Introduction
परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी (AFM) गुणात्मक और मात्रात्मक इमेजिंग सक्षम बनाता है और एक सामग्री की सतह की जांच कर रही है कि एक तकनीक है. 4-6 परंपरागत रूप से, AFM सतह स्थलाकृति, आकृति विज्ञान और बहु - phasic सामग्री की संरचना के मूल्यांकन के लिए प्रयोग किया जाता है. AFM मात्रात्मक ऐसी हवा और तरल माध्यमों दोनों में एक विशिष्ट जांच और सब्सट्रेट के बीच आरोप, आकर्षण, विकर्षण और आसंजन बलों के रूप में नैनो पैमाने पर बातचीत का मूल्यांकन करने की क्षमता है. 7,8 मूल रूप से binning, Quate और Gerber 9 उपयोगों द्वारा विकसित AFM जाना जाता है / निर्धारित संवेदनशीलता और एक नमूना दृष्टिकोण और / या स्कैन करने के लिए लगातार वसंत की जांच. कारण जांच और नमूने के बीच शारीरिक संबंधों को, ब्रैकट संपर्क या निकटता के दौरान हटाया हुआ है और आपरेशन के मोड पर निर्भर करता है, इस विक्षेपन जांच और नमूने के बीच उपस्थित नमूना या उपाय बलों की स्थलाकृति प्राप्त करने के लिए अनुवाद किया जा सकता है. AFM तकनीक के लिए संशोधनकुए, ऐसे कोलाइडयन जांच nanoscopy के रूप में, 10 सीधे ब्याज की एक कोलाइडयन प्रणाली में मौजूद दो पदार्थों के बीच नैनो बल बातचीत का मूल्यांकन करने के लिए वैज्ञानिक की अनुमति दी है.
कोलाइडयन जांच nanoscopy में, पसंद का एक गोलाकार कण पारंपरिक शंक्वाकार और पिरामिड सुझावों की जगह, एक ब्रैकट के शीर्ष से जुड़ी है. एक गोलाकार कण ऐसे जॉनसन, केंडल, रॉबर्ट्स (JKR) 11 और Derjaguin, Landau, Vervwey, Overbeek (DLVO) 12-14 सिद्धांतों और माप पर सतह खुरदरापन के प्रभाव को कम करने के रूप में सैद्धांतिक मॉडल के साथ तुलना करने के लिए आदर्श है. 15 इन सिद्धांतों एक कोलाइडयन प्रणाली के भीतर की उम्मीद संपर्क यांत्रिकी और अंतर - कण बलों को परिभाषित करने के लिए उपयोग किया जाता है. DLVO सिद्धांत जबकि जम्मू, मात्रात्मक जलीय कोलाइडयन सिस्टम के एकत्रीकरण व्यवहार की व्याख्या करने के लिए आकर्षक वैन der Waal बलों और (कारण बिजली के डबल परतों के लिए) प्रतिकारक electrostatic बलों को जोड़ती हैके.आर. सिद्धांत दो घटकों के बीच लोचदार संपर्क मॉडल पर संपर्क दबाव और आसंजन के प्रभाव को शामिल किया गया. एक उचित जांच का उत्पादन किया है, एक बार यह दो घटकों के बीच बलों का मूल्यांकन करने के लिए किसी भी अन्य सामग्री / कण दृष्टिकोण करने के लिए प्रयोग किया जाता है. एक मानक निर्मित टिप एक का उपयोग करना है कि टिप और अपनी पसंद की सामग्री के बीच इंटरैक्टिव बलों को मापने के लिए सक्षम हो, लेकिन एक कस्टम बनाया कोलाइडयन जांच का उपयोग कर के लाभ का अध्ययन प्रणाली के भीतर मौजूद सामग्री के बीच मौजूद बलों की माप की अनुमति देता होगा. औसत दर्जे बातचीत में शामिल हैं:.. चिपकने वाला, आकर्षक, प्रतिकारक, प्रभारी, और कणों के बीच उपस्थित भी electrostatic बल 16 इसके अतिरिक्त, कोलाइडयन जांच तकनीक कणों और सामग्री लोच के बीच मौजूद स्पर्शरेखा बलों का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता 17,18
विभिन्न मीडिया में माप का संचालन करने की क्षमता कोलाइडयन जांच nanoscopy के बड़े फायदे में से एक है. परिवेश की स्थिति, तरल मीटरedia, या नमी नियंत्रित स्थितियों के सभी अध्ययन प्रणाली के पर्यावरण की स्थिति की नकल करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. एक तरल वातावरण में माप का संचालन करने की क्षमता है कि यह स्वाभाविक रूप से होता है कि एक वातावरण में कोलाइडयन प्रणालियों का अध्ययन सक्षम बनाता है; इस प्रकार, मात्रात्मक अपनी प्राकृतिक अवस्था में व्यवस्था करने के लिए सीधे अनुवाद का है कि डेटा हासिल करने में सक्षम किया जा रहा है. उदाहरण के लिए, मीटर के जरिए खुराक इनहेलर (एमडीआई) के भीतर मौजूद कण बातचीत MDIS में इस्तेमाल प्रणोदक के समान गुणों के साथ एक मॉडल तरल प्रणोदक का उपयोग का अध्ययन किया जा सकता है. हवा में ही मापा बातचीत इनहेलर में प्रणाली विद्यमान के प्रतिनिधि नहीं होगा. इसके अलावा, तरल माध्यम नमी प्रवेश, एक माध्यमिक surfactant, या एक एमडीआइ में कण बातचीत पर तापमान के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए संशोधित किया जा सकता है. तापमान नियंत्रित करने की क्षमता कैसे तापमान के निर्माण में या तो मूल्यांकन करने के लिए कोलाइडयन प्रणालियों के निर्माण में कुछ कदम की नकल करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता हैकोलाइडयन सिस्टम का भंडारण कण बातचीत पर असर हो सकता है.
