Name: Vorbereitung und Reibungskraftmikroskopie Messungen mischbar, Entgegenpolymerbürsten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-12-24T14:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 57 s
Description: Erfahren Sie die Vorbereitung und Reibungskraftmikroskopie von mischbaren und entgegenpolymeren Bürsten. Diese Methode zeigt, dass unverträgliche Systeme die Reibung auf etwa 1% reduzieren.

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Wir danken M. Hempenius und E. Benetti für fruchtbare Diskussionen, Y. Yu für sorgfältiger Prüfung des Rezepts, M. Vlot für die Bildgestaltung von 1, C. Padberg und K. Smit für den technischen Support. EK erkennt die Niederländische Organisation für wissenschaftliche Forschung (NWO, TOP Grants 700.56.322, Makromolekulare Nanotechnologie mit Stimulus Responsive Polymers) für finanzielle Unterstützung. SdB wurde von der Stiftung für Grundlagenforschung auf Matter (BFM), die finanziell von der niederländischen Organisation für wissenschaftliche Forschung (NWO) unterstützt wird unterstützt.

ANMERKUNG: Abbildung 2 zeigt die Probenvorbereitungsverfahren. Polymerbürsten wurden aus Silicium gepfropft (Si) -Substrate (Pfad (a)), aus Gold beschichteten Substrate (100 nm Gold verdampft am Si-Wafer mit einer 10 nm Cr-Haftschicht, Pfad (b)) und von Goldkolloid AFM-Sonden (6 &amp; mgr; m Durchmesser, Pfad (c)) durch Oberflächen initiierte radikalische Atomtransfer-Polymerisation (SI-ATRP) 24. Die AFM-Messungen wurden auf einer Multimode AFM mit dem geräuscharmen Kopf durchgeführt, vertikale engagieren Scanner und eine Flüssigkeitszelle. 1. Probenvorbereitung <ol><li> Untergrundvorbereitung <ol><li> Initiator Abscheidung auf Siliziumoberflächen. <ol><li> Reinigen Sie die Siliziumsubstraten mit Chloroform, dann Piranha-Lösung, anschließend mit gereinigtem Wasser, Ethanol und Chloroform spülen. </li><li> Setzen Sie die trockene Substrate in einem Exsikkator um eine Ampulle, die 50 &amp; mgr; (3-Aminopropyl) triethoxysilan. </li><li> Evakuieren Sie den Exsikkator Witzha Drehschieberpumpe für 15 Minuten und schließen Sie sie anschließend. Lassen Sie den Gasphasenabscheidung, um fortzufahren O / N. </li><li> Eine Lösung aus 40 ml Toluol (entgast) und 40 ul Triethylamin in einem Erlenmeyerkolben. </li><li> Legen Sie die Substrate in den Kolben und tropfenweise hinzufügen, 40 ul 2-Brom-2-methylpropionyl. Halten der Substrate in der Lösung, um die Abscheidung von Salzkristallen in Lösung zu vermeiden. </li><li> Man rührt die Lösung 4 Stunden. </li><li> Spülen Sie die Substrate mit Toluol und Ethanol. Als nächstes legen Sie die Substrate in die Polymerisation Fläschchen. </li></ol></li><li> Initiator Ablagerung auf Gold-Oberflächen <ol><li> Bereiten einer Monolösung: 2-Brom-2-methyl-propionsäure-11- [11- (2-Brom-2-methyl-propionyloxy) -undecyldisulfanyl] Undecyl Esters in 20 ml entgastem Chloroform (0,2 mM). </li><li> Transfer ca. 1,5 ml Mono Lösung in ein kleines Fläschchen, die zuvor mit Argon gespült wurde. </li><li> Reinigen Sie die gold-beschichtete Substrate mit Chloroform undPiranha-Lösung. Anschließend mit gereinigtem Wasser, Ethanol und Chloroform spülen. </li><li> Tauchen Sie die gereinigten Substrate in der Monoschicht-Lösung und verschließt den Kolben. Shop O / N an einem dunklen Ort. </li><li> Reinigen Sie die kolloidale Goldsonden mit Ethanol und Chloroform durch Eintauchen in die Lösungsmittel. </li><li> Tauchen Sie die kolloidale Sonden in das Fläschchen mit dem Mono Lösung. Schließen Sie fest und halten Sie sie an einem dunklen Ort O / N. </li><li> Entfernen Sie die Substrate aus der Lösung, wasche mit Chloroform und Ethanol. Als nächstes übertragen Sie die Initiator beschichteten Substrate in die Polymerisation Kolben. </li><li> Entfernen Sie die kolloidale Sonden aus der Monoschicht-Lösung, wasche mit Chloroform und Ethanol. Als nächstes übertragen jede Sonde separat in die Polymerisation Fläschchen. </li></ol></li></ol></li><li> Die Polymerisation <ol><li> SI-ATRP von PMMA <ol><li> Spülen Sie die Flasche und Fläschchen, die die Initiator bedeckten Substrate (beide Si und Gold) und die kolloidalen Sonden mit Argfür 30 min. </li><li> Man löst 10 g Methylmethacrylat (MMA) in dem ATRP-Medium (10 ml Methanol / Wasser-Gemisch mit einem Verhältnis von 5: 1) und entgast die Lösung für 2 Std. </li><li> Hinzufügen von 145 mg CuBr und 320 mg 2,2-Bipyridin in einen Kolben mit einem magnetischen Rührstab ausgestattet war, und deoxygenize um 3 vakuum Ar Abgleichzyklen. </li><li> Übertragen der entgasten Monomer-Lösung in den Kolben (enthaltend das Kupfer) dazu und rühre weitere 15 Minuten, bis eine klare braune Lösung wird beobachtet. </li><li> Befestigen Sie eine Nadel in ein 2-ml-Spritze und spülen Sie die Nadel und der Spritze mit Argon 2-3 mal. </li><li> Ziehen Sie 1 ml Polymerisationslösung mit der Spritze aufgezogen und den Inhalt in den kleinen Reaktionsgefäß, mit dem Kolloid-Sonde. </li><li> Ziehen Sie die verbleibende Lösung mit der Spritze aufgezogen und den Inhalt in das Reaktionsgefäß, das die flachen Substraten. Fügen Sie genug Lösung für jede Probe vollständig bedeckt. </li><li> Leiten die Polymerisation für 40 Stunden bei Raumtemperatur. </li><li> Reverschieben Sie die Proben aus der Polymerisationslösung und wäscht mit Ethanol und Chloroform in mehreren Zyklen. Die Färbung der Probe zeigt das Vorhandensein der Bürste. </li><li> Schließlich trocknen die Substrate unter einem Stickstoffstrom. </li><li> Halten flachen Substraten in einem Stickstoffkasten. Shop Polymerbürste modifizierten Sonden in Toluol. </li></ol></li><li> SI-ATRP von PNIPAM 10 <ol><li> Spülen Sie die Kolben und Fläschchen, die den Initiator enthält bedeckten Substrate (sowohl Si und Gold) und die Kolloid Sonden mit Argon für 30 min. </li><li> Man löst 5,6 g N-Isopropylacrylamid und 320 ul PMDETA im ATRP-Medium (1,6 ml Wasser und 18 ml Methanol) und entgast die Lösung für 2 Std. </li><li> Hinzufügen 76 mg CuBr werden in einen Kolben mit einem magnetischen Rührstab ausgestattet war, und deoxygenize um 3 vakuum Ar Abgleichzyklen. </li><li> Übertragen der entgasten Monomer-Lösung in den Kolben gegeben, daß das Kupfer enthält. Rühre weitere 15 Minuten, bis eine klare grüne Lösung wird beobachtet. </li&gt; <li> Befestigen Sie eine Nadel in ein 2-ml-Spritze