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Preparation of a Si(111) Atomically Flat Substrate via Wet Etching and Evaluation as an AFM Substrate for Observations of Isolated Chains, Crystals, and Crystallization of Isotactic Poly(methyl methacrylate) at the Molecular Level.
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2020-06-02 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c01098 Yuki Sasahara 1 , Yuya Miyake 2 , Jiro Kumaki 1
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2020-06-02 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c01098 Yuki Sasahara 1 , Yuya Miyake 2 , Jiro Kumaki 1
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To observe a polymer chain deposited on a substrate by atomic force microscopy (AFM) at the molecular level, the substrate should be atomically flat and stable under laboratory conditions and adsorb polymer chains firmly. Therefore, substrates used under laboratory conditions are practically limited to mica, highly ordered pyrolytic graphite, and atomically stepped sapphire, and polymers observed by AFM at the molecular level are also limited. A silicon wafer is frequently used as a substrate for AFM observation for somewhat macroscopic observations, but the surface of the silicon wafer is too rough to observe polymer chains deposited on it at the molecular level. In this study, we prepared an atomically stepped Si(111) substrate via wet etching in NH4F and evaluated it as an AFM substrate. The Si(111) substrate was stable as an AFM substrate, and isolated poly(methyl methacrylate) (it-PMMA) chains and a crystalline monolayer deposited on the substrate were observed by AFM at the molecular level. An it-PMMA amorphous monolayer deposited on mica crystallized under high humidity, but that on the Si(111) substrate did not because of the difference in the surface nature and the crystal structure of the substrates. The Si(111) substrate was hydrophobic, and the it-PMMA monolayers could be deposited as a multilayer, which could not be formed on hydrophilic mica. The crystallization behavior of an it-PMMA amorphous multilayer and an amorphous/crystalline mixed multilayer on the Si(111) substrate was also evaluated.
中文翻译：
通过湿法刻蚀制备Si（111）原子平坦的基板，并作为AFM基板进行评估，以观察分子水平上的等链聚甲基丙烯酸甲酯的孤立链，晶体和结晶。
为了通过原子力显微镜（AFM）在分子水平上观察到沉积在基材上的聚合物链，基材在实验室条件下应是原子平坦且稳定的，并牢固地吸附聚合物链。因此，在实验室条件下使用的底物实际上仅限于云母，高度有序的热解石墨和原子阶梯状的蓝宝石，并且通过AFM在分子水平上观察到的聚合物也受到限制。硅晶片经常用作AFM观测的衬底，以便进行宏观观测，但是硅晶片的表面过于粗糙，无法观察到在分子水平上沉积的聚合物链。在这项研究中，我们通过在NH 4中进行湿法刻蚀制备了原子台阶式Si（111）衬底F，并将其评估为AFM基材。Si（111）衬底作为AFM衬底是稳定的，并且通过AFM在分子水平上观察到分离的聚甲基丙烯酸甲酯（it-PMMA）链和沉积在衬底上的晶体单层。沉积在云母上的it-PMMA非晶单层在高湿度下会结晶，但在Si（111）衬底上却没有，因为衬底的表面性质和晶体结构不同。Si（111）衬底是疏水的，并且it-PMMA单层可以沉积为多层，无法在亲水性云母上形成。还评估了it-PMMA非晶多层膜和非晶/晶体混合多层膜在Si（111）衬底上的结晶行为。
更新日期：2020-07-07
中文翻译：
通过湿法刻蚀制备Si（111）原子平坦的基板，并作为AFM基板进行评估，以观察分子水平上的等链聚甲基丙烯酸甲酯的孤立链，晶体和结晶。
为了通过原子力显微镜（AFM）在分子水平上观察到沉积在基材上的聚合物链，基材在实验室条件下应是原子平坦且稳定的，并牢固地吸附聚合物链。因此，在实验室条件下使用的底物实际上仅限于云母，高度有序的热解石墨和原子阶梯状的蓝宝石，并且通过AFM在分子水平上观察到的聚合物也受到限制。硅晶片经常用作AFM观测的衬底，以便进行宏观观测，但是硅晶片的表面过于粗糙，无法观察到在分子水平上沉积的聚合物链。在这项研究中，我们通过在NH 4中进行湿法刻蚀制备了原子台阶式Si（111）衬底F，并将其评估为AFM基材。Si（111）衬底作为AFM衬底是稳定的，并且通过AFM在分子水平上观察到分离的聚甲基丙烯酸甲酯（it-PMMA）链和沉积在衬底上的晶体单层。沉积在云母上的it-PMMA非晶单层在高湿度下会结晶，但在Si（111）衬底上却没有，因为衬底的表面性质和晶体结构不同。Si（111）衬底是疏水的，并且it-PMMA单层可以沉积为多层，无法在亲水性云母上形成。还评估了it-PMMA非晶多层膜和非晶/晶体混合多层膜在Si（111）衬底上的结晶行为。
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