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南昌原子力显微镜测试技术

来源: 发布时间:2024年03月28日

原子力显微镜的工作模式是以针尖与样品之间的作用力的形式来分类的、主要有以下3种操作模式:接触模式(contactmode),非接触模式(non-contactmode)和敲击模式(tappingmode)。接触模式从概念上来理解,接触模式是AFM直接的成像模式。AFM在整个扫描成像过程之中,探针针尖始终与样品表面保持紧密的接触,而相互作用力是排斥力。扫描时,悬臂施加在针尖上的力有可能破坏试样的表面结构,因此力的大小范围在10-10~10-6N。若样品表面柔嫩而不能承受这样的力,便不宜选用接触模式对样品表面进行成像。非接触模式非接触模式探测试样表面时悬臂在距离试样表面上方5~10nm的距离处振荡。这时,样品与针尖之间的相互作用由范德华力控制,通常为10-12N,样品不会被破坏,而且针尖也不会被污染,特别适合于研究柔嫩物体的表面。这种操作模式的不利之处在于要在室温大气环境下实现这种模式十分困难。因为样品表面不可避免地会积聚薄薄的一层水,它会在样品与针尖之间搭起一小小的毛细桥,将针尖与表面吸在一起,从而增加对表面的压力;本系统采用数字反馈控制回路,用户在控制软件的参数工具栏通过以参考电流;南昌原子力显微镜测试技术

DNA和蛋白质分子的特定相互作用在分子生物学中起着关键作用。蛋白质与DNA结合的精确位点图谱和不同细胞状态下结合位点的测定对于了解复杂细胞体系的功能与机理,特别是基因表达的控制都十分关键。AFM作为一种高度分辨达0。1nm,宽度分辨率为2nm左右的表面分析技术,已用于表征各类DNA-蛋白质的复合物。低湿度大气条件下,Rees等利用AFM在接触模式下考察了λ2PL启动子在启动和关闭转录过程中对DNA链弯曲程度的影响。此外,这个小组还研究了另外一种λ2转录因子,Cro-蛋白对DNA弯曲的影响。为了研究Jun蛋白的结合是否会引起DNA链的弯曲,Becker等利用AFM研究了包含一个AP21结合位点的线性化质粒DNA与Jun蛋白的复合物。Aizawa小组对DNA蛋白激酶Ku亚结构域和双链DNA断裂的相关性进行了研究。Kasas等研究了大肠杆菌RNA聚合酶(RNAP)转录过程中的动态酶活性。他们的方法是在Zn2+存在的条件下,RNAP能够松散或紧密地与DNA模板进行结合,通过AFM成像了解其动态过程。衢州原子力显微镜测试系统其目的是为了使非导体也可以采用类似扫描探针显微镜(SPM)的观测方法。

原子力显微镜(AtomicForceMicroscope,AFM),一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定,另一端的微小针尖接近样品,这时它将与其相互作用,作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时,利用传感器检测这些变化,就可获得作用力分布信息,从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。

原子力显微镜研究对象可以是有机固体、聚合物以及生物大分子等,样品的载体选择范围很大,包括云母片、玻璃片、石墨、抛光硅片、二氧化硅和某些生物膜等,其中常用的是新剥离的云母片,主要原因是其非常平整且容易处理。而抛光硅片要用浓硫酸与30%双氧水的7∶3 混合液在90 ℃下煮1h。利用电性能测试时需要导电性能良好的载体,如石墨或镀有金属的基片。试样的厚度,包括试样台的厚度,为10 mm。如果试样过重,有时会影响Scanner的动作,请不要放过重的试样。试样的大小以不大于试样台的大小(直径20 mm)为大致的标准。稍微大一点也没问题。但是,值约为40 mm。如果未固定好就进行测量可能产生移位。请固定好后再测定。因而,通过光电二极管检测光斑位置的变化,就能获得被测样品表面形貌的信息。

原子力显微镜是在1986年由扫描隧道显微镜(ScanningTunnelingMicroscope)的发明者之一的葛宾尼(GerdBinnig)博士在美国斯坦福大学与C.FQuate和C.Gerber等人研制成功的;[1]它主要由带针尖的微悬臂、微悬臂运动检测装置、监控其运动的反馈回路、使样品进行扫描的压电陶瓷扫描器件、计算机控制的图像采集、显示及处理系统组成。微悬臂运动可用如隧道电流检测等电学方法或光束偏转法、干涉法等光学方法检测,当针尖与样品充分接近相互之间存在短程相互斥力时,检测该斥力可获得表面原子级分辨图像,一般情况下分辨率也在纳米级水平。AFM测量对样品无特殊要求,可测量固体表面、吸附体系等;由探针得到探针-样品相互作用的强度,来改变加在样品扫描器垂直方向的电压;亳州原子力显微镜测试价格

微悬臂运动可用如隧道电流检测等电学方法或光束偏转法、干涉法等光学方法检测;南昌原子力显微镜测试技术

SFM除了形貌测量之外,还能测量力对探针-样品间距离的关系曲线Zt(Zs)。它几乎包含了所有关于样品和针尖间相互作用的必要信息。当微悬臂固定端被垂直接近,然后离开样品表面时,微悬臂和样品间产生了相对移动。而在这个过程中微悬臂自由端的探针也在接近、甚至压入样品表面,然后脱离,此时原子力显微镜(AFM)测量并记录了探针所感受的力,从而得到力曲线。Zs是样品的移动,Zt是微悬臂的移动。这两个移动近似于垂直于样品表面。用悬臂弹性系数c乘以Zt,可以得到力F=c·Zt。如果忽略样品和针尖弹性变形,可以通过s=Zt-Zs给出针尖和样品间相互作用距离s。这样能从Zt(Zs)曲线决定出力-距离关系F(s)。这个技术可以用来测量探针尖和样品表面间的排斥力或长程吸引力,揭示定域的化学和机械性质,像粘附力和弹力,甚至吸附分子层的厚度。如果将探针用特定分子或基团修饰,利用力曲线分析技术就能够给出特异结合分子间的力或键的强度,其中也包括特定分子间的胶体力以及疏水力、长程引力等。南昌原子力显微镜测试技术

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