und spülen Sie die Nadel und der Spritze mit Argon 2-3 mal. </li><li> Ziehen Sie 1 ml Polymerisationslösung mit der Spritze aufgezogen und den Inhalt in den kleinen Reaktionsgefäß, mit dem Kolloid-Sonde. Wiederholen Sie dies für alle Sonden. </li><li> Ziehen Sie die verbleibende Lösung mit der Spritze aufgezogen und das Gehalt in den Reaktionskolben, mit den flachen Substraten. Fügen Sie genug Lösung für jede Probe vollständig bedeckt. </li><li> Leiten die Polymerisation für 2 Stunden bei RT. </li><li> Entfernen der Proben aus der Polymerisationslösung und wäscht mit Ethanol und Wasser durch mehrere Zyklen. Das erscheinende Farbe der Probe zeigt das Vorhandensein der Bürste. </li><li> Tauchen Sie die Probe in 0,1 M EDTA-Lösung und halten Sie sie in der Lösung O / N, alle Kupfer zu entfernen. Mit gereinigtem Wasser und Ethanol nach. </li><li> Halten Sie die flachen Substraten in einem Stickstoffkasten. Bewahren Sie die PNIPAM Bürste geändert Sonden in gereinigtem Wasser. </li></ol></li></ol></li><li> Bürsten Charakterisierung, Fourier-Transformations-Infrarot (Figur 3) HINWEIS: Weidewinkel FTIR-Modus für Polymerbürsten auf Goldsubstrat und Übertragung FTIR-Modus für Polymerbürsten auf Si-Substrat. Trocknen Sie alle Proben sorgfältig. Alle Wasser- und Lösungsmittelkontamination kann zu schweren Schäden des Detektors führen. <ol><li> Starten Sie das Gerät entsprechend der Anleitung des Herstellers. </li><li> Stellen Sie die folgenden Parameter für die Probenmessung: Bereich zwischen 900 und 3700 cm -1 mit einer Auflösung von 4 cm -1 und durchschnittlich 32 Scans bei jeder Messung. </li><li> Reinigen Sie eine leere Substrat gemäß der für die Probenvorbereitung verwendete Protokoll, trocknen Sie vorsichtig und legen Sie sie in die Messkammer. </li><li> Gib Vakuum 4 Stunden. Als nächstes nehmen Sie einen Hintergrund-Scan. </li><li> Entfernen Sie die Blindprobe und legen Sie die trockenen Polymerbürste beschichteten Probe in der Probenkammer. </li><li> Bewerben Vakuum im sample Kammer und nehmen Sie eine Probe-Scan alle 30 Minuten 5 Stunden. </li><li> Identifiziere alle Peaks in den Spektren der chemischen Zusammensetzung des Polymerbürste zu bestätigen. (Nur analysieren die Scans mit einer geraden Basislinie.) </li></ol></li></ol> 2. AFM-Messung <ol><li> Rubbeln Sie an der PMMA Pinsel abgedeckt Substrat vorsichtig mit einer Nadel, spülen Sie mit einem guten Lösungsmittel, um den Überschuss an Polymer zu entfernen und trocknen. </li><li> Montieren Sie die Proben in die AFM Instrument und befestigen Sie die Sonde in die Flüssigkeit Zelle. </li><li> Ausrichten des Lasers auf dem Ende des Auslegers. </li><li> Bei Verwendung der Kamera Richten Sie die Spitze über einen Kratzer. </li><li> Bevor man sich und Wirken mit der Spitze, setzen Sie den Scan-Größe 0 nm. Anschließend greifen die Spitze an die Oberfläche. </li><li> Gehen Sie zu &#39;Rampenmodus&#39; und bestimmen Sie die Ablenkempfindlichkeit über Kraftabstandskurven. Kalibrieren Sie den normalen Federkonstante mit Hilfe der &quot;thermischen Melodie&quot;, wie in der Software und Torsionsfederkonstante o umgesetztf des Auslegers mit der Methode der Wagner et al. 25 <ol><li> Erfassen die Dreh thermische Rauschen des Auslegers an der Luft für 2 s unter Verwendung der Hochgeschwindigkeitsdatenerfassung in der Software (6,25 MHz). </li><li> Konvertieren des thermischen Rauschens in der spektralen Leistungsdichte (V 2 / Hz) unter Verwendung der Fourier-Transformation. </li><li> Bestimmen die Grundresonanz und den Gütefaktor des Auslegers an der Luft mit der Resonanzspitze in der spektralen Leistungsdichte und die Gleichung für eine einfache harmonische Oszillator mit Grundrauschen (eq. 2 Ref. 25). </li><li> Berechnen der Federkonstante der Torsionsfeder mit Hilfe der gleichen Ebene liegenden Abmessungen des Auslegers (Länge und Breite), der Dichte und der Viskosität des umgebenden Mediums (Luft) und den Gütefaktor und der Resonanzfrequenz in Schritt 2.6.3 unter Verwendung des Verfahrens Sader 26 bestimmt. HINWEIS: Wir haben das Werkzeug auf der Website von John Sader vorgesehen: www.ampc.ms.unimelb.edu.au/afm/calibration.html. </li><li> Calculate den Torsionswinkel Ablenkempfindlichkeit des Auslegers mit Gl. 6 und 7 der Ref. 25. </li><li> Die Drehfederkonstante und Ablenkempfindlichkeit Konvertieren in das laterale Federkonstante und Ablenkempfindlichkeit mit der Größe der Kolloid, die Dicke des Auslegers und eq. 8 von Ref. 25. HINWEIS: das Detektorsignal kann nun in eine Kraft über umgewandelt werden: Kraft [N] = laterale Federkonstante [N / m] * seitliche Auslenkung Empfindlichkeit [m / V] * Detektorsignal [V]. </li></ol></li><li> Messen Sie die Bürstenhöhe des trockenen Pinsel durch Abbildung der Bürste in einem Kratzer zu möglichst geringen Ablenkung Sollwert. Bestimmen Sie die Bürstenhöhe von den Line-Scans des aufgenommenen Bildes. </li><li> Solvat der Bürste in Acetophenon durch leichtes Aufbringen auf die Oberfläche mit einer Spritze. ANMERKUNG: Die Farbe der Probe ändert wenn das Lösungsmittel verdampft. Dies ermöglicht nach der Trocknung. </li><li> Montieren Sie die Probe auf die AFM. Richten Sie die vertikale Lasersignal zu-1,0 V. Stellen Sie die Durchbiegung Sollwert auf 0 V und greifen die Freischwinger und Oberfläche. HINWEIS: Nach Bringen des Auslegers in Kontakt mit der Oberfläche bewegt sich das Acetophenon in die Bürste auf der Kolloid Schaffung eines kapillaren Brücke zwischen der Spitze und der Oberfläche. </li><li> Stellen Sie die Scangröße bis 40 um, deaktivieren Sie die Langsamscanachsen und stellen Sie Bildseitenverhältnis auf 1: 4. Notieren Sie sich die Größe und die Bild Reibung Kanäle (beide Spuren und Rücklauf). </li><li> Wenn die Bilder aufgenommen zurückzutreten den Ausleger. </li><li> Geben Sie einen Tropfen Wasser auf der PNIPAM Pinsel bedeckten Oberfläche, um die PNIPAM-Bürsten Solvat. </li><li> Heben Sie den Kopf und schnell die PMMA-Oberfläche zu ersetzen durch die solvatisierten PNIPAM Oberfläche, die nicht mischbar System zu schaffen. Seien Sie schnell beim Wechseln der Oberflächen, um die Verdampfung des Acetophenon aus dem PMMA Pinsel auf den kolloidalen Sonde zu vermeiden. </li><li> Aktivieren Sie die Spitze und Oberfläche, und Aufzeichnen von Bildern mit gleichen Parametern wie zuvor. </li></ol>

