Name: Polimer Fırçalar Karşı karışmayan hazırlanması ve Sürtünme Kuvvet Mikroskobu Ölçümleri, (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-12-24T14:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 57 s
Description: Öğrenin polimer fırçaların hazırlanması ve sürtünme kuvveti mikroskobisi ölçümlerini. PMMA ve PNIPAM kullanarak immiscible sistemlerde sürtünmeyi %1'e indirgeyen bu yöntem, yüzey etkileşimleri araştırmalarında kritik avantajlar sunar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Biz tarifi dikkatli kontrol etmek için, verimli tartışmalar için Y. Yu M. Hempenius ve E. Benetti teşekkür, teknik destek için Şekil 1, C. padbergin ve K. Smit görüntü tasarımı M. Vlot. EK mali destek için Hollanda Bilimsel Araştırma Örgütü (NWO, TOP Grant 700.56.322, Stimulus ile makromoleküler Nanoteknoloji Duyarlı Polimerler) kabul eder. SdB mali Hollanda Bilimsel Araştırma Örgütü (NWO) tarafından desteklenen Maddenin üzerinde Temel araştırmalar Vakfı (FOM), tarafından desteklenmiştir.

NOT: Şekil 2 numune hazırlama prosedürünü göstermektedir. Polimer fırçaları silikon aşılanmış (Si) alt-tabakalar (yol (a)), altın kaplamalı substratlar, ve altın koloidal AFM probları (100 nm altın, (b), 10 mil Cr yapışma tabakası, yol olan silisyum üzerinde buharlaştırılmıştır) için (6 mikron çapında, yol (c)) yüzey tarafından atom-devret radikal polimerizasyonu (SI-ATRP) 24 başlatmıştır. AFM ölçümleri, dikey tarayıcı ve bir sıvı hücre meşgul, düşük gürültü kafa ile bir Multimode AFM üzerinde gerçekleştirilmiştir. 1. Numune Hazırlama <ol><li> Yüzey hazırlığı <ol><li> Silikon yüzeyler üzerinde başlatıcı biriktirme. <ol><li> Kloroform, sonra pirana çözeltisi ile silikon yüzeylerin temizlenmesi, daha sonra saflaştırılmış su, etanol ve kloroform ile yıkayın. </li><li> 50 ul (3-aminopropil) trietoksisilan ihtiva eden bir şişe etrafında bir desikatör içine kuru alt tabakalar yerleştirin. </li><li> Kurutucu zekâ tahliyeha döner kanatlı 15 dakika pompa ve sonradan kapatın. Buhar biriktirme / N O devam etmesine izin verin. </li><li> Bir Erlenmeyer şişesi içinde 40 ml toluen (degased) ve 40 ul trietilamin ihtiva eden bir çözelti hazırlayın. </li><li> Şişede substratlar yerleştirin ve damla damla 40 ul 2-bromo-2-metilpropionil ekleyin. Çözelti içinde oluşan tuz kristallerinin çökelmesini önlemek için, çözelti içinde alt tabakaların tutun. </li><li> 4 saat süre ile çözelti karıştırılır. </li><li> Etanol ve toluen ile alt-tabakaların durulayın. Daha sonra, polimerizasyon şişelere tabakaları yerleştirin. </li></ol></li><li> Altın yüzeylerde başlatıcı biriktirme <ol><li> Bir tek-tabakalı çözeltisi hazırlayın: 20 ml 2-bromo-2-metil-propionik asit 11- [11- (2-bromo-2-metil-propiyoniloksi) -undecyldisulfanyl] -undecyl ester çözülür kloroform (0.2 mM), gazı alındı. </li><li> Aktarım yaklaşık Daha önce Argon ile temizlendi bir küçük şişe içinde, 1.5 ml tek tabaka çözeltisi. </li><li> Kloroform ile altın kaplı yüzeylerin temizlenmesi vepiranha çözümü. Daha sonra, saflaştırılmış su, etanol ve kloroform ile yıkayın. </li><li> Tek tabaka çözeltisi içine temizlenmiş yüzeylerde daldırın ve şişeyi kapatın. Mağaza O / N karanlık bir yerde. </li><li> Çözücüler içine batırarak etanol ve kloroform ile altın kolloidal probları temizleyin. </li><li> Tek tabakalı çözeltisi içeren flakon içine kolloidal probları daldırın. Sıkıca kapatın ve karanlık bir yerde O / N tutmak. </li><li> Solüsyondan tabakaları çıkarın kloroform ve etanol ile yıkanır. Daha sonra, bir polimerizasyon başlatıcı, bir şişeye kaplanmış alt tabakaları aktarın. </li><li> , Tek tabakalı çözeltisinden kolloidal probları çıkarın kloroform ve etanol ile yıkayın. Daha sonra, polimerizasyon şişe içine ayrı ayrı prob aktarın. </li></ol></li></ol></li><li> Polimerizasyon <ol><li> PMMA SI-ATRP <ol><li> Arg ile başlatıcı kaplı yüzeylerde (Si ve altın her ikisi de) ve kolloidal sondalar içeren, şişeyi ve şişeleri Temizle30 dakika için üzerine. </li><li> ATRP ortamı