कोलाइडयन जांच का उपयोग कर प्राप्त किया जा सकता है कि माप शामिल हैं; स्थलाकृति स्कैनिंग, व्यक्तिगत बल दूरी घटता, बल दूरी आसंजन नक्शे, और बल दूरी माप ध्यान केन्द्रित करना. इस अखबार में प्रस्तुत कोलाइडयन जांच nanoscopy पद्धति का उपयोग करके मापा जाता है कि मुख्य मापदंडों तस्वीर में, अधिकतम लोड, और जुदाई ऊर्जा मूल्यों में शामिल हैं. स्नैप में आकर्षक बलों की एक माप है, अधिकतम अधिकतम आसंजन बल के मूल्य लोड, और जुदाई ऊर्जा संपर्क से कण को वापस लेने के लिए आवश्यक ऊर्जा बता देते हैं. इन मूल्यों को तात्कालिक या ध्यान केन्द्रित करना बल माप के माध्यम से मापा जा सकता है. ध्यान केन्द्रित करना माप के दो विभिन्न प्रकार विक्षेपन और खरोज शामिल हैं. ध्यान केन्द्रित करना माप की लंबाई और प्रकार विशेष रूप से ब्याज की एक प्रणाली के भीतर मौजूद हैं कि विशेष बातचीत की नकल करने के लिए चुना जा सकता है. एक उदाहरण विक्षेपन ध्यान केन्द्रित करना उपयोग कर रहा है - जो धारणdispersions में गठन समुच्चय में विकसित है कि चिपकने वाला बांड का मूल्यांकन करने के लिए - एक वांछित विक्षेपन मूल्य पर संपर्क में नमूनों. गठन चिपकने वाला बांड समय के एक समारोह के रूप में मापा जा सकता है और लंबे समय तक भंडारण के बाद समुच्चय redisperse करने के लिए आवश्यक बलों में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं. इस पद्धति का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है कि डेटा की अधिकता विधि की बहुमुखी प्रतिभा के लिए एक वसीयतनामा है.
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Protocol
1. कोलाइडयन जांच और AFM सब्सट्रेट तैयारी
- कोलाइडयन जांच को तैयार करने के लिए, लेखकों द्वारा पहले से विकसित एक विधि का उपयोग करें. 19
- संक्षेप में, 45 ° (चित्रा 1 ए) के विशेष कोण पर एक tipless ब्रैकट प्रत्यय करने के लिए एक 45 डिग्री के कोण धारक का उपयोग करें.
- एक खुर्दबीन स्लाइड पर epoxy की एक पतली परत smearing द्वारा एक epoxy स्लाइड तैयार करें. खुर्दबीन स्लाइड में जोड़ा epoxy की परत न्यूनतम ऊंचाई की है कि यह सुनिश्चित करने के लिए एक साफ रंग या नाइट्रोजन की एक धीमी धारा का प्रयोग करें.
- एक कस्टम डिजाइन धारक (चित्रा 1 बी) का उपयोग कर एक 40x ऑप्टिकल ज़ूम माइक्रोस्कोप के लेंस के लिए epoxy स्लाइड प्रत्यय. फिर epoxy स्लाइड दृष्टिकोण और ब्रैकट पर epoxy की एक छोटी राशि प्राप्त करने के लिए ब्रैकट का उपयोग करें.
- भी ब्रैकट (चित्रा 1C) के शीर्ष पर ब्याज का एक भी कण संलग्न करने के लिए इन चरणों को दोहराएँ.
- कोलाइडयन बराबर affixing द्वारा AFM सब्सट्रेट की तैयारीएक थर्माप्लास्टिक बढ़ते चिपकने का उपयोग एक AFM coverslip पर ticles.
- 120 डिग्री सेल्सियस के लिए एक 35 मिमी दौर कवर पर्ची गर्मी, और coverslip के लिए चिपकने वाला की एक छोटी राशि लागू होते हैं. उच्च तापमान आवेदन के लिए थर्माप्लास्टिक चिपकने वाला पिघला करने के लिए आवश्यक है.
