CN101968456A - 一种聚合物薄膜的玻璃化转变温度的测定方法 - Google Patents
一种聚合物薄膜的玻璃化转变温度的测定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101968456A CN101968456A CN 201010286357 CN201010286357A CN101968456A CN 101968456 A CN101968456 A CN 101968456A CN 201010286357 CN201010286357 CN 201010286357 CN 201010286357 A CN201010286357 A CN 201010286357A CN 101968456 A CN101968456 A CN 101968456A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polymer film
- assay method
- thin polymer
- fluorescent probe
- glass transition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
本发明公开了一种聚合物薄膜的玻璃化转变温度的测定方法。该方法包括以下步骤：1)将荧光探针分子掺杂于所述聚合物薄膜中得到聚合物薄膜样品并进行加热；2)将连续激光照射于所述样品上，得到所述荧光探针分子发射的荧光；3)将所述荧光进行散焦成像得到所述荧光探针分子的连续的散焦图像；记录所述散焦图像随所述加热的温度的变化情况；所述散焦图像全部变化时对应的温度区间的中间温度即为所述聚合物薄膜的玻璃化转变温度。本发明的测定方法，运用单分子荧光散焦成像技术，其具有单分子级别的灵敏度，在荧光分子掺杂浓度极稀(小于10-7)的情况下仍能得到清晰的图像和信息，具有极高的信噪比和灵敏度，特别适合于聚合物薄膜样品的研究和测量，不受样品厚度的限制。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻璃化转变温度的测定方法，具体涉及一种聚合物薄膜的玻璃化转变温度的测定方法。
背景技术
聚合物的玻璃化转变温度是塑料使用温度的上限，也是橡胶使用温度的下限，其重要性不言而喻。聚合物薄膜的玻璃化转变温度与本体的玻璃化转变温度并不一致，并且与膜的厚度有很强的依赖性。而随着现代工业的发展，特别是纳米刻蚀、微电子工业、涂覆、粘接和纳米器件的发展，聚合物薄膜获得了越来越多的应用。因此对聚合物薄膜玻璃化转变的研究就显得很迫切和必要，因为玻璃化转变温度是与聚合物的力学性能密切相关的物理参数，对聚合物薄膜的使用环境和氛围具有决定性的作用。
对于应用最多的聚合物支持膜而言，当聚合物薄膜与基底的相互作用较强时，其玻璃化转变温度高于本体；相互作用较弱时，玻璃化转变温度低于本体。由于聚合物薄膜特有的形态、厚度和样品量少的特点，传统的测量聚合物玻璃化转变的方法，如DSC、比体积等均不能有效用于聚合物薄膜(特别是当薄膜厚度为几个纳米时)玻璃化转变温度的测量。因此需要一种应用于聚合物薄膜玻璃化转变温度的测量方法，弥补了传统方法的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚合物薄膜玻璃化转变温度的测定方法，该方法具有较高的灵敏度。
本发明提供的聚合物薄膜的玻璃化转变温度的测定方法，包括如下步骤：
1)将荧光探针分子惨杂于所述聚合物薄膜中得到聚合物薄膜样品并进行加热；
2)将连续激光照射于所述样品上，得到所述荧光探针分子发射的荧光；
3)将所述荧光进行散焦成像得到所述荧光探针分子的连续的散焦图像；记录所述散焦图像随所述加热的温度的变化情况；所述散焦图像从开始变化到全部变化对应的温度区间的中心温度即为所述聚合物薄膜的玻璃化转变温度。
所述测定方法中，因为聚合物薄膜中掺杂的荧光探针分子的转动运动是与聚合物薄膜的玻璃化转变过程中的链段运动耦合在一起的，所以荧光探针分子由冻结到转动的转变过程就对应于聚合物薄膜玻璃化转变过程中链段由冻结到运动的过程。
上述测定方法中，步骤2)中所述激光是由激光器产生的；所述激光器可为固体激光器。
上述测定方法中，步骤2)中所述激光经过光学系统照射于所述样品上；所述光学系统包括起偏装置、波片、反射镜、滤光片和光学显微镜的物镜。
上述测定方法中，步骤3)中所述荧光经过滤光片后进行散焦成像。
上述测定方法中，所述滤光片的中心波长为所述激光器的的波长。
上述测定方法中，步骤3)中所述荧光在电荷耦合器件上进行散焦成像；所述电荷耦合器件可为照相机，所述照相机的增益倍数为150-255，如255。
上述测定方法中，所述聚合物薄膜的厚度可小于100nm，如14.2nm。
上述测定方法中，所述聚合物薄膜的用量小于1μg，如20mg；所述荧光探针分子的掺杂量与所述聚合物薄膜的质量比值可小于10-6，如7.85×10-7。
上述测定方法中，所述聚合物薄膜可为聚乙酸乙烯酯薄膜；所述聚乙酸乙烯酯薄膜的数均分子量可为1000g/mol以上，如100000g/mol。
上述测定方法中，所述荧光探针分子可为Alexa532，其最大吸收波长为532nm，其结构如式(I)所示：
由于聚合物薄膜中掺杂的荧光探针分子的转动运动是与聚合物薄膜的玻璃化转变过程中的链段运动耦合在一起的，所以荧光探针分子由冻结到转动的转变过程就对应于聚合物薄膜玻璃化转变过程中链段由冻结到运动的过程，因此可以把荧光分子掺杂在聚合物薄膜体系中来测量其玻璃化转变温度，即荧光分子开始转动的温度。
本发明的测定方法，运用单分子荧光散焦成像技术，其具有单分子级别的灵敏度，在荧光分子掺杂浓度极稀(小于10-6)的情况下仍能得到清晰的图像和信息，具有较高的信噪比和灵敏度，特别适合于聚合物薄膜样品的研究和测量，测量样品的厚度可小于100nm。
附图说明
图1为本发明的实验装置示意图。
图2为Alexa532的散焦图像。
图3为Alexa532分子的转动分数与温度的关系。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、聚乙酸乙烯酯薄膜的玻璃化转变温度的测定
1、聚乙酸乙烯酯薄膜的制备