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</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Die vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass die Reibung, beispiels mischbaren Systemen einzeln solvatisierten Bürsten, ist stark im Vergleich zu herkömmlichen mischbaren Systemen von zwei der gleichen solvatisierten Bürsten verringert. Das bevorzugte Absorptionsvermögen der verschiedenen Lösungsmittel, die in den beiden Bürsten verhindert, daß die Bürsten aus ineinandergreifenden und damit eine wichtige Quelle von Verschleiß und Abbau in der Polymerbürste Reibung beseitigt wird. Das vorgestellte Verfahren ist daher grundlegend von Schiebe trockene hydrophile auf hydrophoben Bürsten, wo die Reibung mit dem Pinsel-spezifischen Wechselwirkungen 27 bestimmt werden. In der Tat, auf Scherung PMMA auf PNIPAM (zusammengebrochen Höhe 166 nm) ohne Lösemittel, fanden wir, dass die Reibung war um 50% höher im Vergleich zu PMMA auf PMMA (zusammengebrochen Höhe 236 m) zu trocknen. Wie bereits kurz darauf hingewiesen, im Anhang des Abschnitts &#39;Protokoll&#39; gibt es ein paar wichtige Punkte, die bedacht werden müssen während der Durchführungdiese besonderen Experimente: Zum einen ist Acetophenon ein besseres Lösungsmittel für PNIPAM als Wasser. Daher sollte darauf geachtet werden, dass Acetophenon nicht in den PNIPAM Bürste durch Benetzung der PNIPAM Pinsel mit viel Wasser werden. Da Acetophenon und Wasser nicht mischen, wird das Acetophenon jetzt nicht in die PNIPAM Bürste. Das ist, warum wir unser System nicht vollständig eintauchen in Acetophenon, sondern erstellt eine Acetophenon Kapillare für die mischbar System. Ein weiterer Grund für unvollständige Eintauchen ist, dass ein vollständiges Eintauchen führt zu stark Hydrodynamik, so dass wir nur die gemessene Stokes Hemmschuh für die Kolloid und Freischwinger. Zweitens in AFM-Experimente die Torsions- und normalen Federkonstanten gekoppelt sind. Ausleger mit einem niedrigen normalen Federkonstante haben auch eine relativ niedrige Federkonstante der Torsionsfeder und umgekehrt. Dies begrenzt die niedrigsten messbaren Reibungskoeffizienten zu&gt; 10 -3. Somit wird, um die vollständige Verringerung der Reibung, die Reibung der mis messencible Systems hoch sein muss. Dies wird durch Verwendung langer hoher Dichte Bürsten und einer relativ hohen Schergeschwindigkeit von typischerweise 100 m / s erreicht. Darüber hinaus ist die Kapillare zwischen den Bürsten erhöht auch die Reibungskräfte. Wir maßen die niedrigsten Reibungskoeffizienten, für eine nicht mischbare System 22, von μ = 0,003 bei einer geschätzten Normalspannung von 200 kPa. Unter Verwendung der gleichen experimentellen Bedingungen haben wir festgestellt, dass μ = 0,15 für das mischbare Systems. Man beachte, dass die Experimente wurden in einer kontrollierten Laborumgebung durchgeführt, und dass die Oberflächen in der Industrie verwendet werden, nicht so ideal, wie in der obigen Experimente verwendet. Die meisten Flächen eine ungleichmäßige Rauheitsverteilung 28 und damit viele Unebenheiten in verschiedenen Formen und Größen. Bei der Kollision von zwei Bürstenlager Unebenheiten wird die Reibung von verschiedenen Verlustkanäle 29 zusammengesetzt ist. Neben stationären Verlustmechanismen wie interdigitation und Lösungsmittel zugeführt, ist es hysteretische Wirkungen in der Form 30 wegen des langsamen Relaxationszeit der Polymere und Lösungsmittel sein. Außerdem Kapillaren gebildet und gebrochen. In den traditionell verwendeten mischbar Bürstensysteme, vorübergehende Verzahnung 31 verstärkt Form- und Kapillare Hysterese. Mit dem hier vorgestellten System nicht mischbar ist transient Verzahnung zu eliminiert. Darüber hinaus können Kapillare Hysterese durch die Anwendung von zwei nicht mischbaren Lösungsmitteln umgangen werden. Daher auch für die häufiger rauen Oberflächen, Reibung und Verschleiß wird mit nicht mischbar Bürstensysteme 22 reduziert werden. Die Hauptquelle der Reibung, die bleibt, ist Bürste Verformung. Verankerungs polyzwitterionic Polymere, die für ihre intrinsische niedriger Reibung 32 bekannt sind, auf eine der Flächen des letzteren zu minimieren. In solchen Systemen wird der osmotische Druck des Lösungsmittels ist hoch, was in kleinen Bürste Verformung unter hohen normalen Belastungen. Dievorgestellte Methode von nicht mischbaren Bürstensysteme können in fast jedem System, wo geringe Reibung ist wünschenswert, angewendet werden. Das Verfahren funktioniert auch bei hohen Drücken. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, dass die Temperatur der Umgebung RT aufbewahrt. Hohe Temperaturen schädigen die Polymere, die Flüssigkeitsströmung aus der Kontakt und somit eine hohe Reibung verursacht. Beispiele für mögliche Anwendungsbereiche sind: Spritzen, Kolbensystemen, Achslager und Scharniere.

Perfekte Schmierstoffe reduzieren Reibung und Verschleiß für Feststoffe in Relativbewegung auch bei normalen Belastungen hoch sind. Um dies zu erreichen, sollte das Gleitmittel in der Kontakt während der Gleit- und in Ruhe bleiben. Jedoch unter positivem Normallast, einfach, niedrigviskosen Flüssigkeiten werden schnell aus dem Kontaktbereich herausgedrückt und sogar höherviskosen Öle werden schließlich ausgestoßen. Dennoch biologischen Kontakte, beispielsweise in menschlichen Gelenken, bleiben bei niedrigviskosen Fluiden jederzeit geschmiert. Natur erkennt, wie effiziente Schmierung mit Zuckerketten an feste Oberflächen 1 befestigt. Die hydrophile Zuckerketten halten eine wässrige Flüssigkeit in der Kontakt sofern der Normaldruck den osmotischen Druck des Lösungsmittels 2 nicht überschreiten. Aus diesem Grund hat eine Menge Anstrengungen zur Nachahmung biologischer Schmierstoffe durch Pfropfen von Polymeren an feste Oberflächen bilden so genannte Polymerbürsten 3-12 gerichtet. Wenn zwei gegensätzlichen PolymerBürsten in Kontakt gebracht werden können Segmente der Polymerketten auf der einen Seite in die Bürstenkettensegmente an der gegenüberliegenden Seite zu bewegen. Dieser Effekt wird Interdigitation 13 bezeichnet. Wenn sich die Bürsten in der relativen Gleitbewegung ist Interdigitation die Hauptquelle von Verschleiß und Reibung 14 15-17. Tatsächlich kurzem reibungsGeschwindigkeitsVerhältnisse für Schiebepolymerbürsten abgeleitet worden 18. Diese Skalierungsgesetze werden auf Interdigitation und die daraus resultierende Streckung und Beugung der Polymere beim Gleiten beruht. Die Hauptmerkmale stimme Ergebnisse der Oberflächenkräfte Gerät Experimenten 19 und der Molekulardynamik (MD) Simulationen 20. In letzterem ist der Grad der Überlappung kann direkt quantifiziert werden. Außerdem wurde gezeigt, dass die Überlappung zwischen Polyelektrolytbürsten kann durch Anlegen eines elektrischen Feldes 21 abgestimmt werden. Wenn also Verzahnung umgangen, Reibung und Verschleiß in diesen Systemen wäre significantly reduziert. In einer kürzlich erschienenen Publikation 22 haben wir über MD-Simulationen, die zwei nicht mischbaren solvatisierten Polymerbürstensysteme verhindern Überschneidungen zwischen den Bürsten gezeigt. Darüber hinaus beim Gleiten der Bürsten, fanden wir eine Verringerung der Reibungskraft von zwei Größenordnungen im Vergleich zu den traditionellen mischbar Bürstensysteme, in hervorragender Übereinstimmung mit unserer Rasterkraftmikroskopie (AFM) -Messungen. Hier erläutern wir im Detail, wie die AFM Experimente Ref einzurichten. 22. Das Grundprinzip ist in Figur 1 skizziert ist. An den beiden Gegenflächen, zwei verschiedene Bürsten, die jeweils durch ihre eigene bevorzugte Lösungsmittel solvatisiert, benötigt werden. In dieser Konfiguration bleibt jede Bürste in seinem eigenen Lösungsmittel. Folglich haben Polymersegmente von einer Bürste nicht in die andere Bürste durchdringen. Poly (methylmethacrylat) (PMMA) von einer AFM kolloidalen Sonde gepfropft und die Bürste wird durch Acetophenon solvatisiert. Von der flachen Oberfläche Poly (N-Isopropylacrylamid) (PNIPAM) gepfropft und in Wasser solvatisiert. Um das gegenwärtige System der traditionellen mischbaren Systemen zu vergleichen, wird eine zweite flache Gegenfläche die mit einem PMMA-Pinsel in Acetophenon solvatisiert werden. Die gemessene Reibungskraft beim Verschieben des nicht mischbaren Systems von PMMA auf PNIPAM ist ungefähr 1% der Reibung für die mischbar System PMMA auf PMMA. Man beachte, daß die Verwendung dieser besonderen Bürstensystemen ist nur ein Beispiel. Das vorgestellte Verfahren ist generisch und arbeitet aufgrund der bevorzugten Absorption der Lösungsmittel in den verschiedenen Bürsten. Daher werden mehrere Arten von Bürsten erwarteten anwendbar sein, solange die gewählten Lösungsmittel entmischen in den beiden Bürsten. Der Effekt wird durch die Verwendung von zwei nicht-Mischlösungsmittel (wie Acetophenon und Wasser) derart verstärkt, dass eine zusätzliche rutschigen Fluid-on-Flüssigkeit-Schiebe Schnittstelle 22,23 erzeugt.

<table><tbody><tr><td>Methylmethacrylat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M55909&nbsp;</td><td>Monomer für die PMMA-Synthese, gereinigt durch Durchpressen einer basischen Aluminiumoxidsäule</td></tr><tr><td>(3-Aminopropyl)triethoxysilan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>440140</td><td>aufgedampfte Silan-Monoschicht</td></tr><tr><td>Triethylamin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T0886</td><td>Reagenz für die ATRP-Initiator-Einheitskupplung.</td></tr><tr><td>2-Brom-2-methylpropionyl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>252271</td><td>ATRP-Initiator-Einheit.</td></tr><tr><td>Toluol</td><td>Biosolve</td><td>20150501</td><td>Kopplungsmedium für ATRP-Anteil</td></tr><tr><td>CuBr</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>212865</td><td>ATRP-Katalysator.</td></tr><tr><td>2,2&prime;-Bipyridyl</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>14453</td><td>Cu Complexing Ligand für ATRP von MMA</td></tr><tr><td>N,N,N&prime;,N",N"-Pentamethyldiethylentriamin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>369497</td><td>Cu Complexing Ligand für ATRP von NIPAM</td></tr><tr><td>Essigsäure 98-100%</td><td>Merck</td><td>8187551000</td><td>Zur Reinigung von CuBr.</td></tr><tr><td>Schwefelsäure</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320501</td><td>Zur Herstellung von Piranha-Lösung</td></tr><tr><td>Wasserstoffperoxid 33%</td><td>Merck</td><td>1.07210.1000</td><td>Zur Herstellung von Piranha-Lösung</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Merck</td><td>1.00983.1000</td><td>Zur Reinigung von Untergründen.</td></tr><tr><td>Grundlegendes Aluminiumoxid 60&nbsp;</td><td>Merck</td><td></td><td>Zur Reinigung von Monomeren.</td></tr><tr><td>Chloroform</td><td>Biosolve</td><td>3080501</td><td>Für die Monolagenabscheidung und Substratreinigung.</td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Biosolve</td><td>13680501</td><td>Für Polymerisationsmedium.</td></tr><tr><td>Acetophenon</td><td>Acros Organics</td><td>102410010</td><td>Für AFM-Messumgebungen.</td></tr><tr><td>N-isopropylacrylamid</td><td>Acros Organics</td> 412780250 <td>Monomer für die PNIPAM-Synthese, rekristallisiert aus Toluol/Hexan-Poly</td><td></td></tr><tr><td>(ethylenglykol)-methacrylat&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>409529</td><td>Monomer für die Si-POEGMA-Synthese, gereinigt durch Durchpressen einer basischen Aluminiumoxidsäule.</td></tr><tr><td>MilliQ Wasser</td><td>MilliQ Advantage A 10 Aufbereitungssystem&nbsp;</td><td></td><td>ATRP-Medium, für AFM-Messumgebungen und für die Substratreinigung.</td></tr><tr><td>Silizium-Substrate&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Goldbeschichtete Substrate</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>AFM-Sonde, CP-FM-Au</td><td>SQube</td><td></td><td>AFM-Messung</td></tr><tr><td colspan="4">[header]</td></tr><tr><td>dithiodiundecan-11,1-diybis[2-brom-2-methlpropanoat] (DTPR)</td><td></td><td></td><td>Initiator, für Si-ATRP auf Goldoberflächen. Synthetisiert nach Macromolecules, 33, 597-605 (2000).</td></tr><tr><td>Atomic Frorce Mikroskop</td><td>Bruker Multimode V Controller</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