- तब शांत, गोंद पर कोलाइडयन कण ठोकरें से पहले 40 डिग्री सेल्सियस तक coverslip. नोट: 40 डिग्री सेल्सियस से कम गोंद पर्याप्त कणों गोंद में एम्बेडेड नहीं बन जाएगा कि सेट, लेकिन गोंद कणों सब्सट्रेट का पालन करना होगा कि यह सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त चिपचिपा है.
- इसके अलावा आरटी को coverslip शांत और किसी भी अतिरिक्त स्वाधीन कणों को उड़ाने के लिए नाइट्रोजन का एक सौम्य धारा का उपयोग करें.
- सभी स्वाधीन कणों सब्सट्रेट से हटा रहे हैं कि यह सुनिश्चित करने के लिए कोलाइडयन जांच माप के लिए उपयोग किया जाएगा जो तरल माध्यम से सब्सट्रेट कई बार धोएं. नोट: यह माप के दौरान बह मुक्त कणों के प्रभाव को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है जो कर सकते हैं अंतरब्रैकट के साथ काम करते हैं और परिणाम में त्रुटियों का परिचय.
2. कोलाइडयन जांच, Aligning लेजर, और Equilibrating बढ़ते प्रणाली
- O-अंगूठी किसी भी लीक को रोकने के लिए ठीक से बैठा है, यकीन है कि एक तरल सेल के नीचे आधा में कोलाइडयन कण के साथ coverslip माउंट.
- विशेष रूप से केवल माप के लिए एक तरल सेल के नीचे आधे का उपयोग करते हैं, तो प्रयोग के दौरान रिसाव हो सकता है कि कोई भी तरल के खिलाफ की रक्षा, और खुर्दबीन मंच पर तरल सेल स्थान के लिए खुर्दबीन मंच पर एक हाइड्रोफोबिक पारदर्शी शीट रखें. नोट: सादगी के लिए एक प्रणाली पर्याप्त रूप से equilibrated किया जा सकता है, यह देखते हुए एक तरल सेल के केवल नीचे आधा उपयोग कर सकते हैं; टिप - वाष्पीकरण माप और प्रभावों के परिणाम / पढ़ना की हालत बदल जाता है.
- स्कैनिंग AFM सिर को कोलाइडयन जांच संलग्न करें और AFM पर इकट्ठा. पर AFM साधन सॉफ्टवेयर के साथ, पर knobs का उपयोगध्यान में ब्रैकट टिप लाने के लिए सिर स्कैनिंग. नोट: सभी प्रक्रियात्मक कदम और माप शरण रिसर्च सॉफ्टवेयर के साथ एक MFP-3D-जैव AFM का उपयोग कर पूरा कर रहे थे.
- , तीव्रता अधिकतम स्कैनिंग सिर पर उचित समायोजन knobs का उपयोग ब्रैकट की नोक पर लेजर संरेखित करने के लिए.
- सिस्टम 5-10 मिनट के लिए या विक्षेपन मूल्य स्थिर जब तक संतुलित करने की अनुमति दें. शून्य या थोड़ा नकारात्मक करने के लिए नीचे को झुकाव लाने के लिए नीचे को झुकाव समायोजन घुंडी का प्रयोग करें.
- प्रणाली हवा में equilibrated है, के बाद InvOLS (संवेदनशीलता) और कोलाइडयन जांच के वसंत लगातार गणना thermally सॉफ्टवेयर AFM (मास्टर कक्ष की खिड़की में थर्मल पैनल) का उपयोग करें. नोट: यह सच है संवेदनशीलता माप के पूरा होने पर मापा जाता है जब तक यह संवेदनशीलता अस्थायी रूप से (चरण 4 देखें) का प्रयोग किया जाएगा.
- "थर्मल डाटा कैप्चर" पर क्लिक करें तो "सीएएल लगातार वसंत" या "काल InvOLS" और या तो चुनें.
- एक बारएक प्रमुख शिखर स्पष्ट है, डेटा पर कब्जा रोक, और मुख्य शिखर पर ज़ूम करने के लिए क्लिक करें.
- स्वचालित रूप से गणना की लगातार वसंत या InvOLS मूल्यों को प्राप्त करने के लिए ", थर्मल डेटा फिट" के बाद "प्रारंभ फिट 'पर क्लिक करें.
- धीरे धीरे एक सिरिंज का उपयोग तरल सेल के लिए तरल माध्यम के 2 मिलीलीटर जोड़ने के लिए और कोई बुलबुले ब्रैकट के आसपास मौजूद हैं जो सुनिश्चित करते हैं. माध्यम के अपवर्तनांक अब बदल गया है के बाद से, लेजर फिर से संरेखित, और एक बार फिर से नीचे को झुकाव मूल्य वापस शून्य करने के लिए नीचे को झुकाव समायोजन से पहले स्थिर करने की अनुमति प्रणाली संतुलित करना. नोट: एक बड़ी तापमान अंतर पर्यावरण और तरल के बीच मौजूद है, संतुलन में लंबा समय लग जाएगा.
