AFM 모드

링잉 모드

복합물질 매핑을 위한 새로운 PeakForce Tapping추가 기능

다차원 이미징을 통해 새로운 통찰력 제공

링잉 모드는 PeakForce 태핑의 강력한 확장으로 단일 스캔에서 최대 8개의 새로운 정량 적 조성 이미징 채널을 기록하여풍부하고 상호 보완적인 데이터로 PeakForce QNM 연구를 확장합니다. 이 공진 모드:

  • 재료의 표면 접착 특성에 이전에 액세스할 수 없었던 정보의 나노 스케일 매핑을 가능하게 합니다.
  • 피크 포스 피드백 신호의 링링 부분을 고유하게 활용하여 새 데이터 채널에 대한 독점적 인 액세스를 제공합니다. 그리고
  • 브루커 AFM 시스템에 원활하게 통합됩니다.

단일 AFM 운영 모드로 통합된 링잉 모드와 PeakForce QNM은 나노 스케일 특성화를 위한 보다 포괄적인 솔루션을 제공합니다.

폴리머, 생물학적 세포, 조직 및 바이오 폴리머와 같은 소프트 샘플 재료의 AFM 나노 기계적 특성 이미징을 위한 새로운 링잉 모드 데모(video credit: NanoScience Solutions Inc.)

향상된 표면 접착 속성 매핑 사용

AFM 프로브의 표면 분리로 인한 링잉 신호는 이전에는 강조가 제한적이었습니다. 다른 기존 AFM 모드와 달리 링잉 모드는 이 풍부한 신호를 활용하여 표면 분자의 종종 복잡한 결합되지 않은 프로세스에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.

그 결과 링잉 모드는 8개의 새로운 정량적 조성 이미징 채널을 제공합니다. 이를 통해 PeakForce QNM에서 사용 가능한 데이터를 확장하여 표준 나노기계적 특성 채널을 포함하여 최대 14개의 다양한 데이터 유형을 제공합니다. 링잉 모드는 PeakForce QNM의 고유한 강점을 확장하여 기존 기계 및 구조 데이터와 상호 보완적인 향상된 접착 특성 정보를 제공합니다.

링잉 모드의 고유한 구성 이미징 채널은 다음과 같습니다.

  • 복원된 유착
  • 접착 높이
  • 제로 포스 높이
  • 연결 해제 높이
  • 풀오프 넥 사이즈
  • 연결 해제 거리
  • 분리 에너지 손실
  • 동적 크리프 위상 시프트

재료에 대한 새롭고 보완적인 표면 특성 정보 제공

부드러운 물질의 목 형성

프로브 후퇴 시 샘플 표면에서 끌어온 목의 최대 높이를 측정한 Pull-Off Neck Size는 세포의 폴리머 넥또는 멤브레인 튜블러 형성과 같은 공정에 대한 통찰력을 제공합니다. 이를 통해 PeakForce QNM 기계식 특성 정보를 확장하여 나노 스케일에서 표면 층의 인장 변형에 대한 정보를 제공합니다.

링잉 모드 + PeakForce QNM 이미지는 인간 흑색종 세포에서 동시에 수득된다. 풀오프 넥 높이 이미지의 밝은 영역은 풀오프 시 시료와 AFM 팁 사이에 더 길고 안정적인 목을 형성하는 세포막 영역을 나타냅니다. 네개의 데이터 채널 모두 사용 가능한 데이터의 풍부함을 보여주는 독립적인 정보를 제공합니다. (Dokukin & Sokolov, Nat. Sci. Rep. (2017) 7: 11828.)

표면 분자의 확장 길이

단절 거리는 폴리머 코팅 또는 세포막에서 발견되는 것과 같은 AFM 프로브에 의해 표면에서 뻗어있는 분자의 길이를 측정합니다. 이러한 나노 스케일 맵은 다른 기술에 의해 쉽게 이미지되지 않은 부드럽고 유연한 분자의 표면 분포 및 조직에 대한 핵심 정보를 제공할 수 있습니다.

링잉 모드 + PeakForce QNM 이미지는 PS/LDPE 폴리머 샘플에서 동시에 얻어져 풀오프 넥 크기와 분리 거리 데이터 채널(다이어그램 및 단면)의 차이를 보여 주어 있습니다. 연결 해제 거리는 목과 나머지 표면 분자의 길이를 포함한다. (Dokukin & Sokolov, Nat. Sci. Rep. (2017) 7: 11828.)

