#дайджест


🔬РАЗВИТИЕ И СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ОБЛАСТИ АТОМНО-СИЛОВЫХ МИКРОСКОПОВ🔬

🔎 Атомно-силовая микроскопия (АСМ) - это сравнительно молодой метод исследования. Первый атомно-силовой микроскоп был создан в 1986 году Гердом Биннигом, Кельвином Куэйтом и Кристофером Гербером в США. Он был модификацией ранее изобретенного сканирующего туннельного микроскопа (СТМ), появившегося в 1981 году.

🗣На сегодняшний момент, по сравнению с другими методами исследования, атомно-силовая микроскопия отличается относительной доступностью и широким спектром возможностей.

Метод АСМ постоянно развивается и получает как дополнительные функциональные возможности, так и новые методики измерений. Давайте поговорим об основных векторах развития атомно-силовой микроскопии.
📏📏📏📏📏📏📏📏📏📏📏📏📏
Существует несколько направлений развития АСМ:
🔵усовершенствование аппаратного обеспечения АСМ;
🔵создание новых видов функциональных зондов;
🔵развитие программного обеспечения.
📏📏📏📏📏📏📏📏📏📏📏📏📏
*Рассмотрим каждое направление более подробно*
📏📏📏📏📏📏📏📏📏📏📏📏📏
⭐️ Усовершенствование аппаратного обеспечения АСМ:
Сюда относят развитие методов более точного позиционирования кантилевера. Результат достигается за счет использования дополнительных датчиков, контролирующих перемещение пьезотрубки (и, соответственно, кантилевера), что позволяет не использовать лазер для определения изменения положения кантилевера при проведении АСМ-измерений по многопроходным методикам. То есть, перемещение кантилевера осуществляется по записанным значениям датчиков.
Также исследуются возможности совмещения атомно-силовой микроскопии с другими методами исследования, такими как сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия (NTEGRA SNOM), конфокальная КР-микроскопия, флуоресцентная микроскопия (NTEGRA SPECTRA).

⭐️ Создание новых видов функциональных зондов:
Параметры атомно-силового зонда напрямую влияют на разрешающую способность АСМ, поэтому идет непрерывная работа по развитию методов получения зондов с различными параметрами: радиус закругления зонда, форма острия, жесткость, резонансная частота и так далее. Каждый из таких зондов будет лучше подходить для тех или иных методик измерения. Также развиваются методы получения зондов с различными функциональными покрытиями: магнитными, проводящими (в том числе с изменяемым значением проводимости), оптическими. В последнее время активно используется функционализация острия зонда различными наночастицами, позволяющими проводить локальный нагрев/освещение либо другое воздействие на образец, что даёт возможность проводить специфические измерения, заточенные под конкретную цель.
Например, осаждение полимерных сфер на острие зонда хорошо подходит для измерения биологических образцов без их повреждения.
💛 Данное направление развития атомно-силовой микроскопии является наиболее активным, что подтверждается огромным количеством патентов, посвященных ему.

⭐️ Развитие программного обеспечения:
Данное направление обеспечивает улучшение методов устранения различных шумов, мешающих получать высокое разрешение, а также методов анализа полученных изображений поверхности (например, карт распределения токов). К тому же активно развиваются различные методы получения дополнительных данных об образце.
✅ В связи с тем, что взаимодействие кантилевера и образца является динамическим многочастотным процессом, оно несет в себе огромный объем информации о химических и физических свойствах образца. Поэтому разрабатывают программы с использованием различных подходов, позволяющих правильно описать и проанализировать такие данные. К ним относится Вейвлет анализ, с которым мы познакомили вас в одном из обзоров статей, и который также был подробно освещен на лекции Пуховой Валентины Михайловны «Время-частотный анализ данных динамической силовой спектроскопии» в нашем ЦЗМ AFM Centre (тык сюда, чтобы посмотреть запись лекции).

#дайджест


Привет-привет, друзья! Как проходит ваша рабочая неделя? Или, может быть, вы уже в отпуске? 🏖

Мы вот не отдыхаем, а думаем, как сделать наш телеграм-канал ещё интереснее и полезнее для вас. И тут нам понадобится ваша помощь! 🆘

🤔 Расскажите, какие темы вам интересны? Что бы вы хотели узнать больше? Или может быть у вас есть идеи для нового формата контента?

Отмечайтесь в опросе или пишите свои варианты в комментариях!👇

🎞 P.S. Не забывайте, что у нас есть свой YouTube-канал, где вы можете найти записи всех лекций, которые проходили в нашем ЦЗМ AFM Centre. Летом мы приостановили их проведение, но уже через месяц мы вернём этот формат!

Спасибо, что вы с нами ❤️

☀️ ДОБРОЕ УТРО, ДОРОГИЕ ДРУЗЬЯ! ☀️

Мы безумно благодарны вам за помощь в развитии нашего канала ❤️
Обещаем продолжать радовать вас научным и не совсем научным контентом 🥸

Всем хорошего дня и прекрасного настроения✨
Спасибо, что вы с нами🔥

#дайджест


🌐 ПРЕИМУЩЕСТВА И ОГРАНИЧЕНИЯ АТОМНО-СИЛОВЫХ МИКРОСКОПОВ

При выборе методов исследования необходимо учитывать много факторов, которые будут влиять на интерпретацию данных. Так, изучение морфологии поверхности можно провести посредством оптической микроскопии, растровой электронной микроскопии (РЭМ), атомно-силовой микроскопии (АСМ). Конечно, если вам требуется высокое разрешение, то оптическая микроскопия вам не подойдет. Однако остается вопрос, что же выбрать - РЭМ или АСМ ❔

👀Давайте рассмотрим все преимущества и недостатки метода атомно-силовой микроскопии по сравнению с растровой электронной микроскопией:

1️⃣ Первое, что стоит отметить, это то, что в отличие от РЭМ, который дает псевдотрехмерное изображение поверхности образца, АСМ позволяет получить истинно трёхмерный рельеф поверхности;
2️⃣ При исследовании непроводящих образцов посредством атомно-силовой микроскопии не требуется нанесение каких-либо дополнительных проводящих слоев, в отличие от растровой электронной;
3️⃣ Большинство режимов АСМ могут быть реализованы на воздухе или даже в жидкости (возможность изучения биомакромолекул и живых клеток), для РЭМ же требуется вакуум;
4️⃣ Атомно-силовая микроскопия способна дать более высокое разрешение снимков (вплоть до реального атомарного разрешения), чем растровая электронная.

➡️К недостаткам и ограничениям АСМ стоит отнести относительно небольшую область сканирования, порядка 150×150 микрон, с перепадом высот до десятков микрон. РЭМ в состоянии просканировать область поверхности размером в несколько миллиметров в латеральной плоскости и с перепадом высот в несколько миллиметров в вертикальной плоскости;
➡️На качество изображения атомно-силового микроскопа влияет радиус закругления зонда, поэтому неправильный выбор (либо поврежденный зонд) приводит к появлению артефактов на получаемом изображении;
➡️ Ещё к недостаткам стоит отнести скорость получения изображения. Как правило, для получения скана АСМ требуется несколько минут, в то время как РЭМ после откачки способен работать практически в реальном масштабе времени (с относительно невысоким качеством);
➡️Также можно сказать и о гистерезисе пьезокерамического материала сканера, который может привести к возникновению артефактов на изображении. Хотя данный момент сейчас успешно решается использованием датчиков с обратной связью.

🗣Мы рассмотрели параметры, влияющие непосредственно на получаемые данные. Однако стоит также отметить и экономический фактор. Да, для АСМ требуется большое количество расходников (зондов), но всё равно этот метод в итоге обойдётся значительно дешевле, чем РЭМ, позволяющий дать схожее с АСМ разрешение.

Несмотря на все преимущества и недостатки, которые мы здесь рассмотрели, и даже на то, что эти два метода позволяют получать схожие результаты, всё таки они являются разными. И не могут выступать как прямой заменитель один другого.

🎤 Так что, как поется в песне: «Думайте сами, решайте сами: иметь или не иметь».


А мы пойдем готовить для вас новые интересные статьи! 💓

#дайджест #методики


🔥 Доброго дня, друзья! 🔥


🔺 Мы продолжаем рассказывать о различных режимах работы атомно-силовых микроскопов, и сегодня у нас на очереди полуконтактный (прерывисто-контактный) метод.

Мы много говорили о контактных методах атомно-силовой микроскопии (АСМ) и об их безусловных достоинствах. Но, как говорится, есть нюанс - все они имеют недостаток, который в некоторых случаях является существенным. А именно это нахождение зонда АСМ в постоянном контакте с поверхностью. Такое взаимодействие может приводить к изменению рельефа поверхности или даже к поломке зонда.

📌 Для избегания этого эффекта был разработан полуконтактный (прерывисто-контактный) метод. Это динамический режим работы, то есть кантилевер осциллирует вблизи поверхности исследуемого образца.

❔ В ЧЁМ ЖЕ СОСТОИТ СУЩНОСТЬ ПОЛУКОНТАКТНОГО МЕТОДА?
Консоль с зондом раскачивается пьезокерамическим генератором на резонансной частоте с амплитудой 10…100 нм. Обратную связь при этом поддерживают либо по амплитуде, либо по отклонению фазы колебания кантилевера. Сам кантилевер подводится к поверхности образца таким образом, чтобы в нижнем полупериоде колебаний происходило касание зондом поверхности образца. Это касание и регистрируется посредством изменения амплитуды и фазы колебания консоли кантилевера. И посредством такого «простукивания» объекта исследования происходит измерение его поверхности. То есть, в каждой точке происходит регистрация поверхности и изменение фазы колебаний консоли кантилевера, которое записывается в виде распределения фазового контраста (который зависит от упругости материала образца).

