原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,簡(jiǎn)稱AFM)利用微懸臂感受和放大懸臂上尖細(xì)探針與受測(cè)樣品原子之間的作用力,從而達(dá)到檢測(cè)的目的,具有原子級(jí)的分辨率;由于原子力顯微鏡既可以觀察導(dǎo)體,也可以觀察非導(dǎo)體,從而彌補(bǔ)了掃描隧道顯微鏡的不足。原子力顯微鏡是由IBM公司蘇黎世研究中心的格爾德·賓寧于一九八五年所發(fā)明的,其目的是為了使非導(dǎo)體也可以采用類似掃描探針顯微鏡(SPM)的觀測(cè)方法。原子力顯微鏡(AFM)與掃描隧道顯微鏡(STM)差別在于并非利用電子隧穿效應(yīng),而是檢測(cè)原子之間的接觸,原子鍵合,范德瓦耳斯力或卡西米爾效應(yīng)等來呈現(xiàn)樣品的表面特性、;因而,通過光電二極管檢測(cè)光斑位置的變化,就能獲得被測(cè)樣品表面形貌的信息。舟山原子力顯微鏡測(cè)試技術(shù)
原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,AFM),通過檢測(cè)待測(cè)樣品表面和一個(gè)微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。將一對(duì)微弱力極端敏感的微懸臂一端固定,另一端的微小針尖接近樣品,這時(shí)它將與其相互作用,作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。掃描樣品時(shí),利用傳感器檢測(cè)這些變化,就可獲得作用力分布信息,從而以納米級(jí)分辨率獲得表面形貌結(jié)構(gòu)信息及表面粗糙度信息。AFM是通過檢測(cè)原子間極微弱的相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。其基本原理為原子間距離靠近,對(duì)外體現(xiàn)排斥作用力,原子距離遠(yuǎn)離,則體現(xiàn)相互吸引力,如圖。原子力顯微鏡主要分為以下部件:探針針尖、懸臂、激光、PSD光電檢測(cè)器、反饋成像系統(tǒng)。具體來說,將一個(gè)對(duì)微弱力極敏感的微懸臂一端固定,另一端有一微小的針尖,針尖與樣品表面輕輕接觸,由于針尖原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力,通過在掃描時(shí)這種力的恒定,帶有針尖的微懸臂將對(duì)應(yīng)于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運(yùn)動(dòng)。利用激光器發(fā)出的激光束經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)聚焦在微懸臂背面,并從微懸臂背面反射到由光電二極管構(gòu)成的光斑位置檢測(cè)器,此時(shí)。 舟山原子力顯微鏡測(cè)試技術(shù)所以在本系統(tǒng)中是使用微小懸臂(cantilever)來檢測(cè)原子之間力的變化量。
AFM液相成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于消除了毛細(xì)作用力,針尖粘滯力,更重要的是可以在接近生理?xiàng)l件下考察DNA 的單分子行為。DNA 分子在緩沖溶液或水溶液中與基底結(jié)合不緊密,是液相AFM面臨的主要困難之一。硅烷化試劑,如3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和陽離子磷脂雙層修飾的云母基底固定DNA 分子,再在緩沖液中利用AFM 成像,可以解決這一難題。在氣相條件下陽離子參與DNA的沉積已經(jīng)發(fā)展十分成熟,適于AFM 觀察。在液相條件下,APTES 修飾的云母基底較常用。DNA的許多構(gòu)象諸如彎曲,超螺旋,小環(huán)結(jié)構(gòu),三鏈螺旋結(jié)構(gòu),DNA 三通接點(diǎn)構(gòu)象,DNA 復(fù)制和重組的中間體構(gòu)象,分子開關(guān)結(jié)構(gòu)和藥物分子插入到DNA 鏈中的相互作用都地被AFM考察,獲得了許多新的理解。
