Imagem Lactente Dupla Bimodal da C.A. da Pesquisa do Asilo

Assuntos Cobertos

Fundo
C.A. Dupla Bimodal Imagem-Como Trabalha
Feedback
Exemplos Bimodais da Imagem
Grafite
ADN no Líquido
Conclusão

Fundo

A imagem lactente Dupla da C.A. abrange uma grande variedade de técnicas. Nós dividimos estas várias técnicas de imagem lactente para descrever especificamente o modo para aplicações diferentes. A Tabela 1 explica as várias técnicas Duplas da C.A. junto com os ajustes do software de MFP-3D necessários para a imagem lactente. Para esta nota de aplicação, somente a imagem lactente Dupla bimodal da C.A. será discutida.

 

 

Ajustes do Software de MFP-3D

Técnica

Descrição

Freqüência 1 f1

Freqüência 2 f2

Conduza 1-2

Modo: Movimentação

Bimodal

Conduza a ?a e ?a ressonância.

Em ou perto da ressonância fundamental

Em ou perto da ?a ressonância

Em-Em

C.A. Dupla: Agitação

MFM

Bimodal com parâmetros de funcionamento especiais e um modilhão magnético.

Em ou perto da ressonância fundamental

Em ou perto da ?a ressonância

Em-Em

C.A. Dupla: Agitação

Bimodal Passivo

Similar a bimodal, mas à ?a ressonância somente é monitorado, não conduzido.

Em ou perto da ressonância fundamental

Em ou perto da ?a ressonância

Em-Fora

C.A. Dupla: Agitação

Harmónico Activo

Similar a bimodal, mas a um harmónico mais alto conduzido.

Em ou perto da ressonância fundamental

f2=Nxf1 onde N é um inteiro

Em-Em

C.A. Dupla: Agitação

Harmónico Passivo

Um harmónico Mais Alto simplesmente é monitorado, não conduzido.

Em ou perto da ressonância fundamental

f2=Nxf1 onde N é um inteiro

Em-Fora

C.A. Dupla: Agitação

DFRT

Conduzindo em uma freqüência abaixo da ressonância (A1) e em outra acima (A2), o A2-A1 dá um sinal que do erro nós podemos se usar para seguir as mudanças da freqüência da ressonância.

Ligeira abaixo da ressonância fundamental (A~Amax/2)

Ligeira acima da ressonância fundamental (A~Amax/2)

Em-Em

C.A. Dupla A Agitar

DFRT-PFM

Técnica Piezo da Microscopia da Força da Resposta usando o acima.

Ligeira abaixo da ressonância fundamental (A~Amax/2)

Ligeira acima da ressonância fundamental (A~Amax/2)

Em-Em

PFM: C.A. Dupla à Microplaqueta

C.A. Dupla Bimodal Imagem-Como Trabalha

A imagem lactente Dupla Bimodal da C.A. aproveita-se da flexibilidade e da potência do tratamento dos sinais digital dentro do controlador de sistema de MFP-3D AFM. A ideia atrás desta é simples. Os Modilhões são objetos mecânicos prolongados e têm muitas freqüências ressonantes flexural diferentes. No passado, os microscópios atômicos da força da C.A. têm o tipicamente entusiasmado daqueles modos, geralmente a mais baixa freqüência, ou modo “fundamental” e usaram então a amplitude ou a freqüência desse modo como a entrada para um sistema de feedback que controle a separação da ponta-amostra. Quando a amplitude do movimento fundamental é usada, o termo “AFM Modulado Amplitude” (AM-AFM) estêve empregado.

Figura 1. amplitude Dupla Bimodal do modo da C.A. ?a coberta na topografia rendida do AFM (superior) e na imagem fundamental da fase coberta na topografia (parte inferior) da cera da ressaca do multi-componente. Observe o contraste alto visível na imagem Dupla bimodal da C.A. e na falta relativa do contraste na fase fundamental. varredura de 4µm.

Uma corda arrancada da guitarra tem umas ressonâncias flexural mais altas que sejam harmónico, significando aquela se o modo fundamental está em uma freqüência f0, a ressonância seguinte está em 2f0, o seguinte está em 3f0 e assim por diante. Para tudo com exceção muito de alguns tipos muito especializados, as freqüências ressonantes do modilhão são não-harmónico. A Extremidade e Jaschke assim como Sarid dão revisões agradáveis de mecânicos do modilhão. Figura 2 dá as freqüências ressonantes teóricas para modilhões dados forma da placa de mergulho para as freqüências ressonantes primeiras. As freqüências ressonantes medidas para dois modilhões representativos, o Olympus AC-240 (para a imagem lactente do ar) e a Bio-Alavanca de Olympus (para a imagem lactente fluida) são alistadas igualmente.

A Figura 2. freqüências ressonantes Teóricas da placa de mergulho deu forma a modilhões em termos do fundamento, do w1, assim como das freqüências ressonantes para o Olympus AC240 e Bio-Alavancas. Nesses casos, as previsões teóricas concordam tipicamente com os resultados medidos bem dentro de 10%.

