در حال توسعه تکنیک های جدید برای بهبود میکروسکوپ نیروی اتمی

محققان در بکمن, موسسه پیشرفته علم و فن آوری را توسعه داده اند یک روش جدید برای بهبود تشخیص توانایی نانو شیمی تصویربرداری با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی. این پیشرفت کاهش سر و صدا است که در ارتباط با میکروسکوپ افزایش دقت و طیف وسیعی از نمونه های است که می تواند مورد بررسی قرار گرفت.

مطالعه "حلقه بسته میکروسکوپ نیروی اتمی-مادون قرمز Spectroscopic تصویربرداری نانو برای بررسی مولکولی" منتشر شد در ارتباطات طبیعت.

میکروسکوپ نیروی اتمی استفاده می شود برای اسکن کردن سطوح مواد برای تولید یک تصویر از ارتفاع خود را, اما این روش نمی تواند به راحتی شناسایی مولکولی ترکیب. محققان قبلا توسعه یافته ترکیبی از AFM و طیف سنجی مادون قرمز به نام AFM-IR. این AFM-IR میکروسکوپ با استفاده از یک کنسول است که یک پرتو است که متصل به یک حمایت در یک پایان و یک نوک تیز در دیگر برای اندازه گیری حرکات ظریف و نمونه معرفی شده توسط تاباندن یک لیزر مادون. جذب نور توسط نمونه باعث می شود آن را به گسترش و منحرف کردن سگدست تولید یک سیگنال های IR.

"اگر چه این روش به طور گسترده ای استفاده می شود وجود دارد محدود به عملکرد خود گفت: Rohit Bhargava یک موسس استاد مهندسی و مدیر مرکز سرطان در دانشگاه ایلینویز در Urbana-Champaign. "مشکل این است که وجود منابع ناشناخته از سر و صدا است که محدود به کیفیت داده ها."

محققان ایجاد یک مدل نظری برای درک اینکه چگونه این ابزار کار می کند و بنابراین شناسایی منابع سر و صدا. علاوه بر این, آنها روش جدیدی را برای تشخیص سیگنال های IR با بهبود دقت.

"سگدست انحراف است و حساس به سر و صدا که بدتر می شود به عنوان انحراف را افزایش می دهد" گفت: Seth Kenkel یک دانشجوی کارشناسی ارشد در شیمی تصویربرداری و سازه های آزمایشگاهی است که به رهبری Bhargava. "به جای تشخیص سگدست انحراف ما با استفاده از یک پیزو جزء به عنوان یک مرحله برای حفظ صفر انحراف. با اعمال یک ولتاژ به مواد پیزو ما می تواند به حفظ انحراف کوچک با سر و صدای کم در حالی که ضبط شیمیایی همان اطلاعاتی است که در حال حاضر کد گذاری در این پیزو ولتاژ."

به جای حرکت سگدست محققان با استفاده از حرکت کریستال پیزو برای ضبط سیگنال های IR. "این اولین بار است که کسی کنترل یک محرک پیزو برای تشخیص سیگنال. محققان دیگر کار در اطراف چالش های مانند سر و صدا با استفاده از پیچیده تر سیستم های تشخیص که اصلا نشانی از مشکلات اساسی در ارتباط با AFM-IR" Kenkel گفت.

"مردم تنها قادر به استفاده از این تکنیک برای اندازه گیری نمونه ای است که یک سیگنال قوی به دلیل سر و صدا مشکل" Bhargava گفت. "با بهبود حساسیت ما می توانیم تصویر یک حجم بسیار کوچک از نمونه ها مانند غشای سلولی است."

علاوه بر اندازه گیری متنوع تر نمونه محققان همچنین امید به استفاده از این تکنیک برای اندازه گیری و حجم نمونه جلد است. "ما می تواند استفاده از این روش در نگاه به پيچيده تر است که در حال حاضر در حجم های کوچک مانند یک lipid bilayer," Bhargava گفت.

"روش جدید توسعه یافته توسط Bhargava آزمایشگاه هیجان انگیز است. گروه ما علاقه مند به استفاده از این روش بلافاصله به یادگیری در مورد پروتئین تغییر شکل در سطوح پیچیده" گفت: کاترین مورفی رئیس بخش شیمی و لری فاکنر وقف صندلی در شیمی است.

###

پژوهش از پشتیبانی شده توسط بنیاد ملی علوم از طریق تو از من مواد تحقیقات علوم و مهندسی مرکز DMR-1720633 و موسسه ملی تصویربرداری پزشکی و مهندسی زیستی از موسسه ملی بهداشت تحت جایزه شماره T32EB019944.

یادداشت سردبیر: در این مطالعه "حلقه بسته میکروسکوپ نیروی اتمی-مادون قرمز Spectroscopic تصویربرداری نانو برای بررسی مولکولی" را می توان در یافت http://doi.org/10.1038/s41467-020-17043-5.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.