調査、スクリーニングおよび原動力のための高帯域幅 AFM の使用

AZoNano 著

目録

導入
調査
選別
原動力
急速な AFM イメージ投射の未来のアプリケーション
Bruker について

導入

典型的な AFM として使用の同一のデータ品質、操業費用 (AFM)、力制御および便利が付いている高帯域幅原子力の顕微鏡から寄与する 3 つの主アプリケーション領域があります。 これらはスクリーニング、調査および原動力の下で分類することができます。 これらのカテゴリのそれぞれのために、次元 FastScan は応用でした。

調査

材料の調査は普通異質の、未知のサンプルの代表的な形態を理解するために引き受けられます。 これは新しいサンプルの AFM (か顕微鏡検査の技術を) 使用するとき非常に典型的な状況です。 特に複雑な (例えば、生体材料の) サンプルのために、重要である使われサンプルを表す最終的な画像を捕獲しますよりもむしろものを理解するために十分なサンプル表面を見るイメージ投射時間の大部分は頻繁に。 十分な細部でそして受諾可能な時間の内でサンプルの大きい領域を、カバーすることは部品のよりよい、よりバランスをとられた概観およびそれぞれの役割を可能にします。

この目的の方のより高い帯域幅 AFM を適用することは次のようにすることができます:

  • 荒いサンプルで、より多くのサイトは実行され、短い時間で視覚化されます。
  • NanoScope のソフトウェアの MIRO の画像オーバーレイ機能が 1 つの文脈内の、そして概要の光学画像に関連するすべてのスキャンを把握するのに利用することができます。
  • かなり平らなサンプルで、サンプルを調査するもう一つの方法は非常に高いピクセル解像度の非常に大きいスキャン領域を捕獲することです。 データはそれからに急上昇させ、分析され (それ以上のツールの時間の使用なしで)、代表的な領域は拡大され、出版することができます。
  • この方法の主利点はすべてのデータをことを取った後最もよいスケールおよび組み立てで決定することは可能であることです。 図 1 で示されているデータはそれらの 2 のさまざまで興味深い形態、また段階データのデータの 8 分 PTFE ポリマーフィルムの 20 ミクロンスキャン範囲でに、得られる 1 つの 16-megapixel 画像を急上昇します構成します。

図 1. 20mm の 8 分に得られる PTFE ポリマーフィルムの 16MP 画像 (左)。 権利: 多重データは急上昇しま細部および段階データを示します。 探索し、それを代表的な形態理解し、出版物の品質の画像のそれらを文書化する試料平均を調査するです。 十分に平らなサンプルで、 1 つの調査方法は拡大され、出版することができる代表的な形態のためにオフラインで探索することができる大きい、高解像スキャンを取ることです。

選別

入力パラメータの依存関係をかプロセスパラメータおよび nanoscale の形態または特性理解することは理解され、量を示されなければならないどんなにスクリーニングのアプリケーションの可能な現象のスペースを理解することは容易です。 それは画像にとって重要多重サンプルのいくつかのサイト効果的に特性か形態を量を示すために分析し、であり。 イメージ投射速度は複数のサンプルローディングとしてまた必要であり、ユーザーの介在のないオートメーション、信頼できる操作、データ管理およびバッチイメージ分析は同じように大切です。

図 2 は製薬産業からの AFM のスクリーニングの例を示します。 ここに実行中の薬剤の原料は (API) (作動しない) 結合剤と (作り出される) 摂取の後で API の容解性の最大化の目的の無定形の固体を、形作るために結合されます。 室温で、無定形の公式は固体ですが、 (フリーズされる) 他では別を段階的に行ないます。バルク技術の可能な段階分離を観察するためには、 API の比較的マクロスコピック (~100nm) 分離そして再結晶化は最初に発生しなければなりません。 次元 FastScan AFM は大いに小型のスケールの不安定な状態の表示器を、大いに先に得ることができます。

12 人の無定形の薬剤の公式の候補者 (折られたフィルム、 3μm スキャン、候補者 1人あたりの 5 つのサイト) の図 2. スクリーン。 バッチ分析は堅いエラー棒との物質的な特定の荒さを示します; API ロードが付いている結合剤はブランクよりスムーズです。 このタイプスクリーンが混合コンパティビリティを確認し、急速に短い圧力の老化の後で安定性/保存性を、予測するのに使用されています。 (M.E. Lauer、 F. Hoffmann La Roche、バーゼル、スイス連邦共和国のサンプル礼儀。)