DNA和蛋白質(zhì)分子的特定相互作用在分子生物學(xué)中起著關(guān)鍵作用。蛋白質(zhì)與DNA結(jié)合的精確位點(diǎn)圖譜和不同細(xì)胞狀態(tài)下結(jié)合位點(diǎn)的測(cè)定對(duì)于了解復(fù)雜細(xì)胞體系的功能與機(jī)理,特別是基因表達(dá)的控制都十分關(guān)鍵。AFM作為一種高度分辨達(dá)0。1nm,寬度分辨率為2nm左右的表面分析技術(shù),已用于表征各類DNA-蛋白質(zhì)的復(fù)合物。低濕度大氣條件下,Rees等利用AFM在接觸模式下考察了λ2PL啟動(dòng)子在啟動(dòng)和關(guān)閉轉(zhuǎn)錄過程中對(duì)DNA鏈彎曲程度的影響。此外,這個(gè)小組還研究了另外一種λ2轉(zhuǎn)錄因子,Cro-蛋白對(duì)DNA彎曲的影響。為了研究Jun蛋白的結(jié)合是否會(huì)引起DNA鏈的彎曲,Becker等利用AFM研究了包含一個(gè)AP21結(jié)合位點(diǎn)的線性化質(zhì)粒DNA與Jun蛋白的復(fù)合物。Aizawa小組對(duì)DNA蛋白激酶Ku亞結(jié)構(gòu)域和雙鏈DNA斷裂的相關(guān)性進(jìn)行了研究。Kasas等研究了大腸桿菌RNA聚合酶(RNAP)轉(zhuǎn)錄過程中的動(dòng)態(tài)酶活性。他們的方法是在Zn2+存在的條件下,RNAP能夠松散或緊密地與DNA模板進(jìn)行結(jié)合,通過AFM成像了解其動(dòng)態(tài)過程。使樣品進(jìn)行掃描的壓電陶瓷掃描器件、計(jì)算機(jī)控制的圖像采集、顯示及處理系統(tǒng)組成。
原子力顯微鏡(AtomicForceMicroscope,簡(jiǎn)稱AFM)利用微懸臂感受和放大懸臂上尖細(xì)探針與受測(cè)樣品原子之間的作用力,從而達(dá)到檢測(cè)的目的,具有原子級(jí)的分辨率;由于原子力顯微鏡既可以觀察導(dǎo)體,也可以觀察非導(dǎo)體,從而彌補(bǔ)了掃描隧道顯微鏡的不足。原子力顯微鏡是由IBM公司蘇黎世研究中心的格爾德·賓寧于一九八五年所發(fā)明的,其目的是為了使非導(dǎo)體也可以采用類似掃描探針顯微鏡(SPM)的觀測(cè)方法。原子力顯微鏡(AFM)與掃描隧道顯微鏡(STM)差別在于并非利用電子隧穿效應(yīng),而是檢測(cè)原子之間的接觸,原子鍵合,范德瓦耳斯力或卡西米爾效應(yīng)等來呈現(xiàn)樣品的表面特性;AFM測(cè)量對(duì)樣品無特殊要求,可測(cè)量固體表面、吸附體系等;福州原子力顯微鏡測(cè)試公司
本系統(tǒng)采用數(shù)字反饋控制回路,用戶在控制軟件的參數(shù)工具欄通過以參考電流;舟山原子力顯微鏡測(cè)試技術(shù)
AFM可以用來對(duì)細(xì)胞進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察,并進(jìn)行圖像的分析;通過觀察細(xì)胞表面形態(tài)和三維結(jié)構(gòu),可以獲得細(xì)胞的表面積、厚度、寬度和體積等的量化參數(shù)等。例如,利用AFM可以對(duì)后的細(xì)胞表面形態(tài)的改變、造骨細(xì)胞在加入底物(鈷鉻、鈦、鈦釩等)后細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞彈性的變化、GTP對(duì)胰腺外分泌細(xì)胞囊泡高度的影響進(jìn)行研究。利用AFM還可以對(duì)自由基損傷的紅細(xì)胞膜表面精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究,直接觀察到自由基損傷,以及加女貞子保護(hù)作用后,對(duì)紅細(xì)胞膜分子形態(tài)學(xué)的影響。舟山原子力顯微鏡測(cè)試技術(shù)