Um dos métodos os mais simples para olhar o efeito de uns modos mais altos é conduzi-los directamente, usando a mesma maquinaria setup que aquela usada na imagem lactente da C.A. Como com imagem lactente da C.A. usando a primeira freqüência ressonante, a amplitude do modilhão medido na freqüência da movimentação é usada como o sinal do erro em um laço de feedback. E outros contraste aumentado observado Austero da fase em uma amostra usando a terceira freqüência ressonante de um modilhão triangular. Crittenden e outros igualmente explorou usando uns harmónicos mais altos para a imagem lactente porque a resposta dos harmónicos mais altos é mais afiada do que a resposta da ressonância fundamental.

Se as interacções repulsivos periódicas entre a ponta e a amostra são não-lineares, acoplarão o movimento em uns harmónicos mais altos. Isto pode fornecer a informação sobre as propriedades mecânicas da amostra. Durante um único ciclo vibracional de AM-AFM, a ponta prova tipicamente uma escala de forças, da longa distância atractiva ao repulsivo shortrange. Se a ponta interage com as forças repulsivos variadas curtos, a informação sobre as propriedades mecânicas da amostra pode ser obtida.

Para a única imagem lactente do modo da oscilação, se o deslocamento de fase é positivo, é habitual referir o modo da imagem lactente como “atractivo líquido” ou simplesmente “atractivo”. Se o deslocamento de fase é negativo, o modo está referido como “repulsivo”. Recentemente, Rodriguez e García publicaram uma simulação teórica de um não-contacto, técnica atractiva do modo onde o modilhão fosse conduzido em suas duas mais baixas freqüências ressonantes. Em suas simulações, observaram que a fase do segundo modo teve uma dependência forte na constante de Hamaker do material que é imaged, implicando que esta técnica poderia ser usada para extrair a informação química sobre as superfícies que são imaged. O Outro trabalho pelo grupo de García igualmente demonstrou que a sensibilidade compositiva de um AFM está aumentada pela excitação simultânea de suas primeiras duas freqüências ressonantes normais 1-2.

Figura 3 mostra a ideia básica do modo Duplo bimodal da imagem lactente da C.A. usando duas tipicamente freqüências ressonantes do não-harmónico de um modilhão. O modilhão é conduzido com uma combinação linear de tensões sinusoidaas, em ou perto das freqüências ressonantes, f1 e f2. Este sinal é usado conduzir a base de um modilhão com uma “agitação” piezo. As experiências relatadas aqui foram repetidas com um modilhão magnètica ativado com resultados semelhantes. Espera-se que outros métodos da actuação onde duas formas de onda da movimentação podem ser somadas provarão como eficaz. O movimento resultante do modilhão é medido com um sensor de posição. Este sinal é usado por sua vez como a entrada para dois separados fechamento-nos amplificadores, onde o gerador de função f1 é usado enquanto uma referência para uns lockin e f2 é usada como uma referência para o outro. A saída dos amplificadores do lockin, incluindo a em-fase Cartesiana e pares da quadratura (x1, y1, x2, y)2 e amplitude polar e representações da fase (1A,1 Ø,2 A,2 Ø) do modilhão faz sinal nos dois ou mais freqüências pode então ser passado sobre ao controlador onde podem ser indicados, salvar, combinado com outros sinais, e ser usados em laços de feedback.

Figura 3. Na C.A. Dupla bimodal, o modilhão é conduzido e medido em duas (ou mais) freqüências. A tensão sinusoidaa da “agitação” é uma soma das tensões nas freqüências f1 e F.2 A deflexão do modilhão contem então a informação em ambas aquelas freqüências, segundo as indicações da curva vermelha. A amplitude e a fase nas duas freqüências são separadas então outra vez pelos dois lockins e passadas sobre ao controlador. O controlador pode usar uma ou ambos as freqüências ressonantes para operar um laço de feedback.

Feedback

Como com imagem lactente convencional da C.A., a amplitude do modilhão é usada como o sinal do erro do feedback. Há uma diferença aqui, contudo, desde que há duas amplitudes - uma em cada freqüência da movimentação. A inicial resulta nós apresenta a uso a amplitude da freqüência fundamental A1 como o sinal do erro do feedback e a fase fundamental Ø1, a segunda amplitude A da freqüência ressonante2 e a fase Ø2 como “levar-ao longo” dos sinais. Inverter isto e usar a amplitude mais alta da freqüência ressonante como um feedback e levar a amplitude e a fase fundamentais avante podem igualmente render resultados interessantes. A soma de todas as amplitudes como o sinal do erro igualmente permitiu a imagem lactente estável.

