Применение ионных жидкостей в исследованиях микроструктуры диэлектриков методом сканирующей электронной микроскопии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В настоящей статье представлены результаты исследования непроводящих биологических, кристаллических объектов, порошков, а также образцов стеклокомпозитов с помощью ионной жидкости методом сканирующей электронной микроскопии. Ионные жидкости на основе дицианамидов -алкилпиридиния, изученные в работе, получены по реакции метатезиса. В качестве проводящего покрытия для диэлектриков был использован раствор ионной жидкости в ацетоне. Установлено, что применение ионных жидкостей является альтернативой методам металлического и углеродного напыления на диэлектрические образцы. Представлены электронные изображения образцов, полученные такими методами микроскопии, как режим низкого вакуума, использование металлического напыления ( Pt ) на образцы, а также исследование образцов без проводящего покрытия. Проведен сравнительный анализ результатов, полученных традиционными методами и методом нанесения на образцы ионной жидкости. Показано, что использование электропроводящих ионных жидкостей, обладающих термической и химической стабильностью, дает возможность получать электронно-микроскопические изображения с высоким разрешением, а также позволяет визуализировать топографический и композиционный контраст исследуемых диэлектрических образцов.

Об авторах

Александра Ивановна Иванова

Тверской государственный университет

Email: ivanova.ai@tversu.ru
к.ф.-м.н., доцент кафедры прикладной физики

Александра Валерьевна Дудиловская

Тверской государственный университет

студентка 4 курса физико-технического факультета

Олег Евгеньевич Журавлев

Тверской государственный университет

к.х.н., доцент кафедры органической химии

Арсений Дмитриевич Кафтанов

Тверской государственный университет

аспирант 4 года обучения, химико-технологический факультет

Список литературы

  1. Goldstein, J.I. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis /j.I Goldstein, D.E. Newbury, J.R. Michael et al.; 4th ed. - New York: Springer, 2018. - XXIII, 550 p. doi: 10.1007/978-1-4939-6676-9.
  2. Зеер, Г.М. Применение сканирующей электронной микроскопии в решении актуальных проблем материаловедения / Г.М. Зеер, О.Ю. Фоменко, О.Н. Ледяева // Журнал Сибирского Федерального университета. Химия. - 2009. - Т. 2. - № 4. - P. 287-293.
  3. Kuwabata, S. Observation of ionic liquid by scanning electron microscope / S. Kuwabata, A. Kongkanand, D. Oyamatsu, T. Torimoto // Chemistry Letters. - 2006. - V. 35. - I. 6. - P. 600-601. doi: 10.1246/cl.2006.600.
  4. Выгодский, Я.С. Синтез полимеров в ионных жидкостях / Я.С. Выгодский, Е.И. Лозинская, А.С. Шаплов // Российский химический журнал. - 2004. - Т. XLVIII. - №. 6. - С. 40-50.
  5. Плетнев, И.В. Новые направления применения ионных жидкостей в аналитической химии. 1. Жидкостная экстракция / И.В. Плетнев, С.В. Смирнова, Н.В. Шведене // Журнал аналитической химии. - 2019. - Т. 74. - № 7. - С. 483-526. doi: 10.1134/S0044450219070077.
  6. Tiago, G.A. Application of ionic liquids in electrochemistry - recent advances / G.A. Tiago, I.A. Matias, A.P. Ribeiro, L.M. Martins // Molecules. - 2020. - V. 25. - I. 24. - Art. no. 5812. - 27 p. doi: 10.3390/molecules25245812.
  7. Song, M.H. Ionic liquid-assisted cellulose coating of chitosan hydrogel beads and their application as drug carriers / M.H. Song, T.P. Pham, Y.S. Yun // Scientific Reports. - 2020. - V. 10. - I. 1. - Art. № 13905. - 8 p. doi: 10.1038/s41598-020-70900-7.
