AFM液相成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于消除了毛細(xì)作用力,針尖粘滯力,更重要的是可以在接近生理?xiàng)l件下考察DNA 的單分子行為。DNA 分子在緩沖溶液或水溶液中與基底結(jié)合不緊密,是液相AFM面臨的主要困難之一。硅烷化試劑,如3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和陽離子磷脂雙層修飾的云母基底固定DNA 分子,再在緩沖液中利用AFM 成像,可以解決這一難題。在氣相條件下陽離子參與DNA的沉積已經(jīng)發(fā)展十分成熟,適于AFM 觀察。在液相條件下,APTES 修飾的云母基底較常用。DNA的許多構(gòu)象諸如彎曲,超螺旋,小環(huán)結(jié)構(gòu),三鏈螺旋結(jié)構(gòu),DNA 三通接點(diǎn)構(gòu)象,DNA 復(fù)制和重組的中間體構(gòu)象,分子開關(guān)結(jié)構(gòu)和藥物分子插入到DNA 鏈中的相互作用都地被AFM考察,獲得了許多新的理解。主要有以下3種操作模式接觸模式(contactmode),非接觸模式(non-contactmode)和敲擊模式(tappingmode);海南原子力顯微鏡測試系統(tǒng)
AFM可以用來對細(xì)胞進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察,并進(jìn)行圖像的分析。通過觀察細(xì)胞表面形態(tài)和三維結(jié)構(gòu),可以獲得細(xì)胞的表面積、厚度、寬度和體積等的量化參數(shù)等。例如,利用AFM可以對后的細(xì)胞表面形態(tài)的改變、造骨細(xì)胞在加入底物(鈷鉻、鈦、鈦釩等)后細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞彈性的變化、GTP對胰腺外分泌細(xì)胞囊泡高度的影響進(jìn)行研究;利用AFM還可以對自由基損傷的紅細(xì)胞膜表面精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究,直接觀察到自由基損傷,以及加女貞子保護(hù)作用后,對紅細(xì)胞膜分子形態(tài)學(xué)的影響。張家口原子力顯微鏡測試價(jià)格因此,反饋控制是本系統(tǒng)的主要工作機(jī)制。
原子力顯微鏡的工作模式是以針尖與樣品之間的作用力的形式來分類的。主要有以下3種操作模式:接觸模式(contactmode),非接觸模式(non-contactmode)和敲擊模式(tappingmode)、接觸模式從概念上來理解,接觸模式是AFM直接的成像模式。AFM在整個(gè)掃描成像過程之中,探針針尖始終與樣品表面保持緊密的接觸,而相互作用力是排斥力。掃描時(shí),懸臂施加在針尖上的力有可能破壞試樣的表面結(jié)構(gòu),因此力的大小范圍在10-10~10-6N。若樣品表面柔嫩而不能承受這樣的力,便不宜選用接觸模式對樣品表面進(jìn)行成像。非接觸模式非接觸模式探測試樣表面時(shí)懸臂在距離試樣表面上方5~10nm的距離處振蕩。這時(shí),樣品與針尖之間的相互作用由范德華力控制,通常為10-12N,樣品不會(huì)被破壞,而且針尖也不會(huì)被污染,特別適合于研究柔嫩物體的表面。這種操作模式的不利之處在于要在室溫大氣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)這種模式十分困難。因?yàn)闃悠繁砻娌豢杀苊獾貢?huì)積聚薄薄的一層水,它會(huì)在樣品與針尖之間搭起一小小的毛細(xì)橋,將針尖與表面吸在一起,從而增加對表面的壓力。
SFM除了形貌測量之外,還能測量力對探針-樣品間距離的關(guān)系曲線Zt(Zs)。它幾乎包含了所有關(guān)于樣品和針尖間相互作用的必要信息。當(dāng)微懸臂固定端被垂直接近,然后離開樣品表面時(shí),微懸臂和樣品間產(chǎn)生了相對移動(dòng)。而在這個(gè)過程中微懸臂自由端的探針也在接近、甚至壓入樣品表面,然后脫離,此時(shí)原子力顯微鏡(AFM)測量并記錄了探針?biāo)惺艿牧?,從而得到力曲線。Zs是樣品的移動(dòng),Zt是微懸臂的移動(dòng)。這兩個(gè)移動(dòng)近似于垂直于樣品表面。用懸臂彈性系數(shù)c乘以Zt,可以得到力F=c·Zt。如果忽略樣品和針尖彈性變形,可以通過s=Zt-Zs給出針尖和樣品間相互作用距離s。這樣能從Zt(Zs)曲線決定出力-距離關(guān)系F(s)。這個(gè)技術(shù)可以用來測量探針尖和樣品表面間的排斥力或長程吸引力,揭示定域的化學(xué)和機(jī)械性質(zhì),像粘附力和彈力,甚至吸附分子層的厚度。如果將探針用特定分子或基團(tuán)修飾,利用力曲線分析技術(shù)就能夠給出特異結(jié)合分子間的力或鍵的強(qiáng)度,其中也包括特定分子間的膠體力以及疏水力、長程引力等。另一端有一微小的針尖,針尖與樣品表面輕輕接觸,由于針尖原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力;
原子力顯微鏡是在1986年由掃描隧道顯微鏡(ScanningTunnelingMicroscope)的發(fā)明者之一的葛賓尼(GerdBinnig)博士在美國斯坦福大學(xué)與C.FQuate和C.Gerber等人研制成功的。[1]它主要由帶針尖的微懸臂、微懸臂運(yùn)動(dòng)檢測裝置、監(jiān)控其運(yùn)動(dòng)的反饋回路、使樣品進(jìn)行掃描的壓電陶瓷掃描器件、計(jì)算機(jī)控制的圖像采集、顯示及處理系統(tǒng)組成。微懸臂運(yùn)動(dòng)可用如隧道電流檢測等電學(xué)方法或光束偏轉(zhuǎn)法、干涉法等光學(xué)方法檢測,當(dāng)針尖與樣品充分接近相互之間存在短程相互斥力時(shí),檢測該斥力可獲得表面原子級分辨圖像,一般情況下分辨率也在納米級水平。AFM測量對樣品無特殊要求,可測量固體表面、吸附體系等。原子力顯微鏡是由IBM公司蘇黎世研究中心的格爾德·賓寧于一九八五年所發(fā)明的;唐山原子力顯微鏡測試系統(tǒng)
非接觸模式非接觸模式探測試樣表面時(shí)懸臂在距離試樣表面上方5~10nm的距離處振蕩。海南原子力顯微鏡測試系統(tǒng)
原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,AFM),一種可用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面和一個(gè)微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。將一對微弱力極端敏感的微懸臂一端固定,另一端的微小針尖接近樣品,這時(shí)它將與其相互作用,作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。掃描樣品時(shí),利用傳感器檢測這些變化,就可獲得作用力分布信息,從而以納米級分辨率獲得表面形貌結(jié)構(gòu)信息及表面粗糙度信息;海南原子力顯微鏡測試系統(tǒng)