3. इमेजिंग और डाटा अधिग्रहण
- 1 हर्ट्ज, 90 डिग्री को कोण स्कैन, 0.2 वी सेट करने के लिए बात करने के लिए दर स्कैन, 20 माइक्रोन तक प्रारंभिक आकार स्कैन सेट और नमूना के स्कैन प्राप्त करते हैं. छा ट्रेस प्राप्त करने के लिए जरूरत के रूप में लाभ को समायोजितऔर घटता खोजना.
- ब्याज की एक कण पाया जाता है एक बार, तुरंत पहले बल मात्रा माप प्राप्त करने के लिए सब्सट्रेट के साथ विस्तारित जांच बातचीत को सीमित करने के लिए है कि कण पर ज़ूम.
- एक बार में तेजी से बढ़ी है, एक कण का एक भी कण या भाग के लिए पर्याप्त छवि अधिग्रहण. तो सॉफ्टवेयर में सेना के पैनल के लिए स्विच. उच्चतम स्थिति को लाल स्थिति पट्टी लाने 5 माइक्रोन, स्कैन दर 0.1 हर्ट्ज, किसी से पीछे नहीं ट्रिगर चैनल को बल दूरी तय करने और एक भी बल माप का संचालन. जांच सब्सट्रेट संपर्क नहीं करता है सुनिश्चित करें.
- प्राप्त एकल माप ग्राफ से, ग्राफ खिड़की पर राइट क्लिक करके आभासी विक्षेपन लाइन की गणना, और "वर्चुअल डेफ रेखा की गणना करें" विकल्प का चयन. यह स्वतः आभासी विक्षेपन गणना और सॉफ्टवेयर के भीतर जरूरत के रूप में मान को अद्यतन करेगा.
- 20 एनएम के लिए ट्रिगर बिंदु विक्षेपन और स्थापित करने के लिए ट्रिगर चैनल बदलें. बल जिला सेट1 माइक्रोन को मंजूरी और ब्याज की मापी बलों पर निर्भर करता है के रूप में वांछित स्कैन वेग को समायोजित.
- मैन्युअल 2-3 लगातार प्रारंभिक एकल बल माप के संचालन के बाद समीक्षा फोर्स कक्ष में विक्षेपन उलटा ऑप्टिकल लीवर संवेदनशीलता (InvOLS) के लिए मूल्य समायोजित.
- एक भी बल माप आचरण, तब एक मास्टर सेना पैनल को खोलता है जो सेना के पैनल पर "समीक्षा" बटन पर क्लिक करें.
- सबसे हाल ही में पूरा बल माप हाइलाइट करें. 'धुरी' शीर्षक के तहत केवल "DeflV" जाँच की है कि यह सुनिश्चित करें. "सितम्बर" लटकती मेनू का उपयोग करने के लिए "एक्स अक्ष" इनपुट क्षेत्र को बदलें और पर क्लिक करें "ग्राफ बनाते हैं."
- मास्टर सेना पैनल पर "parm" टैब पर क्लिक करें और ग्राफ के संपर्क क्षेत्र पूरी तरह से खड़ी है जब तक "InvOLS 'की कीमत को समायोजित. फिर काल के नीचे स्थित "Defl InvOLS" क्षेत्र में यह मान आबाद60, मुख्य मास्टर कक्ष की खिड़की पर स्थित सेना टैब में उप टैब.
- InvOLS मूल्य काफी बदल नहीं है यह सुनिश्चित करने के लिए इस 2-3 बार दोहराएँ.
- अब सभी मापदंडों का गठन किया गया है कि, तरल मध्यम स्तर अभी भी पर्याप्त है और नीचे को झुकाव अभी भी स्थिर है कि यह सुनिश्चित करें कि. नोट: इस समय, एकल बल घटता या बल नक्शे प्राप्त किया जा सकता है. ध्यान केन्द्रित करना बल माप वांछित हैं, तो ध्यान केन्द्रित करना विकल्प फोर्स कक्ष में पहुँचा जा सकता है.
विश्लेषण के लिए संवेदनशीलता के 4. पोस्ट ट्यूनिंग
- माप अधिग्रहण के पूरा होने के बाद, कोलाइडयन जांच का सच संवेदनशीलता उपाय. ऐसा करने के लिए, ऐसे अभ्रक के रूप में एक "असीम रूप से" हार्ड सतह के खिलाफ एक ही तरल माध्यम में कोलाइडयन जांच के साथ एक अपेक्षाकृत बड़े विक्षेपन / बल प्रयोग एक बल माप का संचालन. नोट: बड़े विक्षेपन / बल collo नुकसान हो सकता है क्योंकि संवेदनशीलता प्रयोगों के पूरा होने के बाद प्राप्त हुई थीझरझरा या कमजोर कोलाइड के साथ तैयार IDAL जांच.
- संपर्क क्षेत्र की ढलान स्वतः संवेदनशीलता (चित्रा 2) की गणना करने के लिए सॉफ्टवेयर के द्वारा प्रयोग किया जाता है. उस विशेष कोलाइडयन जांच का उपयोग कर प्राप्त सभी घटता के डेटा विश्लेषण के दौरान संवेदनशीलता के इस सच मान का उपयोग करें.
