effective quenching distance. (c) With a 200 nm thick spacer, essentially no emission quenching is observed. (d) When a 30 nm thick dye layer is applied, the overall image contrast is decreased but the difference between single and multilayer becomes apparent due to incomplete emission quenching. (e) With a 200 nm coating, however, the overall contrast is much reduced, which hinders naked-eye observation. The optimal dye thickness was found to be in the range of 20 to 50 nm. All scale bars = 50 μm.
Adapted from30, with permission, ACS Publication.
Figure options
Although thinner dye layer produces higher FQM contrast, which can facilitate the detection of GBS materials, it also results in an “over-saturated” condition where C≈1 for all the sheets, regardless of their thickness (number of layers). This is not suitable for resolving the number of layers, or the degree of overlapping between neighboring sheets. When the dye coating is thicker than the effective quenching distance, there is a layer of dye materials beyond the “reach” of the GBS ( Fig. 6d), therefore they remain bright upon excitation. This decreases the overall contrast, but turns out to be beneficial for imaging since it helps to reveal more details in the image. Multilayers of GBS pieces can quench the emission of more dye molecules above them, thus appearing darker than monolayers ( Fig 6d and 6e). The optimal thickness of the fluorescein/PVP coating to ensure layer counting capability, while maintaining high overall contrast was measured to be in the range of 20 to 50 nm. Within this range, vivid details, such as overlaps, wrinkles and folds, of underlying GBS materials can be readily observed by naked eye.
New capabilities enabled by FQM
Evaluating GBS films deposited on plastic substrates
Plastic supported GBS films have great promise as a component in cheap, flexible electronic devices and surface protective coatings. Typically, such films are created by solution processing7, 9, 12, 59 and 60 such as dip-coating, drop-casting, spraying or spin-coating using GBS dispersion. The properties of the final thin films are determined largely by surface coverage and morphology of the individual sheets, which are heavily dependent on the synthetic and processing techniques. For example, excessive degree of wrinkles and folds will reduce the surface coverage and increase the roughness, which will deteriorate their performance as electrodes. However, it has been a great challenge to image such thin films using current imaging techniques since common plastic substrates are insulating, amorphous and may not be smooth enough for AFM imaging. FQM is particularly suitable for this task, since it lifts the need for special substrates. Fig. 7 shows FQM images of GO sheets deposited on polyester substrates, processed by three different techniques, namely drop casting (Fig. 7a), spin coating (Fig. 7b) and Langmuir-Blodgett (LB) assembly (Fig. 7c)36. It can be clearly seen that uncontrolled dewetting process, as occurred in drop-casting and spin-coating, tends to produce heavily wrinkled and folded GO sheets. Furthermore, GO sheets were found to be stretched along the solvent spreading direction during spin-coating. The high degree of wrinkles and folds reduces the surface coverage of GO sheets on plastic substrate, which is not desirable for the application as transparent electrode. In contrast, LB assembly produces nearly fully covered GO thin film, as shown in Fig. 7c. Therefore, FQM can be used as a high-contrast, quality control tool to evaluate GBS thin films, thus helping us to design the best processing conditions and the proper surface treatment of plastic substrates.

Kết quả (Việt) 1:

Ảnh hưởng của độ dày của một lớp spacer (dòng trên) và các lớp thuốc nhuộm (phía dưới) về sự tương phản FQM. (a) khi một lớp mỏng thuốc nhuộm (< 5 nm) được áp dụng, các khí thải của tất cả các phân tử thuốc nhuộm ở trên mẫu có thể được quenched, dẫn đến tối đa FQM tương phản (C≈1). (b) với một 20 nm polystyrene spacer giữa thuốc nhuộm phim và GO tờ, độ tương phản giảm kể từ khi có thuốc nhuộm dư thừa phân tử vượt ra ngoài đi khoảng cách tôi có hiệu quả. (c) với một 200 nm dày spacer, về cơ bản không có khí thải tôi được quan sát thấy. (d) khi một lớp dày nhuộm nm 30 được áp dụng, độ tương phản hình ảnh tổng thể giảm, nhưng sự khác biệt giữa đơn và multilayer trở nên rõ ràng do không đầy đủ phát thải tôi. (e) với một lớp phủ nm 200, Tuy nhiên, độ tương phản tổng thể giảm nhiều, mà gây cản trở naked mắt quan sát. Độ dày tối ưu thuốc nhuộm được tìm thấy là trong phạm vi 20-50 nm. Tất cả quy mô thanh = 50 μm.Thích nghi from30, với sự cho phép, xuất bản ACS.Tùy chọn con sốMặc dù sản xuất mỏng hơn thuốc nhuộm lớp cao độ tương phản FQM, có thể tạo thuận lợi cho phát hiện của vật liệu GBS, nó cũng có kết quả trong một tình trạng "hơn-bão hòa" nơi C≈1 cho tất cả các tấm, bất kể của độ dày (số của lớp). Điều này là không thích hợp để giải quyết số lượng lớp, hoặc mức độ chồng chéo giữa các tấm giáp ranh. Khi nhuộm Sơn là dày hơn khoảng cách tôi có hiệu quả, có một lớp vật liệu thuốc nhuộm ngoài "tiếp cận" của GBS (hình 6 d), do đó họ vẫn sáng khi kích thích. Điều này làm giảm sự tương phản tổng thể, nhưng hóa ra là có lợi cho hình ảnh vì nó giúp tiết lộ thêm chi tiết trong hình ảnh. Multilayers của GBS miếng có thể quench phát thải thêm thuốc nhuộm phân tử trên chúng, do đó xuất hiện sẫm màu hơn monolayers (hình 6d và 6e). Độ dày tối ưu của lớp phủ fluorescein/PVP để đảm bảo lớp tính khả năng, trong khi duy trì tương phản tổng thể cao đã được đo được trong khoảng 20-50 nm. Trong phạm vi này, chi tiết sinh động, chẳng hạn như chồng chéo, nếp nhăn và nếp gấp, nằm bên dưới GBS tài liệu có thể dễ dàng quan sát bằng mắt thường.Khả năng mới cho phép bởi FQMĐánh giá bộ phim GBS gửi vào nhựa chấtNhựa được hỗ trợ GBS phim có hứa hẹn rất lớn như một thành phần trong thiết bị điện tử giá rẻ, linh hoạt và lớp phủ bảo vệ bề mặt. Thông thường, các phim được tạo ra bởi giải pháp processing7, 9, 12, 59 và 60 chẳng hạn như nhúng-Sơn, thả-đúc, phun hoặc lớp phủ quay bằng cách sử dụng phân tán GBS. Các thuộc tính của những bộ phim mỏng cuối cùng được xác định chủ yếu bởi bề mặt phủ sóng và hình thái của các tấm cá nhân, đó là phụ thuộc nhiều vào các kỹ thuật tổng hợp và xử lý. Ví dụ, các mức độ quá mức của nếp nhăn và nếp gấp sẽ giảm vùng phủ sóng bề mặt và tăng gồ ghề, sẽ xấu đi của hiệu suất là điện cực. Tuy nhiên, nó đã được một thách thức lớn để hình ảnh như vậy phim mỏng bằng cách sử dụng kỹ thuật hình ảnh hiện nay kể từ khi phổ biến chất nhựa cách điện, vô định hình và có thể không được mịn màng, đủ cho AFM hình ảnh. FQM là đặc biệt thích hợp cho nhiệm vụ này, kể từ khi nó Thang máy sự cần thiết cho chất đặc biệt. Hình 7 cho thấy FQM hình ảnh đi tờ gửi vào chất polyester, xử lý bởi ba kỹ thuật khác nhau, cụ thể là thả đúc (hình 7a), quay chế tạo lớp phủ (hình 7b) và lắp ráp Langmuir-Blodgett (LB) (hình 7c) 36. Nó có thể được thấy rõ rằng quá trình dewetting không kiểm soát được, như đã xảy ra trong thả-đúc và spin-phủ, có xu hướng để sản xuất tấm đi nặng nề nếp nhăn và gấp. Hơn nữa, đi tờ đã được tìm thấy được kéo dài dọc theo dung môi lây lan hướng trong spin-sơn. Mức độ cao của nếp nhăn và nếp gấp làm giảm vùng phủ sóng bề mặt đi tờ trên bề mặt nhựa, mà không phải là mong muốn cho các ứng dụng như điện cực trong suốt. Ngược lại, LB lắp ráp sản xuất gần như hoàn toàn được bảo hiểm đi màng mỏng, như minh hoạ trong hình 7 c. Do đó, FQM có thể được sử dụng như một công cụ kiểm tra chất lượng cao, tương phản, để đánh giá phim mỏng GBS, do đó giúp chúng tôi để thiết kế các điều kiện xử lý tốt nhất và thích hợp điều trị bề mặt nhựa chất nền.

Kết quả (Việt) 2:

Ảnh hưởng của độ dày của một lớp đệm (hàng trên) và các lớp thuốc nhuộm (dưới) trên sự tương phản FQM. (a) Khi một lớp thuốc nhuộm mỏng (<5 nm) được áp dụng, lượng khí thải của tất cả các phân tử thuốc nhuộm trên mẫu có thể được dập tắt, dẫn đến phản FQM tối đa (C≈1). (b) Với 20 nm polystyrene spacer giữa phim nhuộm và GO tờ, độ tương phản giảm kể từ khi có các phân tử thuốc nhuộm dư thừa vượt quá khoảng cách dập tắt hiệu quả của GO. (c) Với 200 nm spacer dày, cơ bản không có dập tắt phát xạ được quan sát thấy. (d) Khi một 30 nm lớp thuốc nhuộm dày được áp dụng, độ tương phản hình ảnh tổng thể được giảm xuống, nhưng sự khác biệt giữa đơn và đa lớp trở nên rõ ràng do dập tắt thải không đầy đủ. (e) Với một lớp phủ 200 nm, tuy nhiên, độ tương phản giảm đi nhiều, mà cản trở quan sát naked-mắt. Độ dày nhuộm tối ưu đã được tìm thấy là trong khoảng từ 20 đến 50 nm. Tất cả các thanh quy mô = 50 mm.