取聚乙酸乙烯酯薄膜(数均分子量为100,000g/mol，购买于Aldrich公司)20mg溶于20mL甲苯中，向溶液中加入10-6mol/L荧光探针分子Alexa532的甲苯溶液(其最大吸收波长为532nm)20μL，并混合均匀，其中，Alexa532与聚乙酸乙烯酯薄膜的质量比值为7.85×10-7。
采用旋涂法(spin-coating)将上述溶液涂于处理干净的盖玻片上，旋涂速度为5000rpm，旋涂时间为100秒，厚度为14.2nm，将制得的聚乙酸乙烯酯薄膜样品置于真空烘箱中退火24小时以上，温度为90℃，然后真空状态下自然放置至室温待用。
2、聚乙酸乙烯酯薄膜的玻璃化转变温度的测定
本发明的实验装置示意图如图1所示。在光学显微镜装置中的物镜上滴加浸油后，将无聚乙酸乙烯酯薄膜样品一面的盖玻片与物镜接触放置，对该样品进行加热并记录加热的温度。固体激光器所发出的激光经过光学系统(该光学系统包括起偏装置、波片、滤光片(中心波长532nm)、反射镜和物镜)照射到聚乙酸乙烯酯薄膜样品上。样品中的荧光探针分子被激发所发出的荧光通过物镜收集后经过波片(中心波长为532nm)成像于照相机上，调节光学装置至正焦成像后再把物镜上移0.6微米可以得到散焦成像。该照相机的增益倍数为255，使用温度为-75℃，曝光时间在0.2-1秒。
聚乙酸乙烯酯薄膜的散焦成像图案如图2所示。通过该散焦图像图案可以看到Alexa532分子的三维空间取向信息。在一系列连续拍摄的散焦图像所组成的录像中，Alexa532分子的散焦图案发生了变化，就表明Alexa532分子发生了转动。通过统计不同温度时录像中Alexa532分子发生转动的分数(fR：rotation fraction)，即转动的Alexa532分子数与Alexa532分子总数之比，就可以得知Alexa532分子由不动到转动的转变过程。Alexa532分子转动分数急剧增加时所对应的温度区间的中心温度即为聚乙酸乙烯酯薄膜的玻璃化转变温度。由图3可知，厚度为14.2nm的聚乙酸乙烯酯薄膜的玻璃化转变温度为42℃。
Claims (10)
1.一种聚合物薄膜的玻璃化转变温度的测定方法，包括如下步骤：
1)将荧光探针分子掺杂于所述聚合物薄膜中得到聚合物薄膜样品并进行加热；
2)将连续激光照射于所述样品上，得到所述荧光探针分子发射的荧光；
3)将所述荧光进行散焦成像得到所述荧光探针分子的连续的散焦图像；记录所述散焦图像随所述加热的温度的变化情况；所述散焦图像从开始变化到完全变化所对应的温度区间的中心温度即为所述聚合物薄膜的玻璃化转变温度。
2.根据权利要求1所述的测定方法，其特征在于：步骤2)中所述激光是由激光器产生的。
3.根据权利要求1或2所述的测定方法，其特征在于：步骤2)中所述激光经过光学系统照射于所述样品上；所述光学系统包括起偏装置、波片、反射镜、滤光片和光学显微镜的物镜。
4.根据权利要求1-3中任一所述的测定方法，其特征在于：步骤3)中所述荧光经过滤光片后进行散焦成像；所述荧光在电荷耦合器件上进行散焦成像。
5.根据权利要求4所述的测定方法，其特征在于：所述电荷耦合器件为照相机。
6.根据权利要求3或4所述的测定方法，其特征在于：所述滤光片的中心波长为所述激光器的波长。
7.根据权利要求1-6中任一所述的测定方法，其特征在于：所述聚合物薄膜的厚度小于100nm；所述聚合物薄膜的用量小于1μg。
8.根据权利要求1-7中任一所述的测定方法，其特征在于：所述荧光探针分子的掺杂量与所述聚合物薄膜的质量比值小于10-6。
9.根据权利要求1-8中任一所述的测定方法，其特征在于：所述聚合物薄膜为聚乙酸乙烯酯薄膜。
10.根据权利要求1-9中任一所述的测定方法，其特征在于：所述荧光探针分子为Alexa532。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010286357 CN101968456A (zh) | 2010-09-17 | 2010-09-17 | 一种聚合物薄膜的玻璃化转变温度的测定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010286357 CN101968456A (zh) | 2010-09-17 | 2010-09-17 | 一种聚合物薄膜的玻璃化转变温度的测定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101968456A true CN101968456A (zh) | 2011-02-09 |
Family
ID=43547641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201010286357 Pending CN101968456A (zh) | 2010-09-17 | 2010-09-17 | 一种聚合物薄膜的玻璃化转变温度的测定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101968456A (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102608000A (zh) * | 2012-02-18 | 2012-07-25 | 浙江理工大学 | 一种聚合物玻璃化转变温度的测量方法 |
| WO2013120330A1 (zh) * | 2012-02-18 | 2013-08-22 | 浙江理工大学 | 一种聚合物薄膜玻璃化温度的测量方法 |
| CN104020185A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-09-03 | 东南大学 | 一种高分子超薄膜相转变温度的测定方法 |
| CN104155332A (zh) * | 2014-08-22 | 2014-11-19 | 四川大学 | 测定聚合物材料玻璃化转变温度的方法 |
| CN105510376A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-04-20 | 中冶建筑研究总院有限公司 | 一种测定树脂浇注体玻璃化转变温度的方法和装置 |