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Representative Results
तरल कोलाइडयन सिस्टम कई दवा दवा वितरण प्रणाली के लिए उपयोग किया जाता है. साँस लेना दवा वितरण के लिए, एक आम कोलाइडयन प्रणाली निलंबन दबाव मीटर के जरिए खुराक श्वसन यंत्र (पीएमडीआइ) है. पीएमडीआइ भीतर मौजूद कण बातचीत सूत्रीकरण शारीरिक स्थिरता, भंडारण, और दवा वितरण एकरूपता में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं. इस पांडुलिपि में, एक मॉडल प्रणोदक (2H, 3H-perfluoropentane) में झरझरा लिपिड आधारित कणों के बीच अंतर - कण बल (~ 2 माइक्रोन ऑप्टिकल मतलब कण व्यास) की कार्यक्षमता और प्रस्तुत के साथ जुड़े संभावित त्रुटियों को व्यक्त करने के लिए आरटी पर मूल्यांकन किया गया, प्रक्रिया.
चित्रा 3 दो प्रतिनिधि कोलाइडयन जांच कोलाइडयन जांच nanoscopy के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि लिपिड आधारित inhalable कणों का उपयोग कर तैयार दिखाता है. यह एक एकल कोलाइडयन कण यह सबसे प्रमुख विशेषता है और पहला बिंदु होगा कि इस तरह के ब्रैकट के शीर्ष पर चिपका है कि महत्वपूर्ण हैकी माप के दौरान संपर्क करें. यह मापा बातचीत कोलाइड कण को केवल की वजह से कर रहे हैं कि यह सुनिश्चित करता है. कई कणों या कण agglomerates संलग्न होने के कारण एक साथ सब्सट्रेट पर एक ही कण मौजूद संवेदन दोनों कणों की वजह से कई ब्रैकट deflections को गलत परिणाम (चित्रा 4) का उत्पादन कर सकते हैं. ठीक से तैयार कोलाइडयन जांच का प्रयोग, चित्रा 5 में दिखाया गया है उन के रूप में एक कण सब्सट्रेट के स्थलाकृतिक छवियों को एक तरल माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है.
एक कोलाइडयन जांच का उपयोग स्थलाकृति स्कैन एक तेज शंक्वाकार टिप का उपयोग कर प्राप्त की तुलना में कम परिभाषित किया जाएगा; हालांकि, सीपीएन में, एक स्थलाकृतिक स्कैन का मुख्य उद्देश्य अंतर - कण बातचीत का मूल्यांकन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है कि सब्सट्रेट पर एक कण का पता लगाने के लिए है. 6 एक तरल माध्यम में कोलाइडयन जांच माप का आयोजन जब एक मुठभेड़ हो सकता है कई बल घटता बता देते चित्रा . तरल मापमाप के दौरान त्रुटि के अधिक स्रोतों होते हैं और एक उचित माप (चित्रा 6A) की सटीकता पर अपने प्रभाव को कम करने के लिए सभी स्रोतों के बारे में पता होना चाहिए.
चित्रा 6B में बल की अवस्था में स्पष्ट तेजी से और तेज चोटियों माप के दौरान सिस्टम में अचानक गड़बड़ी के संकेत हैं. इस AFM साधन आंदोलन या तात्कालिक और तेजी से अस्थिरता की एक छोटी सी अवधि में यह परिणाम है कि पृष्ठभूमि (जैसे दरवाजा बंद, छींकने) में अचानक शोर के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है. चित्रा 6C में ब्रैकट के दृष्टिकोण और त्याग में आधारभूत की अस्थिरता तरल माध्यम के साथ एक समस्या का सुझाव. तरल सेल पर्याप्त रूप से मध्यम से वाष्पीकरण प्रणाली और माप की स्थिरता पर एक बड़ा प्रभाव पड़ता है करने के लिए अनुमति नहीं भरी है, तो यह हो सकता है. इस अस्थिरता का एक वैकल्पिक स्रोत liqu में ब्रैकट के अनुचित संतुलन से किया जा सकता हैविश्लेषण करने से पहले आईडी मध्यम. ब्रैकट तापमान में परिवर्तन और इस तरह के तरल सेल 'बंद टॉपिंग' के रूप में कार्रवाई करने के लिए संवेदनशील है पर्याप्त फिर से संतुलन समय की आवश्यकता होती है. चित्रा 6D एक आधारभूत दृष्टिकोण दौरान पारी और चक्र वापस लेना दर्शाया गया है. यह साफ पारी तात्कालिक बल माप के दौरान न के बराबर है, लेकिन ध्यान केन्द्रित करना बल माप में अधिक स्पष्ट है. इस बहाव सहित कई कारणों से हो सकता है, जो ब्रैकट थर्मल बहाव का एक प्रभाव है:, मध्यम के तापमान में बदलाव के लिए अग्रणी तरल माध्यम की धीमी वाष्पीकरण अभी भी आसपास के तापमान को equilibrating है कि एक माध्यम का उपयोग कर, या का आयोजन आदर्श रूप से नियंत्रित नहीं है कि एक वातावरण में माप. माप के दौरान तरल माध्यम के तापमान में कम से कम स्थिर पारियों ऐसे drifts उत्पादन. माप बहाव के इस प्रकार के एक बंद तरल सेल माप के दौरान प्रयोग किया जाता है, जब तक उच्च Evaporating तरल पदार्थ के लिए नियंत्रण करना मुश्किल है; Howeveआर, सबसे AFM विश्लेषण सॉफ्टवेयर इस तरह drifts सही कर सकते हैं.
