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"Apuntador Láser" para Microscopía Nanotecnología:

Published on November 9, 2010 at 6:36 PM

Los investigadores caracterizan su nueva técnica como una buena solución a la "aguja en un pajar" problema de la microscopía de nanoescala, pero es más como la diferencia entre encontrar la mesa en una habitación oscura, ya sea por caminar hasta que caen sobre él, o el uso de una linterna.

En un nuevo documento, * un grupo de JILA, un emprendimiento conjunto de la Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y la Universidad de Colorado-se encuentra asambleas pequeñas de biomoléculas para obtener imágenes detalladas posteriores mediante la combinación de óptica de precisión láser con microscopia de fuerza atómica.

"Puntero láser" para microscopía nanométrica: A la izquierda, típico de 900 micrómetros cuadrados punto de vista, utilizando un haz láser enfocado, muestra racha membrana potencialmente interesantes, que está marcado con el cuadrado. Parte superior derecha, la imagen más cercana óptica de parche, objetivo final, mismo con imágenes de AFM revelar detalles topológicos. Crédito: Churnside, CU

El microscopio de fuerza atómica (AFM) se ha convertido en una de las herramientas estándar de la nanotecnología. El concepto es aparentemente simple. Una. Agujas no muy diferente de un lápiz fonógrafo antiguo, pero mucho más pequeño con una punta a lo sumo, un par de átomos de ancho, se mueve por la superficie de la muestra Un láser de medidas pequeñas desviaciones de la punta, ya que es empujado o tirado por las fuerzas a escala atómica, tales como las fuerzas electrostáticas o atracción química. El escaneo de la punta de un lado a otro a través de la muestra produce una imagen tridimensional de la superficie. La resolución puede ser sorprendente, en algunos casos que muestran los átomos individuales, una resolución mil veces más pequeño que los mejores microscopios ópticos pueden lograr.

Sensibilidad tan sorprendente incurre en un problema técnico: si la sonda pueden tomar imágenes de un objeto, por ejemplo, 100 nanómetros cuadrados, ¿cómo es exactamente lo que encontrar ese objeto si pudiera ser de casi cualquier parte de la platina del microscopio de un millón de veces ese tamaño? Eso no es un caso inusual en aplicaciones biológicas. La respuesta de fuerza bruta es, escanear la sonda de ida y vuelta, probablemente, a una velocidad mayor, hasta que se queda en algo interesante. Al igual que la mesa de café en la oscuridad, este tiene problemas. La punta del AFM no sólo es muy delicado y fácil de daños, pero pueden ser degradados por recoger los átomos o las moléculas no deseadas de la superficie. Además, en las ciencias biológicas, donde el AFM se está convirtiendo cada vez más importante, las muestras de la investigación por lo general son "blandas" las cosas como las proteínas o las membranas que pueden ser dañados por una colisión controlada con la punta. Una solución ha sido la de "etiqueta" de la molécula diana con un compuesto fluorescente pequeño o punto cuántico, de modo que se ilumina y es fácil de encontrar, pero eso significa alterar químicamente la materia, que puede no ser deseable.

En cambio, el equipo de JILA optado por utilizar una linterna. Sobre la base de una innovación anterior para estabilizar la posición de una punta de AFM, el grupo utiliza una fuerte orientación, bajo consumo de energía del haz láser para escanear ópticamente la zona, la identificación de los lugares de destino por pequeños cambios en la luz dispersada. Este láser se explora a través de la muestra para formar una imagen, de forma análoga a la formación de una imagen AFM.

La técnica-es el mismo láser y detección para localizar la punta del AFM. Por lo tanto, el láser sirve como marco de referencia común y es relativamente sencillo para alinear la óptica y la imagen de AFM. En los experimentos con los parches de la membrana celular de los organismos unicelulares **, el grupo ha demostrado que se pueden encontrar estos complejos de proteínas y alinear la punta del AFM con una precisión de unos 40 nanómetros. Depender exclusivamente de la luz dispersada, su técnica no requiere etiquetado de productos químicos antes o modificación de las moléculas diana.

"Usted resolver un par de problemas", dice el físico del NIST Thomas Perkins. "Se resuelve el problema de encontrar el objeto que desea estudiar, que es una especie de aguja en un pajar problema. A resolver el problema de no contaminar la punta. Y, a resolver el problema de no bloquear su punta en lo que se busca. Esto evita dañar su punta y, por suave objetivos biológicos, sin dañar la muestra. " Y, dice, es mucho más eficiente. "Desde una perspectiva práctica, en lugar de mi estudiante de postgrado de partida para hacer ciencia de verdad a las 4 pm, se puede empezar a hacer la ciencia a las 10 horas"

* AB Churnside, GM Rey y TT Perkins. Sin etiquetas de imágenes ópticas de los parches de membrana para la microscopía de fuerza atómica. Optics Express. Vol. 18, No. 23. 08 de noviembre 2010.

** El equipo usó "membrana púrpura", que es la membrana celular de ciertos organismos unicelulares y contiene bacteriorodopsina, una proteína que capta energía de la luz. Bacteriorodopsina se inserta en la membrana de color púrpura y es una proteína común para la investigación en las ciencias biológicas.

Last Update: 3. October 2011 08:53

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