Чт. Июн 6th, 2024

Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ) является сравнимо новым способом исследования объектов с высочайшим пространственным разрешением. Первым зондовым микроскопом стало изобретение швейцарских ученых Герхарда Биннига и Хайнриха Рорера, предложивших 1981 г. использовать эффект туннелирования электронов для визуализации атомарной структуры проводящей поверхности графита, в итоге чего их изобретение было названо сканирующим туннельным микроскопом (СТМ). С возникновением атомно-силового микроскопа (АСМ) в 1986 г. область внедрения СЗМ существенно расширилась и АСМ занял крепкие фаворитные позиции в исследовании с атомным разрешением параметров непроводящих поверхностей. Способ стал так симпатичным, что через 5 лет с момента открытия микроскопа уже существовали 22 его главные варианты, которые были разработаны для решения широкого диапазона задач материаловедения. До сего времени атомно-силовая микроскопия по темпам развития и информативности получаемых данных значительно опережает другие способы электрической микроскопии и рентгеноструктурного анализа вещества.

Главным многофункциональным элементом хоть какого сканирующего зондового микроскопа является зонд. В атомно-силовом микроскопе зонд представляет собой гибкую консольную опору, на свободном конце которой находится микроострие. Такая система именуется кантилевером, который определяет главные характеристики АСМ. В самом ординарном случае АСМ припоминает обыденный граммофон, который производит скольжение иглы по грампластинке и воссоздает ее рельеф в виде модулированного звукового сигнала. В атомно-силовом микроскопе кантилевер построчно сканирует поверхность эталона ультратонкой иглой (рис 7.1).

Рис. 7.1. Схема атомно-силового микроскопа.

В итоге межатомного взаимодействия острия иглы с поверхностью эластичная опора кантилевера деформируется, что в самом ординарном случае служит полезным сигналом. Для того чтоб минимизировать конфигурации силы извива кантилевера в процессе сканирования, употребляют систему оборотной связи, благодаря которой эталон отводится от острия, если сила превосходит определенное значение и, напротив, в случае уменьшения силы оборотная связь с внедрением пьезоманипулятора (рис. 7.1) позволяет стабилизировать ее значение. Таковой режим сканирования именуется режимом неизменной силы. Сигналы отличия кантилевера и системы оборотной связи записываются в цифровом виде в двумерный массив точек, который потом обрабатывается в специализированных графических редакторах.

На фоне бессчетных модификаций АСМ, позволяющих определять адгезионные, упругие, контактные электронные (кельвин-микроскопия), проводящие, электрические и другие характеристики поверхности выделяют главные три режима сканирования образцов: контактный, прерывающегося контакта и бесконтактный (рис. 7.2.).

Рис. 7.2. Главные режимы сканирования атомно-силового микроскопа

Способ прерывающегося контакта состоит в том, что в кантилевере возбуждаются колебания, а именно на его своей частоте. После того, как кантилевер начинает вести взаимодействие с поверхностью, у него уменьшаться амплитуда колебаний и происходит смещение резонансной частоты. Зависимо от того, что конкретно выбирается в качестве полезной инфы – изменение амплитуды либо частоты физического сигнала вероятны два режима работы микроскопа в прерывающемся контакте. Описанный режим именуется прерывающимся контактом (tapping mode) и используется при сканировании объектов с пониженной жесткостью, потому что в данной моде исключен фактор адгезионных и капиллярных сил, приводящих к искажениям при сканировании биополимеров и бактериальных клеток. Бесконтактный режим сканирования применяется в атомно-силовой микроскопии при исследовании электростатического либо магнитного профиля поверхности. В этом случае процесс сканирования состоит из последующей последовательности: кантилевер в контактном режиме сканирования проходит одну строчку, при всем этом микроскоп запоминает рельеф поверхности, потом кантилевер начинает двигаться в оборотном направлении, находясь на той же строке при сохранении неизменного зазора меж кантилевером и поверхностью. Во время оборотного прохода локальные электрические поля эталона оказывают силовое воздействие на намагниченный кантилевер. Таким макаром, в момент получения искомого профиля поверхности отсутствует межатомное взаимодействие зонда с прототипом.

Одним из приложений АСМ является способ силовой спектроскопии, который позволяет определять силы хим связей в единичных молекулах биополимеров. Основное отличие обозначенного способа от контактного способа заключается в том, что меж иглой зонда и поверхностью эталона помещается исследуемый биополимерный комплекс, связанный с поверхностью и острием кантилевера через линкеры хим связями. При относительном движении поверхности и кантилевера объект начинает деформироваться и силы деформации в каждый момент времени определяются по величине извива балки кантилевера (рис. 7.3.).

Рис. 7.3. Схема работы АСМ в режиме силовой спектроскопии

При помощи способа силовой спектроскопии может быть исследование энергии внутренних молекулярных либо межмолекулярных связей, к примеру, меж антителом и антигеном, 2-мя белками либо молекулами ДНК.

От content

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Ads Blocker Image Powered by Code Help Pro

Обнаружен блокировщик рекламы! Пожалуйста, обратите внимание на эту информацию.

We\'ve detected that you are using AdBlock or some other adblocking software which is preventing the page from fully loading.

У нас нет баннеров, флэшей, анимации, отвратительных звуков или всплывающих объявлений. Мы не реализовываем эти типы надоедливых объявлений! Нам нужны деньги для обслуживания сайта, и почти все они приходят от нашей интернет-рекламы.

Пожалуйста, добавьте tehnar.info к вашему белому списку блокирования объявлений или отключите программное обеспечение, блокирующее рекламу.

Powered By
100% Free SEO Tools - Tool Kits PRO