Phỏng from30, với sự cho phép, ACS Xuất bản.
Tùy chọn hình
Mặc dù lớp thuốc nhuộm mỏng hơn sản xuất tương phản FQM cao hơn, có thể tạo thuận lợi cho việc phát hiện các vật liệu GBS, nó cũng dẫn đến một tình trạng "quá bão hòa", nơi C≈ 1 cho tất cả các sheet, bất kể độ dày của họ (số lượng các lớp). Đây không phải là thích hợp cho việc giải quyết số lượng các lớp, hoặc mức độ chồng chéo giữa các lớp lân cận. Khi sơn nhuộm là dày hơn so với khoảng cách dập tắt có hiệu quả, có một lớp vật liệu nhuộm vượt ra ngoài "tầm với" của GBS (Fig. 6d), do đó họ vẫn sáng sủa khi kích thích. Điều này làm giảm độ tương phản, nhưng hóa ra là có lợi cho hình ảnh vì nó giúp tiết lộ thêm chi tiết trong hình ảnh. Đa lớp của phần GBS có thể dập tắt sự phát xạ của nhiều phân tử thuốc nhuộm ở trên chúng, do đó xuất hiện đậm hơn so với các đơn lớp (Hình 6d và 6đ). Độ dày tối ưu của lớp phủ fluorescein / PVP để đảm bảo khả năng đếm lớp, trong khi duy trì độ tương phản cao đã đo được trong khoảng 20-50 nm. Trong phạm vi này, chi tiết sinh động, chẳng hạn như sự chồng chéo, nếp nhăn và nếp gấp, các vật liệu phía dưới GBS có thể dễ dàng quan sát bằng mắt thường.
Các chức năng mới được kích hoạt bởi FQM
Đánh giá phim GBS lắng đọng trên đế nhựa
nhựa hỗ trợ phim GBS có nhiều hứa hẹn như là một thành phần trong giá rẻ, thiết bị điện tử linh hoạt và bề mặt lớp phủ bảo vệ. Thông thường, bộ phim như vậy được tạo ra bởi giải pháp processing7, 9, 12, 59 và 60 như dip-sơn, thả đúc, phun hoặc spin-lớp phủ sử dụng GBS phân tán. Các tính chất của màng mỏng cuối cùng được xác định chủ yếu bởi diện tích bề mặt và hình thái của các tờ cá nhân, phụ thuộc nặng nề vào các kỹ thuật tổng hợp và xử lý. Ví dụ, mức độ quá mức của các nếp nhăn và nếp gấp sẽ làm giảm diện tích bề mặt và tăng độ nhám, đó sẽ xấu đi hiệu suất của họ như các điện cực. Tuy nhiên, nó đã được một thách thức lớn cho hình ảnh bộ phim như vậy mỏng sử dụng kỹ thuật hình ảnh hiện tại kể từ chất nhựa thông thường được cách nhiệt, vô định hình và có thể không đủ trơn tru cho hình ảnh AFM. FQM là đặc biệt thích hợp cho công việc này, vì nó nâng nhu cầu chất đặc biệt. Vả. 7 cho thấy hình ảnh FQM tấm GO lắng đọng trên các chất nền polyester, xử lý bởi ba kỹ thuật khác nhau, cụ thể là thả đúc (Fig. 7a), sơn spin (Fig. 7b) và Langmuir-Blodgett (LB) lắp ráp (Hình 7c.) 36. Nó có thể được nhìn thấy rõ ràng rằng quá trình dewetting không kiểm soát được, như đã xảy ra trong thả đúc và spin-sơn, có xu hướng sản xuất tấm GO nhiều nếp nhăn và gấp lại. Hơn nữa, GO tờ đã được tìm thấy để được kéo dài theo hướng lan rộng dung môi trong spin-sơn. Các mức độ cao của các nếp nhăn và nếp gấp làm giảm diện tích bề mặt của tấm GO trên đế nhựa, mà không phải là mong muốn cho các ứng dụng như điện cực trong suốt. Ngược lại, LB lắp ráp sản xuất gần hoàn toàn bao phủ GO màng mỏng, như thể hiện trong hình. 7c. Vì vậy, FQM có thể được sử dụng như là một tương phản cao, công cụ kiểm soát chất lượng để đánh GBS màng mỏng, do đó giúp chúng tôi thiết kế các điều kiện xử lý tốt nhất và xử lý bề mặt thích hợp của các chất nền nhựa.