vorbereitung und reibungskraftmikroskopie messungen mischbar, entgegenpolymerbürsten

Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes

Solvatisierten Polymerbürsten sind bekanntlich Hochdruckkontakten zu schmieren, weil sie eine positive Normallast aufrechtzuerhalten, während Aufrechterhaltung niedriger Reibung an der Schnittstelle. Dennoch können diese Systeme aufgrund Interdigitation der gegenüberliegenden Bürsten verschleißen empfindlich. In einer kürzlich erschienenen Publikation haben wir über Moleküldynamiksimulationen und Rasterkraftmikroskopie-Experimente gezeigt, dass die Verwendung eines nicht mischbaren Polymerbürstensystem zur Einstellung des Substrats und der Schieber Oberflächen bzw. können solche Verzahnung beseitigen. Infolgedessen tragen in den Kontakten vermindert. Darüber hinaus ist zwei Größenordnungen niedriger als bei traditionellen mischbare Polymerbürstensysteme die Reibungskraft. Das neu vorgeschlagene System hält daher ein großes Potenzial für die Anwendung in der Industrie. Hier ist die Methodik, um einen mischbaren Polymerbürstensystem aus zwei verschiedenen Bürsten, die jeweils durch ihre eigene bevorzugte Lösungsmittel solvatisiert Konstrukt dargestellt. Die Vorgehensweise, wie man p pfropfenoly (N-Isopropylacrylamid) (PNIPAM) von einer ebenen Fläche und Poly (methylmethacrylat) (PMMA) von einer Rasterkraftmikroskopie (AFM) kolloidales Sonde beschrieben. PNIPAM wird in Wasser und PMMA in Acetophenon solvatisiert. Via Reibkraft AFM Messungen wird gezeigt, dass die Reibung bei diesem System wird zwar von zwei Grßenordnungen gegenüber dem mischbar System PMMA auf PMMA in Acetophenon solvatisierten reduziert.

Abbildung 4 zeigt repräsentative AFM Kraft Spuren beim Gleiten sowohl die mischbar sind und die nicht mischbare Polymerbürstensysteme. Die Reibungskraft F wird durch die Reibungskraft im stationären Zustand normalisiert Schiebe F sym für die symmetrische, mischbar Systems. Die geschwollenen Bürstenhöhe in diesen Experimenten war 1010 nm für PMMA und 532 nm für PNIPAM. Die Kraft, die Spuren werden nach Anschluss an die im Protokoll Abschnitt beschriebenen Verfahren erfasst. In diesen Experimenten wurde die Oberfläche hin und her mit einer Geschwindigkeit v von 80 &amp; mgr; m / s bewegt, während eine normale Belastung von 30 nN. Der Unterschied in der Reibungskraft für das mischbare (linkes Bild) und nicht mischbar (rechts) Bürstensysteme sind deutlich zu erkennen. Die stationäre Reibungskraft im linken Fenster ist 90x höher als die stationäre Reibungskraft im rechten Bereich. Für die nicht mischbare System die gemessene Reibungskraft ist typischerweise 0,5-2% der Reibungskraft gemessen foder das mischbare Systems. Obwohl die genaue Reibungsverringerung hängt von der Einfügungsdichte, Polymerisationsgrad Menge Lösungsmittel und (schwach) von der Normallast und Gleitgeschwindigkeit, ist es immer um zwei Größenordnungen. Wenn wir erhöhen die Gleitgeschwindigkeit für die oben um den Faktor 5 (400 &amp; mgr; m / sec) beschriebene System, verringert sich die Reibungsreduzierung von 2%. Wenn wir erhöhen die Normalbelastung um den Faktor 10 (auf 300 nN), verringert sich die Reibungsreduzierung von 3%. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/52285/52285fig1highres.jpg" /> Abbildung 1. Schematische Darstellung des Aufbaus. Linker Bereich zeigt die mischbar System, in dem die gleichen Polymere von der Oberfläche und dem Kolloid gepfropft. Die Bürsten sind in einer einphasigen Flüssigkeit solvatisiert. Das rechte Bild zeigt die nicht mischbar System aus zwei verschiedenen Polymerbürsten. Jede Bürste ist in einem eigenen bevorzugten flüssigen solvatisierten. In der traditionellenmischbaren Systemen die Polymere der gegenüberliegenden Bürsten überlappen. Für die nicht mischbar System müssen gegenüber Bürsten nicht so, dass die Reibung ineinander greifen und Verschleiß beim Gleiten wird reduziert. <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/52285/52285fig2highres.jpg" width="700px" /> Abbildung 2: Schematische Darstellung des wie im Protokoll beschrieben Probenvorbereitung. Von links nach rechts wird die Vorgehensweise von Pinsel Herstellung über Initiator Abscheidung und Oberflächen initiiert Atomtransferradikalpolymerisation (SI ATRP). Pfad (A) werden die Bürsten von Siliziumoberflächen aufgepfropft, (B) Bürsten aus Gold beschichteten Siliziumoberflächen und (C) Bürsten aus Goldkolloide für Rasterkraftmikroskopie Sonden gepfropft. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52285/52285fig2highres.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um al sehen</a>arger Version dieser Figur. <img alt="Figur 3" src="/files/ftp_upload/52285/52285fig3highres.jpg" /> Abbildung 3. FTIR-Spektren des PMMA (blau) und PNIPAM (grün) Bürsten auf Silizium (dicke Linien) und Gold (dünne Linien). Die Daten wurden von Suppl übernommen. Mat. von Ref. 22. PMMA Wellenzahlen (cm - 1): 3,050-2,990 (CH-Streckschwingung), 1730 C = O (Doppelbindung Streckschwingung), 1450 (CH 3 und CH 2 Deformationsschwingung), 1,260-1,040 (COC Einfachbindung Streckschwingung ), 880-960 (COC Einfachbindung Deformationsschwingung). Bei 1.730 cm - 1 die charakteristische Streckschwingung Peak der C = O-Gruppe ist offensichtlich PNIPAM Wellenzahlen (cm -1): 3.289 (NH symmetrische und asymmetrische Streckschwingung), 3.078, 2.971, 2.933, 2.874 (asymmetrische und symmetrische CH Streckung. Vibrationen in CH &lt;sub&gt; 2 -), 1.635 (C = O Streckschwingung), 1535 (Amid II), 1458 (CH asymmetrische Biegeverformungen), 1.386 (CH symmetrischen Biegeverformungen), 1,366-1,170 (CN asymmetrische Streckschwingungen). Bei 1.635 und 1.535 cm - 1 die charakteristischen Streckschwingungspeaks der Amidgruppe sind offensichtlich. <img alt="4" src="/files/ftp_upload/52285/52285fig4highres.jpg" width="700px" /> Abbildung 4. Gemittelt gefiltert und geglättet Kraft Spuren beim Gleiten die mischbar (links) und nicht mischbar (rechts) Systeme (aus Lit. angepasst. 22). Die Oberfläche ist um 40 &amp; mgr; m vor und zurück mit einer Scan-Rate von 1 Hz bewegt und Normallast von 30 nN.