त्रुटि के सभी चलाया स्रोतों को कम किया गया है और प्रणाली को उचित equilibrated है, के बाद आसंजन मानचित्रण नमूना का एक निर्धारित आकार में एक बड़ा सांख्यिकीय शरीर डेटा के प्राप्त करने के लिए नियोजित किया जा सकता. सेना मानचित्रण कण चिपकने वाला बलों पर स्थलाकृति का प्रभाव (चित्रा 7) का मूल्यांकन करने के लिए स्वतंत्र रूप से या स्थलाकृतिक स्कैनिंग के साथ संयोजन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है. ऊंचाई पर आधारित नमूने के एक स्थलाकृतिक मानचित्र जिस पर ब्रैकट संपर्क सब्सट्रेट (चित्रा 7A) और प्रत्येक व्यक्ति के बल वक्र की अधिकतम खींच बल (चित्रा 7B) संदेश एक आसंजन नक्शे: सेना मानचित्रण ब्याज की दो प्रमुख रेखांकन प्रदान करेगा. चित्रा 7B में ग्राफ भी आसंजन की एक संख्यात्मक औसत और मानक विचलन प्राप्त और तस्वीर में पूरे नमूना भर बलों, साथ ही जुदाई ऊर्जा के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. इन कच्चे डेटा ग्रैपएच एस नमूना (चित्रा 7C / डी) भर आसंजन माप की स्थलाकृति या प्रसार के तीन आयामी अभ्यावेदन के रूप में देखा जा सकता है और उन्हें overlaying (स्थलाकृति के एक समारोह के रूप आसंजन बलों के वितरण के लिए एक तीन आयामी चित्रण उत्पादन होगा चित्रा 7E). आंकड़ों के इस प्रकार कोलाइड और कैसे सतह कोलाइड आगे प्रभाव बातचीत के बीच मौजूद बलों की महत्वपूर्ण समझ प्रदान करता है.
इसके साथ ही ध्यान केन्द्रित बल माप संपर्क यांत्रिकी और चिपकने वाला बल पर संपर्क की लंबाई के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. वे विक्षेपन ध्यान केन्द्रित करना का उपयोग पठार, जबकि ठोस लिपिड कणों मापा चिपकने वाला बल (8 चित्रा) पर ध्यान केन्द्रित के प्रभाव को संप्रेषित करने के लिए इस्तेमाल किया गया. 8 चित्रा, खरोज ध्यान केन्द्रित करना समय का उपयोग कर के रूप में एक समारोह है कि चिपकने वाला बलों वृद्धि को दर्शाता है. इस प्रवृत्ति लंबे समय तक रहने के लिये बार (180 सेकंड) पर अधिक स्पष्ट हो जाता है.
.. कोलाइडयन जांच nanoscopy के लिए कोलाइडयन जांच का उत्पादन किया जाता विधि का आंकड़ा 1 चित्रण (ए) AFM ब्रैकट, 45 ° ब्रैकट धारक बनाया गया एक कस्टम से जुड़ी, (बी) epoxy / कण स्लाइड एक माध्यमिक धारक को चिपका है पर खिसक गया है कि माइक्रोस्कोप के लेंस, (ग) ब्रैकट धीरे धीरे epoxy और एक कण प्राप्त करने के लिए उठाया है.
चित्रा 2. ब्रैकट की संवेदनशीलता Z-दूरी वक्र बनाम एक विक्षेपन के संपर्क क्षेत्र की ढलान है.
चित्रा 4. चिपका कई कणों है कि एक कोलाइडयन जांच के उपयोग सब्सट्रेट के स्थलाकृतिक स्कैनिंग के दौरान सब्सट्रेट पर एक भी कण मौजूद का गलत दोहराव हो सकता है.
एक ठीक से तैयार कोलाइडयन जांच का उपयोग कर प्राप्त चित्रा 5. स्थलाकृति स्कैन. (ए) एक बड़ेब्याज की कई कणों खुलासा स्कैन, (बी) ब्याज की एक प्रमुख कण खुलासा एक और अधिक ध्यान केंद्रित स्कैन, (ग) एक कण की सतह पर केंद्रित एक स्कैन.