| CN108550128A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-09-18 | 中国科学院化学研究所 | 一种单分子荧光散焦图像处理方法 |
| CN109001160A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-14 | 武汉嘉仪通科技有限公司 | 一种薄膜材料相变温度测量装置及方法 |
| CN112415040A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-26 | 西安交通大学 | 一种测定含填料聚合物玻璃化转变温度的方法 |
| RU2771440C1 (ru) * | 2021-07-14 | 2022-05-04 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Способ детектирования температуры стеклования наноразмерных полимерных материалов и термоплазмонный нагреватель для реализации способа |
| CN114609102B (zh) * | 2022-03-09 | 2023-07-28 | 四川大学 | 一种利用荧光探针原位监测聚合物成膜过程的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1588003A (zh) * | 2004-08-27 | 2005-03-02 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 单分子荧光样品快速纵向超分辨的方法 |
| CN101818206A (zh) * | 2010-04-23 | 2010-09-01 | 中国农业科学院棉花研究所 | 棉花一片多靶标的fish方法 |
-
2010
- 2010-09-17 CN CN 201010286357 patent/CN101968456A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1588003A (zh) * | 2004-08-27 | 2005-03-02 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 单分子荧光样品快速纵向超分辨的方法 |
| CN101818206A (zh) * | 2010-04-23 | 2010-09-01 | 中国农业科学院棉花研究所 | 棉花一片多靶标的fish方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《Macromolecules》 20100317 Zhongli Zheng,et al Direct Observation of Rotational Motion of Fluorophores Chemically Attached to Polystyrene in Its Thin Films 3165-3168 1-8 第43卷, 第7期 * |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102608000A (zh) * | 2012-02-18 | 2012-07-25 | 浙江理工大学 | 一种聚合物玻璃化转变温度的测量方法 |
| WO2013120330A1 (zh) * | 2012-02-18 | 2013-08-22 | 浙江理工大学 | 一种聚合物薄膜玻璃化温度的测量方法 |
| CN104020185A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-09-03 | 东南大学 | 一种高分子超薄膜相转变温度的测定方法 |
| CN104155332A (zh) * | 2014-08-22 | 2014-11-19 | 四川大学 | 测定聚合物材料玻璃化转变温度的方法 |
| CN105510376B (zh) * | 2015-12-18 | 2018-10-09 | 中冶建筑研究总院有限公司 | 一种测定树脂浇注体玻璃化转变温度的方法和装置 |
| CN105510376A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-04-20 | 中冶建筑研究总院有限公司 | 一种测定树脂浇注体玻璃化转变温度的方法和装置 |
| CN108550128A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-09-18 | 中国科学院化学研究所 | 一种单分子荧光散焦图像处理方法 |
| CN108550128B (zh) * | 2018-04-20 | 2020-08-04 | 中国科学院化学研究所 | 一种单分子荧光散焦图像处理方法 |
| CN109001160A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-14 | 武汉嘉仪通科技有限公司 | 一种薄膜材料相变温度测量装置及方法 |
| CN109001160B (zh) * | 2018-07-13 | 2021-03-05 | 武汉嘉仪通科技有限公司 | 一种薄膜材料相变温度测量装置及方法 |
| CN112415040A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-26 | 西安交通大学 | 一种测定含填料聚合物玻璃化转变温度的方法 |
| CN112415040B (zh) * | 2020-11-19 | 2022-05-06 | 西安交通大学 | 一种测定含填料聚合物玻璃化转变温度的方法 |