Die Methodik zur Durchführung von Reibungskraftmikroskopie-Experimenten zur Kontaktierung von Bürsten wird vorgestellt: Zwei Polymerbürsten, die aus (a) Substraten und (b) kolloidalen Sonden gepfropft wurden, werden verschoben, um zu zeigen, dass durch die Verwendung von zwei sich berührenden nicht mischbaren Bürstensystemen die Reibung in Gleitkontakten im Vergleich zu mischbaren Bürstensystemen reduziert wird.

Vorbereitung und Reibungskraftmikroskopie Messungen mischbar, Entgegenpolymerbürsten

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low ...

Das Ziel des folgenden Versuchs ist es, zulässige Polymerbürstensysteme herzustellen und sie mit herkömmlichen Polymerbürstensystemen zu vergleichen, indem das Reibungsverhalten auf relative Gleitbewegung für beide Systeme mit Hilfe der Reibungskraftmikroskopie gemessen wird. Dies wird erreicht, indem man mit zwei Sätzen Silikonoberflächen beginnt und Penai Pam auf einen Satz und PMMA auf den anderen Pfropft. Dabei handelt es sich um die flachen Polymerbürstenoberflächen, die verwendet werden, um einen Teil der Polymerbürstensysteme zu bilden.Beginnen Sie in einem zweiten Schritt mit einem Goldkolloid. Befestigen Sie es an einem Ausleger aus Silizium-Rasterkraftmikroskopie und bekleben Sie es mit PMMA, um eine Kraftmesssonde herzustellen. Dies wird auch den zweiten Teil des Polymerbürstensystems bilden.Montieren Sie anschließend die Kraftmesssonde in ein Rasterkraftmikroskop. Montieren Sie eine beschichtete PMMA-Bürstenoberfläche als Probe, um die zulässige Reibung zu messen. Bürstensysteme montieren eine beschichtete Pfannenbürstenoberfläche, um die Reibung für zulässige Bürstensysteme zu messen.Die Ergebnisse zeigen, dass die Reibung für zulässige Systeme etwa 1% der Reibung für die traditionell zulässigen Systeme beträgt, wie sie mit Hilfe der Reibungskraftmikroskopie gemessen wird. Ein wesentlicher Vorteil unserer Technik gegenüber bestehenden Methoden, die auf Industrieölen basieren, besteht darin, dass eine niedrigviskose Flüssigkeit auch dann in Kontakt bleibt, wenn die Bedingungen auf mikroskopischer Ebene rau sind, wie es der Fall ist, wenn Oberflächenunebenheiten aneinander stoßen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Bürstensystemen durchdringen sich unsere Bürsten nicht aufgrund einer flüssigen Grenzfläche, wie man sie zwischen Essig und Öl in einem Salatdressing hat.Da sich die Bürsten nicht mehr gegenseitig durchdringen, wird die Reibung reduziert. Noch wichtiger ist, dass Schäden an den Polymeren verhindert werden und letztendlich nicht vorhanden sein können. Die visuelle Demonstration dieser Methode ist von entscheidender Bedeutung, da die Probenvorbereitung und die Schritte zur Charakterisierung der Rasterkraftmikroskopie schwer zu erlernen sind.Für die homogene und reproduzierbare Funktionalisierung von mikrometergroßen kolloidalen Rüben, die das Verfahren demonstrieren, sind besondere Fähigkeiten erforderlich. Kansky, ein ehemaliger Postdoc und c de bear, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter in meinem Labor, Konsultieren Sie das Manuskript zur Herstellung von Silikonoberflächen. Das Experiment erfordert die Abscheidung des Initiators sowohl auf Gold, kolloidalen Sonden als auch auf Goldsubstraten. Um mit der Arbeit mit den Sonden zu beginnen, besorgen Sie sich ein kleines Fläschchen, das mit einem Argonne-Roma-Kolben mit einer Konzentration von 0,2 Millimolar gespült wurde.Monolayer-Lösung 1,5 Milliliter entnehmen, 1,5 Milliliter Monolayer-Lösung in das Fläschchen umfüllen. Bewahren Sie die Durchstechflasche in der Nähe auf. Als nächstes holen Sie sich die kolloidalen Rasterkraftmikroskopiesonden aus Gold, halten Sie ein Fläschchen mit Ethanol und ein Fläschchen mit Chloroform bereit, in das die Sonden getaucht werden können.Verwenden Sie zusätzlich zum Fläschchen mit der Monolayer-Lösung eine Pinzette, um eine Sonde aufzunehmen. Achten Sie darauf, es so zu halten, dass es keinen Schaden anrichtet. Tauchen Sie die Sonde zuerst für einige Sekunden in das Ethanol und tauchen Sie sie dann für einige Sekunden in das Chloroform.Geben Sie es schließlich in das Fläschchen mit der Monolayer-Lösung. Stellen Sie das Fläschchen fest auf und wickeln Sie es in Alufolie ein, bevor Sie es über Nacht auf die Bank stellen. Lassen Sie nun goldbeschichtete Substrate reinigen und spülen.Alle Substrate, die in diesem Experiment verwendet werden, sind einen Zentimeter mal einen Zentimeter groß. Der große Kolben mit der Monolayer-Lösung wird vorgeschoben und die Substrate werden so hineinversetzt, dass sie eingetaucht sind. Verschließen Sie den Kolben und lagern Sie ihn über Nacht an einem dunklen Ort. Holen Sie sich am nächsten Tag zuerst die Substrate und legen Sie sie wieder auf die Bank.Bereiten Sie sich darauf vor, sie mit einem Behälter mit Chloroform und Ethanol in einer Quetschflasche zu waschen. Halten Sie den Polymerisationskolben bereit. Entfernen Sie jedes Substrat aus der Monolayer-Lösung und tauchen Sie es zuerst in das Chloroform.Waschen Sie es anschließend mit Ethanol. Wenn Sie fertig sind, legen Sie das Substrat in den Polymerisationskolben. Wenn alle Substrate in den Polymerisationskolben gegeben wurden, wird er mit einem Gummiseptum verschlossen.Nachdem Sie den Substratkolben beiseite gelegt haben, nehmen Sie das Fläschchen mit den kolloidalen Sonden heraus und öffnen Sie es. Befolgen Sie das gleiche Waschverfahren, indem Sie zuerst eine Sonde in Chloroform und dann in Ethanol tauchen. Übertragen Sie es während des Waschens in ein einzelnes Polymerisationsfläschchen.Dieses Video zeigt nur die Schritte zur Polymerisation von Poly n Isop Proppy Acrylamid penai Pam. Details für Polymethylmethacrylat. PPMA findet sich im Manuskript mit den Substraten und Sonden in ihren Polymerisationsgefäßen.Starten Sie den Polymerisationsprozess, indem Sie beide Gefäße spülen und dies mit dem Substratgefäß demonstrieren. Hier ist das Septum mit einer Nadel, die an einer Argonversorgung befestigt ist. Als nächstes kommt das Septum mit einer zusätzlichen Nadel zum Auslass.Starten Sie dann den Argonfluss. Lassen Sie die Spülung 30 Minuten lang andauern, während die Gefäße gespült werden. Arbeiten Sie mit der Atomtransferradikalpolymerisation, A TRP.Mittlere Nyam. Erstellen Sie die Monolösung, indem Sie das Nyam und das PM dta im Medium auflösen. Entgasen Sie die Lösung zwei Stunden lang, bevor Sie sie in einem separaten Kolben mit 76 Milligramm Kupferbromid und einem magnetischen Rührstab verwenden, und schließen Sie den Kolben an eine Vakuumleitung und eine Argonquelle an.Während der Kolben auf einer Rührplatte sitzt, beginnen Sie mit der Evakuierung, indem Sie die Vakuumleitung öffnen. Wenn die Evakuierung abgeschlossen ist, etwa 30 Minuten, schließen Sie das Ventil zur Pumpe und öffnen Sie das Ventil zur Argonnenversorgung. Wiederholen Sie den Evakuierungs- und Verfüllzyklus dreimal, bevor Sie fortfahren.Sobald die Monolösung entgast ist, wird sie mit dem Kupferbromid in den Kolben überführt und die Mischung zu rühren begonnen. Nach etwa 15 Minuten wird eine klare grüne Polymerisationslösung beobachtet. Verwenden Sie eine mit Argon gespülte Zwei-Milliliter-Spritze und eine Nadel, um einen Milliliter der Polymerisationslösung zu entnehmen.