표면 분자의 고해상도 이미징

링잉 모드를 사용하면 나노미터 공간 해상도를 사용하여 표면 코팅 분자의 분포를 포함하여 샘플 표면의 매우 정확한 나노 스케일 조성 매핑을 가능하게 합니다. 이는 연결 해제 지점에서 발생하는 팁 샘플 접점 크기를 최소화하기 때문입니다.

고해상도 링잉 모드 + PeakForce QNM 이미지는 표면 코팅 나노 입자의 표면에 수득. ~10nm의 목 크기로 표시된 표면 분자의 분포의 이질성은 목 크기 데이터 채널에서 명확하게 관찰된다. 분자 코트의 높이(Disconnection Distance)의 분포는 목 크기와 실질적으로 다르며, 이는 분자 코트 형성의 높은 복잡성을 나타낸다. (Makarova et al., Micros. Microanal. (2020) 26(S2): 1-3.)

팁 샘플 상호 작용 중 에너지 소멸

AFM 프로브와 시료 표면을 상호작용하는 동안, 에너지는 (1) 접착 에너지, (2) 접촉 변형 동안 샘플 재료의 점성 반응으로 인해 방출되고, 마지막으로, (3) 에너지 손실을 분리한다. PeakForce QNM 소멸 에너지는 모든 에너지 기여도의 합계를 제공합니다. 링링 모드는 벌크 샘플 물질의 왜곡보다는 표면 층 또는 표면 분자와 가장 밀접하게 연관된 분리 에너지 손실을 별도로 측정합니다.

링잉 모드 분리 에너지 손실 및 PeakForce QNM 소멸 에너지의 이미지는 코로네오사이클에서 동시에 수집됩니다. 분리 에너지 손실은 표면 분자의 표면 층과 가장 밀접하게 연관된 에너지 소멸측정입니다. 소멸 에너지는 여러 기여로 인한 에너지 손실을 나타내며 연결 해제 에너지 손실을 포함합니다. (Dokukin & Sokolov, Nat. Sci. Rep. (2017) 7: 11828.)

농축 된 접착 정보

AFM 접착 측정은 일반적으로 전반적인 팁 샘플 분리(pull-off force)를 고려합니다. 복원된 접착력은 AFM 팁이 샘플 표면과의 접착 접촉을 잃은 후 잔류 표면 분자 또는 분자 꼬리의 분리에 관여하는 접착력에만 초점을 맞춥니다.

링잉 모드 + PeakForce QNM 이미지는 PS/LDPE 폴리머 샘플에서 동시에 획득됩니다. 접착 데이터는 LPDE가 PS보다 AFM 팁과 더 강한 접착 작용을 갖는 것으로 명확하게 식별합니다. 복원된 접착 데이터는 LDPE의 표면 층이 또한 팁에서 잔류 표면 분자의 더 이질적이고 단절되어 더 많은 분리임을 보여줍니다. (Dokukin & Sokolov, Nat. Sci. Rep. (2017) 7: 11828.)

PeakForce Tapping 연구 확장

원활한 하드웨어 및 소프트웨어 통합, 브루커의 독자적인 프로브 사용, '원클릭' 보정을 통해 링잉 모드는 PeakForce QNM 실험을 쉽게 확장하고 나노 스케일에서 재료의 접착 특성을 조사할 수 있는 새로운 가능성을 열어줍니다.

링잉 모드는 브루커의 SPM 시스템 성능 라인과 완벽하게 호환됩니다.

링잉 모드에서 악용된 신호의 회로도입니다. Z 스캐너의 1kHz 수직 진동의 전체 주기가 표시됩니다. 캔틸레버 편향 d(또는 힘 =kd, k가 캔틸레버의 스프링 상수인 경우)의 전형적인 여과되지 않은 신호가 시의 함수로서 도시된다. 대시 봉투 라인은 방출로 인한 AFM 캔틸레버의 진동 진폭의 감소를 보여줍니다.

Prof. Igor Sokolov and Dr. Maxim Dokukin (Tufts University)에 의해 개발되고  Nanoscience Solutions Inc.가 시장에 선보였으며, 링잉 모드는 PeakForce QNM과 동일한 서브 공명 피크 포스 피드백 신호를 활용하여 정밀한 힘 제어를 활용하고 별도로 측정된 접착력을 활용하지만, AFM의 표면 분리및 표면 분리에서 발생하는 신호의 링 부분에 초점을 맞추고 있다. Nanoscience Solutions, Inc.의 사이트에서 링잉 모드에 대한 자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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