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Shell thickness determination for PTFE‐PS core‐shell nanoparticles using scanning transmission X‐ray microscopy (STXM)

  • A scanning transmission X‐ray microscopy (STXM)‐based methodology is introduced for determining the dimensions (shell thickness, core and total diameter) of core‐shell nanoparticles, which exhibit a strong X‐ray absorption contrast and a well‐defined interface between core and shell material. A low radiation dosage during data acquisition and, therefore, less X‐ray beam‐induced damage of the sample is achieved by recording STXM images only at 2 predetermined energies of maximum Absorption contrast, instead of recording a stack of images across the whole absorption edge. A model core‐shell nanoparticle, polytetrafluoroethylene (PTFE) cores with polystyrene (PS) shell, is used for demonstration. Near‐edge X‐ray absorption fine structure spectroscopy confirms the significant difference in X‐ray absorption behavior between PTFE and PS. Additionally, because of the insolubility of styrene in PTFE a well‐defined interface between particle core and shell is expected. To validate the STXMA scanning transmission X‐ray microscopy (STXM)‐based methodology is introduced for determining the dimensions (shell thickness, core and total diameter) of core‐shell nanoparticles, which exhibit a strong X‐ray absorption contrast and a well‐defined interface between core and shell material. A low radiation dosage during data acquisition and, therefore, less X‐ray beam‐induced damage of the sample is achieved by recording STXM images only at 2 predetermined energies of maximum Absorption contrast, instead of recording a stack of images across the whole absorption edge. A model core‐shell nanoparticle, polytetrafluoroethylene (PTFE) cores with polystyrene (PS) shell, is used for demonstration. Near‐edge X‐ray absorption fine structure spectroscopy confirms the significant difference in X‐ray absorption behavior between PTFE and PS. Additionally, because of the insolubility of styrene in PTFE a well‐defined interface between particle core and shell is expected. To validate the STXM results, both the naked PTFE cores as well as the complete core‐shell nanoparticles are examined by scanning electron microscopy (SEM). The introduced STXM‐based methodology yields particle dimensions in agreement with the SEM results and provides additional information such as the position of the particle core, which cannot be extracted from a SEM micrograph.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Anja MüllerORCiD, S. Swaraj, K. Sparnacci, Wolfgang UngerORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Surface and Interface Analysis
Jahr der Erstveröffentlichung:2018
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:John Wiley & Sons
Verlagsort:Hoboken, New Jersey, USA
Jahrgang/Band:50
Ausgabe/Heft:11
Erste Seite:1077
Letzte Seite:1082
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Freie Schlagwörter:Core-shell nanoparticles; PS; PTFE; Polymers; SEM; STXM
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Veranstaltung:European conference on applications of surface and interface analysis (ECASIA'17)
Veranstaltungsort:Montpellier, France
Beginndatum der Veranstaltung:24.09.2017
Enddatum der Veranstaltung:29.09.2017
DOI:10.1002/sia.6464
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-449700
ISSN:1096-9918
ISSN:0142-2421
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY-NC-ND - Namensnennung - Nicht kommerziell - Keine Bearbeitungen 4.0 International
Datum der Freischaltung:31.05.2018
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:15.11.2018
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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