Изучение биологических объектов методами атомно-силовой микроскопии. Нагорнов Ю.С. - 12 стр.

UptoLike

Составители:

Рубрика:

Величина  I

используется в качестве входного параметра в петле обратной связи атомно-

силового микроскопа (рис. 6). Система обратной связи (ОС) обеспечивает  I

= const с

помощью пьезоэлектрического исполнительного элемента, который поддерживает изгиб

консоли  Z равным величине задаваемой оператором.

При сканировании образца в режиме  Z = const зонд перемещается вдоль поверхности,

при этом напряжение на Z-электроде сканера записывается в память компьютера в качестве

рельефа поверхности Z=f(x,y). Пространственное разрешение АСМ определяется радиусом

закругления зонда и чувствительностью системы, регистрирующей отклонения консоли. В

настоящее время реализованы конструкции АСМ, позволяющие получать атомарное

разрешение при исследовании поверхности образцов. Разрешение скана образца зависит не

только от радиуса закругления зонда, но и от шероховатости поверхности. Именно поэтому

при исследовании биологических объектов шероховатость подложки должна быть меньше

структурных особенностей исследуемых объектов [1].

Зондирование поверхности в атомно-силовом микроскопе производится с помощью

специальных зондовых датчиков, представляющих собой упругую консоль -кантилевер

(cantilever) с острым зондом на конце (рис. 7). Датчики изготавливаются методами

фотолитографии и травления из кремниевых пластин. Упругие консоли формируются из

тонких слоев легированного кремния, SiO

или Si

Один конец кантилевера жестко закреплен на кремниевом основании-держателе. На

другом конце консоли располагается собственно зонд в виде острой иглы. Радиус закругления

современных АСМ зондов составляет 1-5 нм в зависимости от типа зондов и технологии их

изготовления. Угол при вершине зонда – 10-20°. Силу взаимодействия зонда с поверхностью F

можно оценить следующим образом:

F = k  Z ,

где к - жесткость кантилевера;  Z - величина, характеризующая его изгиб.

Коэффициенты жесткости кантилеверов k варьируются в зависимости от используемых

при их изготовлении материалов и геометрических размеров. При работе зондовых АСМ

датчиков в колебательных режимах важны резонансные свойства кантилеверов.

Собственные частоты изгибных колебаний консоли прямоугольного сечения определяются

следующей формулой [3]: