الإشارة الكيميائية التي ينتجها فيلم بوليمر سميك 4 نانومتر تم جمعها باستخدام انحراف AFM-IR السابق ، مقارنة بنهج الانحراف الصفري الجديد. الصورة من حساب : معهد بيكمان للعلوم والتكنولوجيا المتقدمة
in ,

تطوير تقنيات جديدة لتحسين الفحص المجهري للقوة الذرية

الإشارة الكيميائية التي ينتجها فيلم بوليمر سميك 4 نانومتر تم جمعها باستخدام انحراف AFM-IR السابق ، مقارنة بنهج الانحراف الصفري الجديد. الصورة من حساب : معهد بيكمان للعلوم والتكنولوجيا المتقدمة

طور باحثون في معهد بيكمان للعلوم والتكنولوجيا المتقدمة طريقة جديدة لتحسين قدرة الكشف عن التصوير الكيميائي بمقياس النانو باستخدام الفحص المجهري للقوة الذرية. تقلل هذه التحسينات من الضوضاء المرتبطة بالمجهر ، مما يزيد من دقة ومدى العينات التي يمكن دراستها.

تم نشر دراسة “التصوير المجهري للقوة الذرية تحت المجهر – التصوير الطيفي بالأشعة تحت الحمراء للتوصيف الجزيئي للمقياس النانوي” في Nature Communications.

يستخدم الفحص المجهري للقوة الذرية لفحص أسطح المواد لتكوين صورة لارتفاعها ولكن التقنية لا يمكنها تحديد التركيب الجزيئي بسهولة. طور الباحثون في السابق مزيجًا من AFM وطيف الأشعة تحت الحمراء يسمى AFM-IR. يستخدم مجهر AFM-IR ناتئًا ، وهو شعاع متصل بدعامة في أحد طرفيه وطرف حاد في الطرف الآخر ، لقياس الحركات الدقيقة للعينة المقدمة عن طريق تسليط ليزر الأشعة تحت الحمراء. يؤدي امتصاص الضوء بواسطة العينة إلى تمددها وتحريفها ناتئًا ، مما يؤدي إلى توليد إشارة الأشعة تحت الحمراء.

قال روهيت بهارجافا ، الأستاذ المؤسس للهندسة ومدير مركز السرطان بجامعة إلينوي في أوربانا شامبين: “على الرغم من استخدام هذه التقنية على نطاق واسع ، هناك حد لأدائها”. “المشكلة هي أنه كانت هناك مصادر غير معروفة للضوضاء حدت من جودة البيانات.”

ابتكر الباحثون نموذجًا نظريًا لفهم كيفية عمل الأداة وبالتالي تحديد مصادر الضوضاء. بالإضافة إلى ذلك ، طوروا طريقة جديدة لاكتشاف إشارة الأشعة تحت الحمراء بدقة محسنة.

وقال سيث كينكل ، طالب الدراسات العليا في مختبر التصوير الكيميائي والهياكل ، والذي يقوده بهارجافا ، “انحراف الكابولي عرضة للضوضاء التي تزداد سوءًا مع زيادة الانحراف”. “بدلاً من اكتشاف انحراف ناتئ ، استخدمنا مكون بيزو كمرحلة للحفاظ على انحراف صفر. من خلال تطبيق جهد على مادة بيزو ، يمكننا الحفاظ على انحراف صغير مع ضوضاء منخفضة أثناء تسجيل نفس المعلومات الكيميائية التي يتم ترميزها الآن في بيزو الجهد االكهربى.”

بدلاً من تحريك الكابولي ، يستخدم الباحثون حركة بلورة بيزو لتسجيل إشارة الأشعة تحت الحمراء. وقال كينكل “هذه هي المرة الأولى التي يسيطر فيها أي شخص على مشغل بيزو لاكتشاف الإشارة. ويعمل باحثون آخرون على التغلب على التحديات مثل الضوضاء باستخدام أنظمة كشف أكثر تعقيدًا لا تعالج المشاكل الأساسية المرتبطة بـ AFM-IR”.

وقال بهارجافا: “كان الناس قادرين فقط على استخدام هذه التقنية لقياس العينات التي تحتوي على إشارة قوية بسبب مشكلة الضوضاء”. “بفضل الحساسية المحسنة ، يمكننا تصوير حجم أصغر بكثير من العينات ، مثل أغشية الخلايا.”

قال بهارجافا : بالإضافة إلى قياس عينات أكثر تنوعًا ، يأمل الباحثون أيضًا في استخدام هذه التقنية لقياس أحجام العينات الأصغر. “يمكننا استخدام هذه التقنية للنظر في الخلائط المعقدة الموجودة في أحجام صغيرة ، مثل طبقة الدهون الثنائية”

وقالت كاثرين ميرفي ، رئيسة قسم الكيمياء : “التقنية الجديدة التي طورها مختبر بهارجافا مثيرة. مجموعتنا مهتمة باستخدام هذه التقنية على الفور للتعرف على تشوه البروتين على الأسطح المعقدة”.

لمزيد من المعلومات :

  •  “Closed-Loop Atomic Force Microscopy-Infrared Spectroscopic Imaging for Nanoscale Molecular Characterization” Nature Communications (2020). من هنا

What do you think?

Comments

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

Loading…

0

9 طرق رائعة لجعل سيارتك تدوم لفترة أطول

يمكن أن تصبح المواد الكيميائية المنبعثة في الهواء أقل خطورة ، وذلك بفضل صيغة الرياضيات المفقودة للقطرات