SBIR Phase II: NanoIR: Infrared Chemical Spectroscopy at the sub-20 nm Scale

SBIR 第二阶段:NanoIR:亚 20 nm 尺度的红外化学光谱

基本信息

  • 批准号:
    1126871
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 50万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-10-01 至 2014-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This Small Business Innovation Research (SBIR) Phase II project will involve research and development of infrared nanospectroscopy, leading to the first commercial instrument capable of infrared spectroscopy and chemical imaging at the sub-20 nm scale on a broad range of samples. We will develop and demonstrate key technologies to dramatically improve the resolution and sensitivity of atomic force microscope-based infrared spectroscopy (AFM-IR). Conventional infrared spectroscopy is the most widely used technique for chemical characterization, but fundamental limits prevent it from being applied at the nanoscale. The AFM has excellent spatial resolution, but until recently had no ability to perform chemical spectroscopy. AFM-IR has demonstrated infrared spectroscopy at well below conventional diffraction limits, but the current spatial resolution and sensitivity are on the order of 100-200 nm, and the method requires specialized sample preparation. This effort will expand on successful Phase I research to develop a robust instrument for obtaining high-resolution chemical spectra on a wide variety of samples with minimal sample preparation. This project will combine simulations with development of experimental techniques and prototype instrumentation to enable commercialization of infrared spectroscopy and chemical imaging down to the scale of single monolayers and individual molecules.The broader impact/commercial potential of this project will be to give researchers a robust capability to leverage the power of infrared spectroscopy over broad wavelength ranges and at resolution scales well below current limits. Infrared spectroscopy is arguably the most widely used technique for chemical characterization, but spatial resolution limits have prevented it from being widely applied at the nanoscale. With billions of dollars of global investments in nanoscience and nanotechnology, the lack of IR nanospectroscopy technology leaves an enormous gap in needed characterization capabilities. The novel AFM-IR platform will enable a wide range of high-resolution characterization methodologies in materials science and life sciences including correlation of morphological, chemical, mechanical and optical properties. Based on specific early customer measurement requests, we anticipate significant downstream benefits in areas including the development of block co-polymers, advanced polymer nanocomposites, functional nanostructures, catalysts, materials for energy generation and storage, and many other areas.
这项小型企业创新研究(SBIR)第二阶段项目将涉及红外纳米光谱的研究和开发,从而导致首一种在广泛的样品中以低于20 nm量表进行红外光谱和化学成像的商业仪器。 我们将开发并展示关键技术,以显着提高基于原子力显微镜的红外光谱(AFM-IR)的分辨率和敏感性。 常规红外光谱法是用于化学表征的最广泛使用的技术,但基本限制阻止了它在纳米级应用。 AFM具有出色的空间分辨率,但直到最近才能进行化学光谱。 AFM-IR在远低于常规衍射极限的情况下证明了红外光谱法,但是当前的空间分辨率和灵敏度在100-200 nm的范围内,该方法需要专门的样品制备。这项工作将在成功的I期研究中扩展,以开发一种可靠的仪器,以在各种样品中获得最小的样品,以获取高分辨率的化学光谱。 该项目将模拟与实验技术和原型仪器的开发相结合,以使红外光谱和化学成像的商业化降低到单个单层和单个分子的规模。该项目的更广泛的影响/商业潜力将为研究人员提供强大的能力,以利用稳定的范围宽度范围的范围的范围延伸范围,以利用范围的范围延伸范围延伸范围。红外光谱可以说是用于化学表征的最广泛使用的技术,但是空间分辨率限制使其无法在纳米级广泛应用。 由于缺乏IR纳米镜检查技术,因此有数十亿美元的全球纳米科学和纳米技术投资,在所需的表征能力方面造成了巨大的差距。 新型的AFM-IR平台将使材料科学和生命科学的广泛高分辨率表征方法包括形态,化学,机械和光学特性的相关性。 根据特定的早期客户测量请求,我们预计在包括块共聚物,高级聚合物纳米复合材料,功能性纳米结构,催化剂,能源产生和存储的材料以及许多其他领域的领域中会有显着的下游益处。

项目成果

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