Uma característica interessante desta medida é que o tratamento dos sinais pode ser executado no mesmo córrego de dados da deflexão do modilhão para cada modo flexural. Com uma aplicação digital do lockin, por exemplo, esta implica que o mesmos posicionam o detector sensível e o conversor analógico-numérico (enquanto tem a suficiente largura de faixa para o modo mais alto) pode ser usado para extrair a informação em relação às freqüências ressonantes distintas.

Exemplos Bimodais da Imagem

Grafite

Figura 4 mostras uma imagem de 30µm feita em uma superfície pyrolitic altamente orientada (HOPG) da grafite. O modilhão era um modilhão do silicone AC-240 de Olympus. Foi conduzido na freqüência fundamental (1f~69.5kHz,1 A~8nm) e em segundo ressonante (f~405kHz2, A~8nm2). Nenhuma diferença significativa foi observada para a imagem lactente similar dos modilhões a superfície da grafite. O laço do Z-Feedback foi operado usando a amplitude fundamental A1 como o sinal do erro. A topografia (a) mostra os terraços previstos separados por únicas ou etapas atômicas múltiplas. O primeiro canal da amplitude do modo (b) assemelha-se a uma imagem filtrada alto-passagem da topografia. A imagem fundamental da fase (c) mostra uma retardação de fase média de ~34° e da variação muito pequena (desvio padrão de ≤1°), implicando que o modilhão reagia consistentemente do modo repulsivo. Além Disso, há muito pouco contraste na imagem fundamental da fase. A segunda imagem da amplitude do modo (d) contudo tem o contraste significativo, com a regiões largas das correcções de programa mostrando onde A2, a segunda amplitude do modo, foi reduzido por interacções da ponta-amostra. Uma rendição tridimensional da topografia de superfície (a) com a segunda amplitude da freqüência ressonante (d) “pintada” na superfície rendida (e) permite que dados do modo do contraste alto os segundos sejam correlacionados com a topografia. Embora (e) a faça clara lá seja um alto nível da correlação, há igualmente os limites na segunda amplitude do modo que parecem não ter nenhuma conexão às características topográficas.

A Figura 4. imagens A-D da Grafite que mostram modos diferentes da imagem lactente (parte superior) e a amplitude Dupla bimodal do modo da C.A. ?a coberta no AFM rendeu a topografia (parte inferior), varredura de 30µm.

ADN no Líquido

A imagem lactente Dupla Bimodal da C.A. igualmente trabalha bem para a imagem lactente de AM-AFM nos líquidos. Uma amostra high-density do ácido deoxyribonucleic do Λ-Resumo (ADN) foi preparada em uma esteira densa na mica recentemente fendida. Figura 5 mostra a resposta de uma Bio-Alavanca 60µm longa de Olympus no líquido que está sendo conduzido em sua ressonância fundamental (f~8.5kHz1, A~8nm1) e em seu segundo modo (f~55kHz2, A~5nm2) na solução de amortecedor do ADN. A topografia (a) mostra uma esteira densa do material na superfície sem as costas claras do ADN visíveis. Similarmente, a amplitude fundamental (b), o canal usado para o sinal do erro do feedback, não mostra nenhuma estrutura particular. O canal fundamental da fase (c) mostra o contraste subtil entre o fundo e uma estrutura que mostre sugestões de ser costas de moléculas do ADN. A segunda amplitude do modo (d) mostra claramente, imagens do contraste alto das mesmas costas do ADN. As costas aparecem obscuridade, correspondendo a uma dissipação aumentada. Isto é consistente com as costas do ADN que estão sendo limitadas ligeira menos à amostra e assim capaz de absorver alguma da segunda energia da freqüência ressonante. Além Disso, render a topografia em três dimensões e pintar a segunda amplitude do modo na parte superior (e) reservaram a topografia e a segunda amplitude do modo a ser correlacionadas espacial.

Figura 5. (a) topografia, (b) amplitude fundamental, (c) fase fundamental, (d) amplitude Dupla bimodal do ADN, do modo da C.A. segunda varredura 750nm. (e) Segundos dados da amplitude do modo cobertos na topografia rendida do AFM.

Conclusão

Medindo a resposta do modilhão em duas freqüências diferentes, é possível olhar dentro a diferença, por exemplo, a fase sinaliza na freqüência fundamental da movimentação e em uma freqüência da movimentação de um modo mais alto. No futuro isto pode ajudar com extracção de propriedades mecânicas freqüência-dependentes da amostra. As diferenças Significativas do contraste podem ser observadas operando um modilhão repulsivo do modo AM-AFM em mais de uma de suas ressonâncias flexural. Enquanto a pesquisa continua, nós estamos aprendendo constantemente mais sobre a C.A. Dupla Bimodal. Contacte a Pesquisa do Asilo para aprender sobre as descobertas e as aplicações as mais atrasadas nesta técnica.

Source: Imagem Lactente Dupla Bimodal de AC™
Um grupo completo de referências pode ser encontrado com referência ao original de fonte
Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor a Pesquisa do Asilo

Date Added: May 7, 2008 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 18:20

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit