#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👇

#дайджест


🚀 ВРЫВАЕМСЯ В НОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ГОД ВМЕСТЕ С AFM CENTRE!


Сегодня уже первое сентября! А что это значит❓

Это значит, что мы вот-вот снова встретимся с вами в нашем Центре Зондовой Микроскопии в Университете ИТМО. Мы очень скучали по лекциям от ведущих учёных и, конечно, по вам, дорогие друзья!❣️

🧡 Надеемся, что вы хорошо отдохнули и теперь бодры и полны энергии для покорения новых научных вершин. Желаем вам продуктивной работы, не менее продуктивной учёбы и ждём в гости!


💬Поздравляем с Днём знаний!💬

#дайджест


😖 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АТОМНО-СИЛОВЫХ МИКРОСКОПОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ.


Мы постоянно с вами говорим о том, что атомно-силовая микроскопия (АСМ) обладает широким спектром применений и возможностей. А за последнее десятилетие АСМ вообще превратилась в мощный инструмент для получения данных о наноструктуре и биомеханических свойствах биологических образцов, включая биомолекулы и клетки.

🚀 ПОЧЕМУ ЖЕ АСМ СТАЛА НАСТОЛЬКО ПОПУЛЯРНА В БИОЛОГИИ? Всё просто - с её помощью можно измерить изменения механических свойств клеточной мембраны, жесткости и вязкоупругости клеток. К тому же, силовая спектроскопия на основе АСМ особенно хорошо подходит для оценки клеточной адгезии и может расширить возможности исследования клеток, тем самым позволяя измерить их реологические свойства.

🛡 Наиболее важным преимуществом использования АСМ в биологии стала возможность изучения биологических объектов непосредственно в их естественной среде, особенно в буферных растворах in vitro (★), in situ (★★) и даже in vivo (★★★), без какой-либо дополнительной подготовки образцов. А высокая чувствительность позволяет обнаруживать поверхность живых клеток вплоть до одиночных молекулярных сил в области клеточной биологии.
Кроме того, нет ограничений в выборе типа среды (водной или неводной), температуры образца или химического состава среды и образца. А ещё АСМ продемонстрировала определенный успех в изучении наномасштабных структур ДНК in situ, что в перспективе может привести к разработке более эффективных средств доставки генов.

📎 Стоит отметить, что дополнительная модификация поверхности зонда АСМ позволяет значительно расширить спектр получаемой информации. Так, например, модификация поверхности кантилевера биологическими маркерами позволяет оценить степень взаимодействия исследуемой культуры с вредоносными объектами, такими как вирусы.

✔️ Давайте подытожим, какими преимуществами обладает АСМ для биологических исследований?
⭐️ высокое разрешение
⭐️ упрощенная подготовка образцов
⭐️ возможность исследование в реальном времени
⭐️ неразрушающая визуализация
⭐️ возможность работать в жидкостях
⭐️ возможность исследовать механизмы конденсации ДНК и различные материалы для упаковки генов

📈 На рисунке 1 представлено АСМ-изображение человеческой хромосомы
📈 На рисунке 2 представлены примеры АСМ-изображений различных биологических объектов

💛💛💛💛💛💛💛💛💛💛💛
★исследования вне организма, в пробирке
★★исследования в месте обнаружения, без перемещения в специфическую среду
★★★исследования в живом организме
💛💛💛💛💛💛💛💛💛💛💛

#дайджест #лекции

С радостью объявляем, что мы возобновляем лекции в нашем ЦЗМ AFM Centre! Надеемся, что за лето вы хорошо отдохнули и теперь готовы получать новые знания🙂

Кто же откроет наш новый лекционный год?
🗣 Спикер: Темирязев Алексей Григорьевич (к.ф-м.н. ФИРЭ РАН)
📌 Тема: Магнитно-силовая микроскопия

На лекции вы узнаете об основных принципах и «подводных камнях» магнитно-силовой микроскопии (МСМ).