Полуконтактный метод обладает определенными преимуществами по сравнению контактными методиками.
⭐️ Прежде всего, при его использовании давление кантилевера на поверхность образца существенно меньше, что позволяет работать с более мягкими и легко разрушающимися материалами. Например, с полимерами или с биоматериалами.
⭐️ Кроме того, полуконтактный метод снижает риск повреждения острия зонда.
⭐️ Ещё одним преимуществом является чувствительность к незначительным изменениям, что дает возможность измерять ряд характеристик поверхности – распределение вязкости и упругости, электрических и магнитных доменов.


📈 На рисунке представлено изображение полимерной пленки полианилина:
а) топография;
b) фазовый контраст.

#дайджест🔥

В последние дни уходящего лета мы не плакали, а во всю готовили для вас пост о технических характеристиках и модификациях атомно-силовых микроскопов💫

❓ Что проще: выбрать автомобиль или атомно-силовой микроскоп (АСМ)?

В любом случае, к выбору нужно подходить серьёзно и в первую очередь ответить на вопрос «для каких задач мы его приобретаем?»
А потом уже пристально изучать технические характеристики выбранной модификации на предмет соответствия вашим требованиям - ведь они (как требования, так и характеристики) могут оказаться чрезмерными.

⚖️ Чтобы немного облегчить задачу выбора, сегодня мы рассмотрим наиболее распространенные модификации атомно-силовых микроскопов, существующие на рынке, и поговорим об их технических характеристиках.

👍 Давайте начнем с самого распространенного и простого варианта - NTEGRA Prima. Это, как говорится, «рабочая лошадка» без всяких наворотов. Призвана решать типичные задачи для сканирующей зондовой микроскопии, спектроскопии и литографии. Как, в общем-то, и все атомно-силовые микроскопы, поставляется со встроенной оптической системой с разрешением до 1 мкм, которая позволяет точно позиционировать зонд на образец и контролировать процесс измерения в режиме реального времени.
*Ниже приведена таблица с краткими техническими характеристиками.
И стоит отметить, что благодаря уникальному режиму «DualScan» поле измерениия может быть увеличино до 200 × 200 мкм в горизонтальной плоскости и 22 мкм в вертикальном направлении
ПОЛНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: https://ntmdt-russia.com/wp-content/uploads/2023/08/NTEGRAprima.pdf

👍 Следующим рассмотрим NTEGRA Aura. Данная модификация предназначена для работы в условиях контролируемой атмосферы и низкого вакуума. Работа в вакууме позволяет повысить добротность колебаний кантилевера (почти десятикратное при достижении давления в 10^(-2) Торр), что в свою очередь повышает чувствительность и точность измерений. За исключением системы контроля атмосферы, это все тот же NTEGRA Prima. Та же совмещенная оптическая система, те же параметры сканирования, так же система «DualScan».
ПОЛНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: https://ntmdt-russia.com/wp-content/uploads/2023/08/NTEGRAaura.pdf

👍 NTEGRA Spectra. Умм… Мечта всех исследователей. Это модульная АСМ, полностью интегрированная с методами оптической микроскопии, такими как конфокальная КР /флуоресцентная микроскопия и спектроскопия. Преимущество, которое дает совмещение атомно-силового микроскопа с оптическими методами спектроскопии, - это возможность получения данных о химическом составе, кристаллической структуре, форме молекул с нанометрым разрешением. Полный спектр КР/флуоресценции регистрируется в каждой точке исследуемого образца с последующей программной обработкой одновременно с получением АСМ-изображения. Образец также может быть помещен в контролируемую атмосферу или в жидкую среду при изменяемой температуре.
ПОЛНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: https://ntmdt-russia.com/products/ntegra-spectra/

👍 Ну и закончим обзор специфичной модификацией для исследования биологических образцов.
NTEGRA Vita обладает уникальной герметичной жидкостной ячейкой закрытого объема из химически стойкого материала с возможностью контролировать поток жидкости. Поддерживаемый диапазон температур: от комнатной до 60 °C (точность до ± 0,01 °C). NTEGRA Vita позволяет осуществить картирование флюоресценции для визуализации внутренних структур и одновременно задействовать АСМ для изучения структуры поверхности с высоким разрешением, также возможно картирование физических параметров (адгезия, упругость и пр.). При этом вы можете объединять оптические изображения, карты флюоресценции и изображения АСМ.
ПОЛНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: https://ntmdt-russia.com/wp-content/uploads/2023/08/NTEGRAvita.pdf

🤔 Как вам подборка? И что для вас всё таки действительно проще: выбрать атомно-силовой микроскоп или автомобиль? Делитесь мнением в опросе👇