| RU2771440C1 (ru) * | 2021-07-14 | 2022-05-04 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) | Способ детектирования температуры стеклования наноразмерных полимерных материалов и термоплазмонный нагреватель для реализации способа |
| CN114609102B (zh) * | 2022-03-09 | 2023-07-28 | 四川大学 | 一种利用荧光探针原位监测聚合物成膜过程的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101968456A (zh) | 一种聚合物薄膜的玻璃化转变温度的测定方法 | |
| Chen et al. | Ultrafast water sensing and thermal imaging by a metal-organic framework with switchable luminescence | |
| CN102183497B (zh) | 一种聚合物薄膜中单分子链扩散运动轨迹的测定方法 | |
| Liu et al. | Molecularly imprinted photonic polymer based on β-cyclodextrin for amino acid sensing | |
| TWI537550B (zh) | 非標定型檢測系統及其應用 | |
| US11326197B2 (en) | Molecularly imprinted polymer-based passive sensor | |
| Song et al. | Waveguide coupled surface plasmon resonance imaging measurement and high-throughput analysis of bio-interaction | |
| CN111366563B (zh) | 数字化等离子免疫吸附试剂盒及其制造和测试方法 | |
| US11796473B2 (en) | Detection of biomarkers using plasmonic gratings | |
| Xue et al. | Printed highly ordered conductive polymer nanowires doped with biotinylated polyelectrolytes for biosensing applications | |
| Mitsushio et al. | Alcohol selectivity and measurement of ethanol concentrations in liquors using teflon® af2400-coated gold-deposited surface plasmon resonance-based glass rod sensor | |
| CN103865217A (zh) | 一种具有检测甲醛效应的聚乙烯醇膜材料及其制备方法 | |
| Kalisz et al. | Colorimetric and fluorimetric pH sensing using polydiacetylene embedded within PVC‐PCL nanofibers | |
| US8610049B2 (en) | Apparatus, system, and method for emission filter having a solution with polar protic solvent | |
| KR20190111250A (ko) | 3차원 다공성 나노플라즈몬 네트워크를 이용한 표면증강라만 분석법 | |
| US20210109018A1 (en) | Sensing device for detecting analyte containing non-metallic element, and method thereof | |
| CN114034662B (zh) | 基于金纳米孔阵列的高兼容便携式生物检测装置及其制备方法与应用 | |
| CN105973862B (zh) | 一种分析处于玻璃态的聚合物链段松弛行为的方法 | |
| Jeong et al. | N, S‐Codoped Carbon Dots‐Based Reusable Solvatochromic Organogel Sensors for Detecting Organic Solvents | |
| Acikbas | The pillar [5] arene-based spun thin films: preparation, characterization, development of optical and mass sensitive sensors for swelling dynamics and gas sensing abilities | |
| JP2021513603A (ja) | ナノ構造薄膜材料及びその製造方法並びにその使用方法 | |
| Song et al. | Fabrication of PEDOT: PSS-based solution gated organic electrochemical transistor array for cancer cells detection | |
| KR102464840B1 (ko) | 바이오마커 검출용 형광분자각인 고분자 및 이를 이용한 검출시스템 | |
| US20140299745A1 (en) | Apparatus, system, and method for emission filter | |
| WO2019070783A1 (en) | ASSEMBLY COMPRISING A NANOPOROUS SURFACE LAYER WITH A HYDROPHOBIC LAYER |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110209 |