Übertragen Sie die gesammelte Lösung mit einer Kolloidsonde durch Injektion durch das Septum in ein Fläschchen. Verwenden Sie die Spritze weiter, um einen Teil der restlichen Polymerisationslösung zu entnehmen. Die aufgefangene Lösung wird in den Kolben mit den Substraten injiziert.Fügen Sie so viel hinzu, dass jede Probe vollständig untergetaucht wird. Lassen Sie die Polymerisation zwei Stunden lang bei Raumtemperatur stattfinden. Wenn zwei Stunden vergangen sind, öffnen Sie die Polymerisationsfläschchen.Beginnen Sie als Nächstes mit einer Sonde und entfernen Sie sie zum Waschen. Waschen Sie eine Probe, indem Sie sie zuerst in Ethanol tauchen und dann in Wasser tauchen. Wiederholen Sie dies mehrmals, nachdem Sie eine Sonde gewaschen haben, tauchen Sie sie einige Sekunden lang in 0,1 molare EDTA.Legen Sie die Sonde zur Aufbewahrung allein in ein Fläschchen mit gereinigtem Wasser. Fahren Sie mit dem Waschen jedes Substrats fort. Tun Sie dies auf die gleiche Weise, wie die Sonden mehrere Zyklen des Wassergießens durchlaufen.Dann Ethanol darüber. Beachten Sie, dass die sich ändernde Farbe des Untergrunds auf das Vorhandensein des Pinsels hinweist. Nachdem Sie ein Substrat gewaschen haben, geben Sie es auf eine Well-Platte.Legen Sie jedes Substrat in eine einzelne Vertiefung und bedecken Sie sie mit 0,1 molaren EDTA-Lösung. Lassen Sie die gewaschenen Substrate mindestens 12 Stunden einwirken, um das gesamte Kupfer zu entfernen. Am nächsten Tag.Waschen Sie jedes Substrat in Wasser und Ethanol. Legen Sie die Substrate wieder in eine Well-Platte, lagern Sie die Well-Platte in einer Stickstoffbox für dieses Video. Der nächste Schritt ist die Durchführung einer Rasterkraftmikroskopie-Messung.Hier wurde ein A-P-M-M-A-beschichtetes Siliziumsubstrat in das Mikroskop eingebaut und die Sonde in eine Flüssigkeitszelle eingebaut. Schließen Sie die Vorbereitung des A FM-Scankopfes ab und fahren Sie mit den ersten Schritten der Rasterkraftmikroskopie fort, einschließlich des Ausrichtens des Lasers, der Kalibrierung der Federkonstante und der Bestimmung des Qualitätsfaktors nach Abschluss der vorbereitenden Schritte. Halten Sie eine mit Aceto Phon gefüllte Spritze bereit, die auf die Pinselprobe aufgetragen wird.Entfernen Sie den FM-Kopf, um an die Probe zu gelangen. Montieren Sie dann die Probe vom Mikroskop. Tragen Sie das Aceto Phon vorsichtig auf, um den Pinsel zu sulfatieren.Beachten Sie, dass sich die Farbe der Probe ändert, wenn das Lösungsmittel verdampft, so dass der Trocknungsprozess verfolgt werden kann. Montieren Sie die Probe wieder in das Rasterkraftmikroskop und setzen Sie den A FM-Kopf wieder ein. Kehren Sie dann zu den Steuerelementen zurück, um den Durchbiegungssollwert festzulegen und den Ausleger in Kontakt mit der Oberfläche zu bringen.Dies führt dazu, dass das Acetophon in die Bürste wandert und eine Kapillarbrücke entsteht. Diese Spuren wurden mit Hilfe der Höhen- und Reibungsbildkanäle erhalten. Die Scangrößen 40 Mikrometer und die langsamen Scanachsen sind deaktiviert.Zeichnen Sie die Höhe und die Reibungsbildkanäle auf, wenn die Bilder aufgenommen und der Ausleger zurückgezogen wird. Beginnen Sie mit den Vorbereitungen für die Umstellung des PMMA-Substrats auf ein Penai-PAM. Bürsten Sie die mit dem Pinsel bedeckte Probe.Holen Sie sich zunächst das Pinot PAM-Substrat. Trage dann einen Tropfen Wasser darauf auf, um den Pinsel zu essen. Nehmen Sie als Nächstes den Wechsel vor.Heben Sie den Kopf des A FM an und ersetzen Sie schnell die PMMA-Oberfläche durch die Penai-PAM-Oberfläche. Bewegen Sie sich schnell, um die Verdunstung von Acetophenon aus der PMMA-Bürste auf der kolloidalen Sonde zu vermeiden. Setzen Sie nach dem Montieren des Samples den A FM-Kopf wieder in seine Position ein.Kehren Sie zu den A FM-Reglern zurück, um die Spitze und die Oberfläche wieder einzurasten und Bilder wie zuvor aufzunehmen. Hier sind gefilterte und geglättete Kraftspuren für die Gleitflächen. Diese Kurven sind für die MISSABLE PMMA-Systeme und zeigen sowohl Vorwärts- als auch Rückwärtsbewegungen.Diese Kurven beziehen sich auf die nicht mischbaren P nine PAM-Systeme und zeigen auch in den Plots eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung. Die Kraft wird durch die stationäre Gleitkraft für das symmetrische Fehlsteuerungssystem normiert. Die normale Last beträgt 30 Nanonewton, die Fortbewegungsgeschwindigkeit 80 Mikrometer pro Sekunde.Beachten Sie, dass die stationäre Kraft für das zulässige System das 90-fache der zulässigen Kraft beträgt. Viele Maschinen und Geräte haben bewegliche Teile, die Reibung erzeugen und sich mit der Zeit abnutzen, wodurch die Lebensdauer begrenzt wird. Wir sehen Anwendungen für viele von ihnen, von Achsen und Kolben bis hin zu medizinischen Spritzen mit extrem niedrigen Dosierungen und vielleicht sogar künstlichen Gelenken.Natürlich müssen Chemieingenieure oder Psychologen für jede spezifische Anwendung optimale Lösungen entwickeln. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man Polymerbürstensysteme vorbereitet. Funktionalisieren Sie Kraftmikroskopie-Sonden und führen Sie Reibungskraftmikroskopie-Experimente durch, während Sie die Reibungskraftmikroskopie-Experimente durchführen.Es ist wichtig, daran zu denken, nicht zu viel Flüssigkeit aufzutragen, da sich die Kapillare zwischen den beiden Bürsten und nicht zwischen dem Pinsel und dem Ausleger bilden soll, da dies das Lasersignal verzerren würde. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Chemikalien äußerst gefährlich sein kann und Vorsichtsmaßnahmen wie das Arbeiten in einem ventilbelüfteten Abzug, das Tragen von Handschuhen und Schutzbrillen bei der Durchführung dieses Verfahrens immer getroffen werden sollten.

