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Generalized Analysis Approach of the Profile Roughness by Electron Microscopy with the Example of Hierarchically Grown Polystyrene–Iron Oxide–Silica Core–Shell–Shell Particles

  • The roughness as a property of core–shell (CS) microparticles plays a key role in their functionality. Quantitative evaluation of the roughness of CS microparticles is, however, a challenging task with approaches using electron microscopy images being scarce and showing pronounced differences in terms of methodology and results. This work presents a generalized method for the reliable roughness determination of nonplanar specimens such as CS particles from electron microscopic images, the method being robust and reproducible with a high accuracy. It involves a self-written software package (Python) that analyzes the recorded images, extracts corresponding data, and calculates the roughness based on the deviation of the identified contour. Images of single particles are taken by a dual mode scanning electron microscopy (SEM) setup which permits imaging of the same field-of-view of the sample with high resolution and surface sensitive in SE InLens mode as well as in transmission modeThe roughness as a property of core–shell (CS) microparticles plays a key role in their functionality. Quantitative evaluation of the roughness of CS microparticles is, however, a challenging task with approaches using electron microscopy images being scarce and showing pronounced differences in terms of methodology and results. This work presents a generalized method for the reliable roughness determination of nonplanar specimens such as CS particles from electron microscopic images, the method being robust and reproducible with a high accuracy. It involves a self-written software package (Python) that analyzes the recorded images, extracts corresponding data, and calculates the roughness based on the deviation of the identified contour. Images of single particles are taken by a dual mode scanning electron microscopy (SEM) setup which permits imaging of the same field-of-view of the sample with high resolution and surface sensitive in SE InLens mode as well as in transmission mode (TSEM). Herein, a new type of polystyrene core–iron oxide shell–silica shell particles is developed to serve as a set of lower micrometer-sized study objects with different surface roughness; the analysis of their images by the semiautomatic workflow is demonstrating that the particles’ profile roughness can be quantitatively obtained.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Deniz HülagüORCiD, Charlie TobiasORCiD, Estela Climent TerolORCiD, Ardian GojaniORCiD, Knut RurackORCiD, Vasile-Dan HodoroabaORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Advanced Engineering Materials
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.8 Umweltanalytik
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.9 Chemische und optische Sensorik
6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Wiley-VCH
Aufsatznummer:2101344
Erste Seite:1
Letzte Seite:9
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Core–shell particles; Image analysis; Nanoparticles; Roughness; SEM; transmission mode
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Material
Material / Nano
Umwelt
Umwelt / Sensorik
DOI:10.1002/adem.202101344
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-542576
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:27.01.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:14.02.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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