通过多方向暗场中子断层扫描对定向多尺度纤维素纳米结构进行3D成像
介观与纳米尺度物理
2024-07-10 v1 材料科学
软凝聚态物质
摘要
层级生物材料体现了自然界复杂的设计原理，通过其分子和纳米级构建块的复杂、多层次组织提供先进功能。然而，对其3D结构的全面表征仍然是一个挑战，特别是由于传统X射线和电子成像技术引起的辐射损伤，以及基于散射的研究方法的长度尺度限制。在这里，我们提出了一项研究，利用断层扫描模式下的多方向暗场中子成像来可视化纳米纤维素固体泡沫的3D纳米结构，这是一类具有复杂且高度可调层级结构的可持续材料。通过利用中子作为探针的独特性质，这种非破坏性方法规避了损伤性电离辐射的固有局限性，保持了生物材料的结构和化学完整性，并允许对大体积样品中纤维素纳米原纤维的空间取向和分布进行真正的多尺度表征。特别是，该研究展示了具有不同结晶度的纳米原纤维在从纳米到厘米的不同长度尺度上的三维各向异性取向和排列程度。这种方法为生物基材料的多尺度表征提供了一个有价值的、普遍适用的工具，其中复杂的纳米级排列决定了宏观性质。
引用
@article{arxiv.2407.06728,
title = {3D Imaging of directional multi-scale cellulose nanostructures through multi-directional dark-field neutron tomography},
author = {Matteo Busi and Elisabetta Nocerino and Agnes Åhl and Lennart Bergström and Markus Strobl},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.06728},
year = {2024}
}