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Die Messung der Partikelgrößenverteilung in trüber Lösungen durch Dynamic Light Scattering Mikroskopie

Hier präsentieren wir ein Protokoll zu erstellen und visualisieren Sekundärstrukturen (zB Fasern, Ringkernarchitekturen und Nanokugeln) aus Schrauben Polycarbodiimide abgeleitet. Die Morphologie sowohl von Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Rasterelektronenmikroskopie (SEM) charakterisiert wurde auf molekulare Struktur, die Konzentration und das Lösungsmittel der Wahl abzuhängen gezeigt.

Selbstaufbau Morphologien Gewonnen aus Helical Polycarbodiimid-Copolymere und deren Triazolderivate

Hier zeigen wir die experimentellen Techniken verwendet, um den Vorsprung Kräfte auszuwerten, die Podosomes auf einem konformen Film, von der Vorbereitung des Films für die automatisierte Analyse von topographische Bilder gelten.

Vorsprung-Kraft-Mikroskopie: Eine Methode, um Kräfte entwickelt von Zelle Vorsprünge zu quantifizieren

Die umfassende Nutzung der SUM-Frequenzerzeugung (SFG) kann dazu beitragen, die Kettenkonformationsreihenfolge und den sekundären Strukturwandel an Polymer- und Biomakromolekülschnittstellen aufzudecken.

Grenzflächenphysikalische Strukturen von Polymeren und Biomakromolekülen, die über sum frequency generation Vibrational Spectroscopy aufgedeckt werden

Die Quarzkristall-Mikrobalance kann genaue Massen- und viskoelastische Eigenschaften für Filme im Mikron- oder Submikron-Bereich bieten, was für Untersuchungen in der biomedizinischen und Umweltsensorik, Beschichtungen und Polymerwissenschaft relevant ist. Die Probendicke beeinflusst, welche Informationen aus dem Material gewonnen werden können, das mit dem Sensor in Berührung gelangt.

Probenvorbereitung in Quarzkristall-Mikrobilanzmessungen der Proteinadsorption und Polymermechanik

Hier stellen wir ein Protokoll zur Rekonstitution von Mikrotubulibündeln in vitro und zur direkten Quantifizierung der in ihnen ausgeübten Kräfte durch simultanes optisches Einfangen und Totalreflexionsfluoreszenzmikroskopie vor. Dieser Assay ermöglicht die Messung der Kräfte und Verschiebungen, die von Proteinensembles in aktiven Mikrotubuli-Netzwerken erzeugt werden, auf Nanoskala-Ebene.

Direkte Messung von Kräften innerhalb rekonstituierter aktiver Mikrotubulibündel

Dieses Protokoll verwendet eine optische Pinzette mit zwei Fallen, um die Kräfte zwischen den Tröpfchen während des enzymatischen Aufschlusses von Emulsionen in Echtzeit zu messen. Es erleichtert die Untersuchung der Emulsionsstabilität und der Tröpfchendynamik mit Anwendungen in der Lebensmittelwissenschaft und Pharmazie.

Echtzeit-Kraftmessung zwischen Emulsionströpfchen während des enzymatischen Abbaus

Erfahren Sie die Vorbereitung und Reibungskraftmikroskopie von mischbaren und entgegenpolymeren Bürsten. Diese Methode zeigt, dass unverträgliche Systeme die Reibung auf etwa 1% reduzieren.

Vorbereitung und Reibungskraftmikroskopie Messungen mischbar, Entgegenpolymerbürsten

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