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收集使用先前的偏转AFM-IR检测,顶部由4nm厚的聚合物膜产生的化学信号,相对于新的空偏转的方法。CREDIT图片由贝克曼研究所高级科学与技术
收集使用先前的偏转AFM-IR检测,顶部由4nm厚的聚合物膜产生的化学信号,相对于新的空偏转的方法。CREDIT图片由贝克曼研究所高级科学与技术

抽象:
https://beckman.illinois.edu/about/news/article/2020/06/26/developing-new-techniques-to-improve-atomic-force-microscopy

开发新技术,以提高原子力显微镜

厄巴纳,IL |发表于2020年6月26日

这项研究“闭环原子力显微镜,红外光谱成像纳米级分子鉴定”发表在自然传播。

原子力显微镜用于扫描的材料的表面,以产生它们的高度的图像,但技术不能容易地识别分子的组合物。科学家此前开发了一个名为AFM-IR AFM和红外光谱的组合。所述AFM-IR显微镜采用了悬臂,它是在一个端部,并且在另一锋利尖端被连接到支撑梁,以测量由闪耀IR激光引入的样品的细微的动作。光的通过样品的吸收使其膨胀并偏转所述悬臂,产生的IR信号。

“虽然该技术被广泛使用,还有就是它的性能极限,”罗希特巴尔加瓦,工程的创始人和教授在伊利诺伊大学Urbana-Champaign分校的癌症中心的主任。“问题是,有迹象表明限制了数据的质量噪声的来源不明”。

研究人员创建了一个理论模型,以了解仪器的工作,因此识别噪声源。此外,他们还开发了一种新的方法来检测精度提高红外信号。

“悬臂偏转易受其随着偏转的增加恶化的噪音,”赛斯Kenkel,研究生在化学成像和结构实验室,这是由巴尔加瓦说领导。“代替检测悬臂偏转,我们使用一个压电部件作为一个阶段,以保持零偏转,通过将电压施加到压电材料,可维持小挠度具有低噪音,同时记录其现在编码在压电相同的化学信息电压。”

相反,移动悬臂,研究人员使用了压电晶体的运动来记录IR信号。“这是第一次有人控制的压电致动器来检测信号。其他研究人员解决使用不解决与AFM-IR相关的基本问题更加复杂的检测系统噪声的挑战,例如,” Kenkel说。

“人们只能够使用这种技术来衡量,因为有噪音问题的强烈信号采样,”巴尔加瓦说。“随着改进的灵敏度,我们可以图像小得多的体积的样品,像细胞膜。”

除了测量更加多样化的样本,研究人员还希望利用该技术来测量体积更少的样品。“我们可以使用这种技术来看待复杂的混合物存在于小的体积,像一个单一的脂质双层,”巴尔加瓦说。

“由巴尔加瓦实验室开发的这项新技术是令人兴奋的。我们的组织有兴趣立即使用这种技术,以了解在复杂表面的蛋白质变形,”凯瑟琳·墨菲,化学系和拉里·福克纳主席赋予化学的负责人说。

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这项研究是部分通过我材料研究科学的U国家科学基金会和工程中心DMR-1720633和生物医学成像和美国国立卫生研究院的生物工程下奖号T32EB019944研究所的支持。

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联系方式:
多丽丝·达尔

217-333-2895

@BeckmanInst

版权所有©贝克曼研究所高级科学技术

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