.. एक अच्छा बल की अवस्था का चित्रा 6 एक के बारे में पता होना चाहिए कि विभिन्न सीमाओं के साथ प्राप्त की सेना घटता (एक) उदाहरण; AFM के आंदोलन से या माप के दौरान उपस्थित शोर से या तो एक अशांति दिखा (बी) शक्ति वक्र, (ग ) की वजह से संयुक्त राष्ट्र के equilibrated ब्रैकट के लिए उतार - चढ़ाव वापस लेना / अस्थिर दृष्टिकोण के लिए नेतृत्व कर सकते हैं, क्योंकि धीमी वाष्पीकरण की एक माप, विद्यमान दौरान (डी) थर्मल बहाव वर्तमान मध्यम या अस्थिर पर्यावरण नियंत्रण के शीतलन के लिए अग्रणी.
.. नमूना सतह के कोलाइडयन जांच nanoscopy का उपयोग कर प्राप्त किया जा सकता है कि यह आंकड़ा 7 आसंजन बल मानचित्रण (ए) स्थलाकृतिक वितरण;. (बी) नमूना भर में अधिकतम आसंजन बल का वितरण (सी / डी) रेखांकन के 3 आयामी अभ्यावेदन दिखाया में क्रमश: ए और बी, (ई) स्थलाकृति के एक समारोह के रूप आसंजन बलों की एक भी तीन आयामी चित्रण उत्पादन स्थलाकृति और आसंजन बलों की ओवरले.
चित्रा 8. दो अलग ध्यान केन्द्रित करना माप (n = 30), (◊) इंडस्ट्रीज़ का उपयोग ध्यान केन्द्रित करना समय के एक समारोह के रूप में मापा आसंजन बलोंentation (□) विक्षेपन; * 95% विश्वास (पी <0.05) के साथ एक दो पूंछ टी परीक्षण का उपयोग कर विशिष्ट समय बिंदु पर मूल्यों के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर को दर्शाता है.
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Discussion
तरल कोलाइडयन जांच nanoscopy के दौरान उपस्थित प्रणाली अस्थिरता के कई स्रोतों आसानी उचित संतुलन प्रक्रियाओं के माध्यम से कम किया जा सकता है. चर्चा के रूप में अस्थायित्व पहले से निष्पक्ष विश्लेषण करने के लिए और अधिक मुश्किल हो जाता है कि गलत परिणाम और बल घटता में परिणाम. अस्थिरता के सभी स्रोतों खड़ा किया गया है और 4 चित्र में दिखाया गया है कि इसी तरह रेखांकन अभी भी मौजूद हैं, तो एक और माप पैरामीटर कारण हो सकता है. कोलाइडयन जांच nanoscopy दौरान विचार करने के लिए महत्वपूर्ण हैं कि अन्य माप मानकों ब्रैकट लगे और नमूना से मुकर रहा है जिस गति और बल माप के ट्रिगर बिंदु शामिल हैं. इसके अतिरिक्त, यह कोलाइडयन जांच केंद्र के स्थान में एक पारंपरिक AFM टिप से अलग हो सकता है कि ध्यान दिया जाना चाहिए. इसलिए, यह माप सटीकता को अधिकतम करने के लिए सीधे जांच कर कण के केन्द्र से ऊपर लेजर मौके की स्थिति की सलाह दी है.
मैंटी के मापने और तरल माध्यम में उपयोग करने के लिए उपयुक्त है कि एक में रुचि है बल के लिए पर्याप्त है कि एक गति का चयन करने के लिए महत्वपूर्ण है. केवल कणों के बीच मौजूद आसंजन बलों में रुचि रखते हैं, दृष्टिकोण की गति महत्वपूर्ण नहीं है. हालांकि, कणों के बीच आकर्षक और प्रतिकारक शक्ति माप के लिए, एक दृष्टिकोण को चुनने और काफी धीमी है कि गति वापस लेना महत्वपूर्ण है. एक दृष्टिकोण गति बातचीत और नहीं गति ब्रैकट के विक्षेपन हावी करने के लिए अनुमति देने के लिए चुना जाना चाहिए. एक तरल माध्यम में एक बहुत ही धीमी दृष्टिकोण 6C चित्रा के समान अस्थिर baselines का उत्पादन होगा, जबकि एक तेजी से दृष्टिकोण, फार्म करने के लिए आकर्षक बातचीत के लिए समय की अनुमति साया और नहीं होगा. ब्रैकट पर तरल प्रसन्नचित्त बल ब्रैकट दृष्टिकोण में इस्तेमाल बल के समान है, क्योंकि एक धीमी दृष्टिकोण की वजह से अस्थिरता है.
पिछले डेटा के लिए विचार किया जाना चाहिए कि एक और माप पैरामीटरअधिग्रहण के अंतिम ट्रिगर बल है. बहुत बड़ा ट्रिगर बल माप के दौरान बड़े विकृतियों में परिणाम कर सकते हैं और यहां तक कि सामग्री के गुणों के आधार पर जांच या नमूना कुचलने सकता है. जांच और नमूने के बीच तरल परत पर्याप्त कणों के बीच से बाहर धक्का नहीं किया जा सकता है के रूप में वैकल्पिक रूप से, एक सेना का बहुत छोटा, गलत परिणाम का उत्पादन होगा, इस प्रकार मापा बातचीत कण कण नहीं है. विधि अनुकूलन ठीक से स्क्रीन और प्राप्त आंकड़ों प्रदर्शनीय और सटीक है कि यह सुनिश्चित करने के लिए विभिन्न माप मानकों का परीक्षण करने के लिए महत्वपूर्ण है.