原動力

高速 AFM のための 「典型的な」訓練は蛋白質および DNA のスケールの動的過程のタイム解決する調査です。 このアプリケーションは非破壊的な先端サンプル力を維持している間方法の最初の理解の大きい一部分に責任があります AFMs をより速く作る。 片持梁をより小さくさせることは必要だったことが検出されました。 可能にすることはより速くスキャンし、必要にデータをより速く捕獲するそれからより小さい片持梁の使用を、なります。 速度のためのこのハンチングでは、達成可能なフレーム率が片持梁の次元と大体位取りすることが分られました。 またそれデータ品質の、行数、および緩く (落下傘で降りること) によって追跡引き起こされる受諾可能なピクセル汚点が付いているスケール。 フレーム率を達成することはイメージ投射帯域幅を増加することと速度のために画像の品質を交換することによって 1fps よりもっと普通達成されます。 単一目的映画機械、それより多くである FastScan が完全な AFM パフォーマンスを増加された帯域幅で持って、しかし他の高速 AFMs の方法で速度のためのトレードオフの解像度を促進し、高いスキャンレートで先端サンプル力の優秀な制御を維持できて重要だったために。

図 3 は緩衝液で緩くに区切られ、 APS 扱われた雲母の基板で拡散する DNA の 1 つの fps のレートで、捕獲される 2100 のフレームの時間シーケンスからの 3 つのフレームを、示します。1 つはスキャン方向におよそ垂直輪郭に沿う DNA の動きの 「滑走」を含む DNA の異なった動きを、見。 これは基板への DNA の結合が十分に緩く移動するにはそれがすることである拡散支配されませんことを示し AFM の先端の前後スキャン動きによって。 これは DNA 蛋白質の複合体、 ATP 主導のシステム、等のようなより複雑なサンプルシステムの観察のよい基盤を、築くべきです。

緩く APS 方法によって扱われる雲母に区切られる図 3. DNA。 緩衝液の TappingMode。 プローブ: 広帯域C。 示されている 1 frame/s. は 2100 のフレームの 3 つで、 35 分にわたる DNA の拡散を示します。 サンプル原動力のこの調査は 1 frame/s イメージ投射を、典型的のと示しましたり、フレーム率および画像の品質の特定のトレードオフを写し出します。 よい追跡は緩く区切られた、壊れやすいサンプルの先端の影響を最小化するために維持されなければなりません。 (Y. Lyubchenko、大学。、ネブラスカ医学 Ctr の米国のサンプル礼儀。)

急速な AFM イメージ投射の未来のアプリケーション

より速い AFM イメージ投射の理想主義的な概念は AFM 自体ほとんど古いです。 特定のアプリケーションのためのいくつかの実施は AFM イメージ投射速度の大きい増加が可能であることを示しました。 ない品質を犠牲にして、サンプルの大きさまたは優美、有用性、または操業費用どんなにが幾分速の画像常にことより高い速度 AFM はアプリケーションの、研究のある特定のフィールドによるそしてのある特定のサンプルのある特定のセットとして、信頼近づかれませんでしたが。 私達は定期的な産業から分子生物物理学により速い AFM がアプリケーションのフルレンジ上の調査の新しい領域を開発すると、期待します。 かなりそれは研究者が見、 AFM の技術の幅そして内容の豊かさを使用して nanoscale でサンプルを、理解することを迅速かつ効率的に可能にします。

Bruker について

Bruker の Nano 表面は強いデザインおよび使い易さのための他の商用化されたシステムから際立っている原子力の顕微鏡/スキャンのプローブの顕微鏡 (AFM/SPM) の製品を提供します、間高リゾリューションを維持する。 すべての私達の器械の部品である NANOS 測定ヘッドはこと標準研究の顕微鏡の目的より大きくないセットアップコンパクトをそう作る片持梁偏向を測定するための一義的な光ファイバーの干渉計を用います。

この情報は Bruker の Nano 表面によって提供される材料から供給され、見直され、そして適応させて。

このソースのより多くの情報のために、 Bruker の Nano 表面を訪問して下さい

Date Added: Jun 20, 2012 | Updated: Jan 23, 2014

Last Update: 23. January 2014 11:15

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