Titelaufnahme

Titel
Imaging and spectrocopic analysis of bitumen with atomic force microscopy and Raman spectroscopy / Ayse Nur Koyun
Weitere Titel
Mikroskopie und Spektroskopie von Bitumen
Verfasser / Verfasserin Koyun, Ayse Nur
GutachterGrothe, Hinrich
ErschienenWien, 2018
Umfang65 Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2018
Anmerkung
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Raman / Fluoreszenz / Rasterkraftmikroskopie
Schlagwörter (EN)Raman / Fluorescence / Atomic Force Microscopy
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-110149 Persistent Identifier (URN)
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Imaging and spectrocopic analysis of bitumen with atomic force microscopy and Raman spectroscopy [24.65 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Erforschung der Bitumeneigenschaften auf molekularer Ebene ist wichtig und notwendig, da es sein Verhalten auf makroskopischer Ebene prägt. Die Grundlagen der chemischen Bestandteile von Bitumen sind gut untersucht. Die Wissenschaftler konzentrieren sich nun auf Fragen im Zusammenhang mit ihrem Alterungsverhalten und ihrer Oberflächenverformung. Seine wasserabweisenden Eigenschaften und viskoelastischen Eigenschaften sind ein entscheidender Faktor für den Einsatz von Bitumen auf Straßenbelägen, Dachabdichtung und Schutz. Rasterkraftmikroskopie (AFM) ist in der Lage, die Topologie von Bitumen im Submikrometerbereich darzustellen, und die optische Spektroskopie kann chemische Informationen sammeln (Handle, et al., 2016; J-F.Masson, 2001; S.N. Nahar, 2013). In dieser Arbeit kombinieren wir AFM und Raman Spektroskopie, die eine bessere Spezifikation der chemischen Identität von Bitumen ermöglicht. Die AFM-Bildgebung wurde von Bitumenoberfläche durchgeführt, gefolgt von einer Raman-Bildgebung aus demselben Bereich, wobei die chemische Zusammensetzung von Bitumen von jedem Pixel mit Raman Spektroskopie erfasst wurde. Die größte Herausforderung bei der Anwendung von Raman ist der stark fluoreszierende Charakter von Bitumen, welche mit Raman Banden interferiert, und im extremen Fällen entstehen Pyrolyseprodukte aufgrund der Laserabsorption bei hoher Laserleistung. Hier wurde dieses Problem erfolgreich durch oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) gelöst, bei der Silbernanopartikel auf der Bitumenoberfläche aufgebracht werden. Diese Anwendung ermöglicht auch Raman-Spektroskopie mit geringer Laserleistung, d. H. 0,5 mW bei 532 nm, aufgrund ihres intensitätsverstärkenden Effekts. Im Gegensatz zu früheren Untersuchungen (J. Jehlička, 2003), bei denen Raman-Spektren von pyrolisiertem Bitumen gewonnen wurden, wurden in diesem Fall erstmals SERS-Spektren von frischem Bitumen aufgenommen. Frühere Veröffentlichungen (J. Jehlička, 2003) zeigen Untersuchungen von pyrolisiertem Bitumen, welches nicht dazu geeignet ist, Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung des ursprünglichen Bitumens zu ziehen. In der Vergangenheit wurden verschiedene Methoden zur Auflösung der Bitumenmikrostruktur entwickelt und angewendet. Die hier vorgestellte Methode wird zusätzliche Hinweise auf die mechanischen Eigenschaften und das Alterungsverhalten von Bitumen auf makroskopischer Ebene ermöglichen. Die hohe laterale Auflösung unseres Aufbaus ist auch dem chemischen Ursprung der „Core-Shell" Strukturen, die sich auf der Bitumenoberfläche befinden, einen Schritt nähergekommen. Eine eindeutige Zuordnung konnte jedoch mit unserem Ansatz nicht erreicht werden. Hier eröffnet die Herstellung dünner Bitumenfilme neue Möglichkeiten für die Rasternahfeld Mikroskopie (SNOM), bei der eine bessere Auflösung und eindeutige Zuordnung der topographischen Bilder und entsprechender Raman-Spektren zu erwarten ist.

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