सेना में 7 चित्र में दिखाया गया मानचित्रों बड़ी आसानी से प्राप्त डेटा सेट प्रदान कर सकते हैं. स्थलाकृतिक नक्शा और बाद में मढ़ा तीन आयामी अभ्यावेदन का संकल्प सीधे आयोजित माप के नंबर से संबंधित हैं. हालांकि, यहां तक कि डेटा बिंदुओं की एक बड़ी संख्या उच्च संकल्प छवियों का उत्पादन होगा, हालांकि स्कैन बार काफी वृद्धि हुई किया जा सकता है.बल मानचित्रण भर में स्थिर तरल माप सिस्टम में रखते हुए तरल मध्यम और पर्यावरण नियंत्रण के आधार पर चुनौतीपूर्ण हो सकता है. सबसे बड़ी चिंताओं में से एक है जो तरल वाष्पीकरण, नियमित रूप से अतिरिक्त तरल के साथ प्रणाली के 'बंद टॉपिंग' द्वारा सीमित किया जा सकता है. हालांकि, यह स्कैन रोक दिया गया है और पर्याप्त समय पूर्व माप शुरू करने के लिए प्रणाली का फिर से संतुलन के लिए दिया जाता है कि आवश्यक है. एक उपयुक्त समय स्कैन प्रणाली माप की शुद्धता सुनिश्चित करने के लिए स्थिर रखा जा सकता है कि यह सुनिश्चित करने के लिए चुना जाना चाहिए.
, तात्कालिक बल घटता आचरण बल घटता ध्यान केन्द्रित करना, और बल नक्शे के बड़े डेटा सेट करने की क्षमता स्वाभाविक रूप से होती है कि नकल के वातावरण में कोलाइडयन सिस्टम में मौजूद बातचीत के मूल्यांकन में कोलाइडयन जांच nanoscopy की बहुमुखी प्रतिभा बता देते हैं. यहाँ विस्तृत विधि का उपयोग कर प्राप्त प्रायोगिक डेटा कोलाइडयन स्थिरता में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि, electrostatic बातचीत, प्रदान कर सकते हैं एकएन डी जमावट कैनेटीक्स. यह जानकारी स्क्रीन और या विभिन्न उद्योगों में मौजूद कोलाइडयन सिस्टम को बेहतर बनाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. इसके अतिरिक्त इस विधि सेल बातचीत और कार्यों पर कुछ दवाओं या सामग्री के प्रभाव (एक कोलाइडयन जांच पर तैयार) का मूल्यांकन करने के लिए जैविक कोशिका लाइनों के साथ इस्तेमाल किया जा सकता है. इस छोटे अणु दवाओं की खोज और निर्माण डिजाइन में महान अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं. इसके अलावा, submicron और भी नैनो कोलाइडयन जांच उत्पादन करने की क्षमता में हाल के अग्रिमों के साथ, एक भी नैनो कोलाइडयन प्रणाली का अध्ययन करने के लिए यहाँ प्रस्तुत विधि का उपयोग कर सकते हैं.
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Acknowledgments
लेखकों को स्वीकार करते हैं (1) Nanobiomedical विज्ञान और Dankook विश्वविद्यालय में पुनर्योजी चिकित्सा के लिए BK21 प्लस NBM ग्लोबल रिसर्च सेंटर, और विभाग से वित्तीय समर्थन प्राथमिकता से एनआरएफ, कोरिया गणराज्य, (द्वारा वित्त पोषित अनुसंधान केंद्र प्रोग्राम (सं 2009-0093829) 2) की सुविधा है, और सिडनी विश्वविद्यालय में माइक्रोस्कोपी और Microanalysis के लिए ऑस्ट्रेलियाई केन्द्र के वैज्ञानिक और तकनीकी सहायता,. एच के सी सी एक डिस्कवरी परियोजना अनुदान (DP0985367 और DP120102778) के माध्यम से वित्तीय सहायता के लिए ऑस्ट्रेलियाई अनुसंधान परिषद के लिए आभारी है. WCH एक कड़ी परियोजना अनुदान (LP120200489, LP110200316) के माध्यम से वित्तीय सहायता के लिए ऑस्ट्रेलियाई अनुसंधान परिषद के लिए आभारी है.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Double-Bubble Epoxy | Hardman | 4004 | |
| Veeco Tipless Probes | Veeco | NP-O10 | |
| Porous Particles | Pearl Therapeutics | ||
| Atomic Force Microscope (MFP) | Asylum | MFP-3D | |
| SPIP Scanning Probe Image Processor Software | NanoScience Instruments | ||
| 35 mm Coverslips | Asylum | 504.003 | |
| Tempfix | Ted Pella. Inc. | 16030 |
References
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