  8. Lei, Z.Introduction: Ionic liquids / Z. Lei, B. Chen, Y.M. Koo, D.R. MacFarlane // Chemical Reviews. - 2017. - V. 117. - I. 10. - P. 6633-6635. doi: 10.1021/acs.chemrev.7b00246.
  9. Singh, S.K. Ionic liquids synthesis and applications: An overview / S.K. Singh, A.W. Savoy // Journal of Molecular Liquids. - 2020. - V. 297. - Art. № 112038. - 62 p. doi: 10.1016/j.molliq.2019.112038.
  10. Armand, M. Ionic-liquid materials for the electrochemical challenges of the future / M. Armand, F. Endres, D.R. MacFarlane, H. Ohno, B. Scrosati // Nature Materials. - 2009. - V. 8. - I. 8. - P. 621-629. doi: 10.1038/nmat2448.
  11. Abbott, A.P. Why use ionic liquids for electrodeposition? / A.P. Abbott, F. Endres, D.R. Macfarlane // In book: Electrodeposition from ionic liquids. - Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, 2017. - Ch. 1. - P. 1-15. doi: 10.1002/9783527682706.ch1.
  12. Roosen, C. Ionic liquids in biotechnology: applications and perspectives for biotransformations / C. Roosen, P. Müller, L. Greiner // Applied Microbiology and Biotechnology. - 2008. - V. 81. - P. 607-614. doi: 10.1007/s00253-008-1730-9.
  13. Chagas, L.G. Ionic liquid-based electrolytes for sodium-ion batteries: tuning properties to enhance the electrochemical performance of manganese-based layered oxide cathode / L.G. Chagas, S. Jeong, I. Hasa, S. Passerini // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2019. - V. 11. - I. 25. - P. 22278-22289. doi: 10.1021/acsami.9b03813.
  14. DiCecco, L.A. Electron microscopy imaging applications of room temperature ionic liquids in the biological field: A review / L.A. DiCecco, A. D'Elia, C. Miller, K.N. Sask, L. Soleymani, K. Grandfield // ChemBioChem. - 2021. - V. 22. - I. 15. - P. 2488-2506. doi: 10.1002/cbic.202100041.
  15. Arimoto, S. Development of new techniques for scanning electron microscope observation using ionic liquid / S. Arimoto, M. Sugimura, H. Kageyama, T. Torimoto, S. Kuwabata // Electrochimica Acta. - 2008. - V. 53. - I. 21. - P. 6228-6234. doi: 10.1016/j.electacta.2008.01.001.
  16. DiCecco, L.A. Ionic liquid treatment for efficient sample preparation of hydrated bone for scanning electron microscopy / L.A. DiCecco, A. D'Elia, C. Quenneville, L. Soleymani, K. Grandfield // Micron. - 2022. - V. 153. - Art. № 103192. - 9 p. doi: 10.1016/j.micron.2021.103192.
  17. Asahi, Y. Simple observation of Streptococcus mutans biofilm by scanning electron microscopy using ionic liquids / Y. Asahi, J. Miura, T. Tsuda et al. // AMB Express. - 2015. - V. 5. - Art. № 6. - 9 p. doi: 10.1186/s13568-015-0097-4.
  18. Tsuda, T. SEM observation of wet biological specimens pretreated with room-temperature ionic liquid / T. Tsuda, N. Nemoto, K Kawakami, E. Mochizuki et al. // ChemBioChem. - 2011. - V. 12. - I. 17. - P. 2547-2550. doi: 10.1002/cbic.201100476.
  19. Zhuravlev, O.E. Preparation of samples for SEM studies using an ionic liquid / O.E. Zhuravlev, A.I. Ivanova, R.M. Grechishkin // Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. - 2015. - V. 9. - I. 5.- P. 904-907. doi: 10.1134/S1027451015050213.
  20. Пат. 2557179 Российская Федерация, МПК G01N 1/28, H01J 37/256, C23C 26/00. Способ подготовки диэлектрического образца для исследования на растровом электронном микроскопе / Журавлев О.E., Иванова А.И., Гречишкин Р.М.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "Тверской государственный университет". - № 2014107757/02, заявл. 28.02.2014; опубл. 20.07.2015, Бюл. № 20. - 6 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».