Какие бывают методы сканирования и анализа полученных данных? Как искажается доменная структура под влиянием магнитного зонда? Какие существуют методы улучшения МСМ изображений? - На все эти вопросы ответит Алексей Григорьевич на лекции.
А ещё речь пойдет о серийной магнитно-силовой микроскопии и изготовлении фильмов на основе МСМ, а также об артефактах, возникающих из-за электростатического взаимодействия и загрязнения зонда

👨‍💻Для онлайн-участников пришлём ссылку за десять минут до начала!

🗓 21 сентября 17:00
📍 Университет ИТМО, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова 9, аудитория 2222, ЦЗМ AFM Centre

До встречи на лекции!🧡

#статья

⏰ Пока мы все находимся в ожидании первой лекции в этом учебном году на тему «Магнитно-силовая микроскопия», давайте познакомимся со статьей нашего лектора, Темирязева Алексея Григорьевича 🔥

➡️ Магнитная структура функциональных магнитных диэлектриков традиционно вызывает большой интерес у исследователей. Одним из наиболее изученных объектов являются монокристаллы железо-граната. Для данного материала было установлено, что на организацию доменов в значительной степени влияют несовершенства структуры, такие как дислокации, а также эффекты подложки и интерфейса, где механическое напряжение может иметь существенное значение.

Для комплексного исследования магнитных свойств монокристаллических пленок граната Lu(2,1)Bi(0,9)Fe(5)O(12) Темирязев Алексей Григорьевич с коллегами использовали методы магнитно-силовой микроскопии (МСМ) и микроскопии генерации второй гармоники, позволяющий визуализировать как магнитные домены поверхности, так и объема монокристалла. Эксперименты были направлены на исследование остаточной доменной структуры поверхности и на её изменения под действием плоского и внеплоскостного постоянного магнитного поля.

💡 МСМ проводилась с использованием зонда с нанесенным магнитным покрытием Co/Pt толщиной 8 нм с перпендикулярной магнитной анизотропией, обеспечивающей низкий магнитный момент зонда. Это позволило проводить измерения без искажения магнитной структуры пленки с высоким пространственным разрешением*.

*МСМ-измерения были осуществлены посредством 2-ух проходной методики, где на первом проходе регистрировался рельеф, а на 2-ом магнитный отклик на фиксированном расстоянии от поверхности образца за счет измерения фазового сдвига колебания кантилевера.

🗣Проведенные исследования показали, что образец обладает бипериодической доменной структурой с основным периодом около 4 мкм и периодом модуляции 1,6 мкм. По мере увеличения магнитного поля полосовые домены поворачиваются (рис. 1a–c) и меняется характер продольной модуляции (рис. 1d–f). Далее сначала исчезает продольная модуляция (рис. 1g), а затем и сама полосковая доменная структура (рис. 1h), поэтому пленка переходит в насыщенное состояние. Если теперь немного уменьшить внешнее поле, доменная структура появится снова, но уже ориентированная в направлении приложенного магнитного поля (рис. 1i).

🗣Аналогичные исследования с внешним магнитным полем, приложенным перпендикулярно плоскости пленки, показали, что пленка содержит решетку круглых доменов. Они располагались во внутреннем объеме пленки и не создавали значительных полей рассеяния, регистрируемых МСМ. По мере уменьшения поля доменные границы выходили на поверхность пленки, МСМ-изображение становилось более четким, а домены вытягивались вдоль поверхности (рис. 3b). Далее появился дополнительный узор из мелких точек (рис. 3c); домены расширились и приобрели внутреннюю структуру (рис. 3d). В небольших полях формировался массив отдельных доменов сложной формы.

Проведённые исследования показали, что помимо полосовой доменной структуры в пленках граната толщиной 10 мкм появляется поверхностная периодическая модуляция магнитной структуры, связанная со связующими доменами. Также МСМ-изображения показывают появление фрактальных остаточных поверхностных доменов после приложения неплоского магнитного поля.
Эти установленные особенности магнитного поведения пленок граната важны для дальнейшего создания магнитных устройств на его основе.