içinde bir 10 g metil metakrilat (MMA) içinde çözündürülür (oranı ile 10 ml metanol / su karışımı 5: 1) ve 2 saat süre ile çözelti gaz boşaltılır. </li><li> 3 vakum-Ar, dolgu döngü 145 mg CuBr ve manyetik bir karıştırma çubuğu ile donatılmış bir şişe içine 320 mg 2,2-bipiridin ve deoxygenize ekleyin. </li><li> (Bakır ihtiva eden) bir şişeye gazı alınmış monomer çözeltisinin aktarın ve berrak kahverengi bir çözelti elde edilene kadar 15 dakika daha karıştırılır. </li><li> 2 ml şırınga bir iğne takın ve iğne ve şırınga ile argon 2-3 kez yıkayın. </li><li> Kolloid prob içeren, şırınga ile 1 ml polimerizasyon çözümü çekiniz ve küçük reaksiyon şişenin içine içeriğini enjekte. </li><li> Düz yüzeylerde içeren, şırınga ile kalan çözümü çekiniz ve reaksiyon şişenin içine içeriğini enjekte. Tamamen her örnek batığın için yeterli bir çözüm ekleyin. </li><li> Oda sıcaklığında 40 saat süre ile polimerizasyonun gerçekleştirilmesi. </li><li> TekrarPolimerizasyon çözeltiden numune hareket, çok sayıda devir etanol ve kloroform ile yıkanır. örnek boyama fırça varlığını gösterir. </li><li> Son olarak, bir azot akımı altında tabakaları kurutulur. </li><li> Bir nitrojen kutusunda düz alt tabakalar tutun. Mağaza polimer fırça toluen içinde sondalar değiştirilmiş. </li></ol></li><li> PNIPAM 10 SI-ATRP <ol><li> 30 dakika boyunca argon ile başlatıcı kaplı alt tabakaları (Si ve altın her ikisi de) ve kolloid probları içeren bir balon içinde ve küçük şişeler temizleyin. </li><li> ATRP ortamında (1.6 mi su ve 18 mi metanol) &#39;de 5,6 g N -isopropylacrylamide ve 320 ul PMDETA eritin ve 2 saat süre ile çözelti gaz boşaltılır. </li><li> Manyetik bir karıştırma çubuğu ile donatılmış bir şişe içine 76 mg CuBr ekleyin ve 3 vakum-Ar, dolgu döngü deoxygenize. </li><li> Bakır içeren bir şişeye gazı alınmış monomer çözeltisinin aktarın. Berrak yeşil bir çözelti elde edilene kadar 15 dakika daha karıştırılır. </li&gt; <li> 2 ml şırınga bir iğne takın ve iğne ve şırınga ile argon 2-3 kez yıkayın. </li><li> Kolloid prob içeren, şırınga ile 1 ml polimerizasyon çözümü çekiniz ve küçük reaksiyon şişenin içine içeriğini enjekte. Tüm problar için tekrarlayın. </li><li> Düz yüzeylerde içeren, şırınga ile kalan çözümü çekiniz ve reaksiyon balona içeriği enjekte. Tamamen her örnek batığın için yeterli bir çözüm ekleyin. </li><li> Oda sıcaklığında 2 saat süre ile polimerizasyonun gerçekleştirilmesi. </li><li> Polimerizasyon çözeltiden numune alın ve çok sayıda devir boyunca etanol ve su ile yıkanır. numunenin görünen renk fırça varlığını gösterir. </li><li> 0.1 M EDTA çözeltisi içine daldırın ve örnek çözüm O tutmak / N tüm bakır çıkarmak için. Saflaştırılmış su ve etanol ile yıkanır. </li><li> Bir nitrojen kutusunda düz alt tabakalar tutun. Saflaştırılmış su içinde PNIPAM fırça modifiye probları saklayın. </li></ol></li></ol></li><li> Fırça karakterizasyonu, Fourier Dönüşümü Kızılötesi (Şekil 3) NOT: Si alt tabaka üzerinde polimer fırçaları için altın substrat ve iletim FTIR modu polimer fırçaları için kullanın otlatma açı FTIR modu. Dikkatlice örnekleri kurulayın. Herhangi bir su ve kir çözücü dedektör ciddi hasara neden olabilir. <ol><li> Üretici tarafından sağlanan kılavuzuna göre başlatın. </li><li> Örnek ölçümü için aşağıdaki parametreleri ayarlayın: 900 ve 3.700 cm arasında dağılım -1 her ölçümde 4 cm -1 ve ortalama 32 taramaları bir çözünürlüğe sahip. </li><li> , Numune hazırlama için kullanılan protokole göre boş bir substrat temizleyin dikkatle kurulayın ve ölçüm odasına yerleştirin. </li><li> 4 saat boyunca vakum uygula. Sonraki, bir arka plan taramasını kaydedin. </li><li> Boş örnek çıkarın ve örnek odasındaki kuru polimer kaplı fırça örneği yerleştirin. </li><li> Sampl vakumu uygulayınE odası ve 5 saat boyunca bir örnek tarama her 30 dakikada bir kayıt. </li><li> Polimer fırça kimyasal kompozisyonu onaylamak için spektrumları tüm doruklarına belirleyin. (Sadece düz taban olan taramaları analiz.) </li></ol></li></ol> 2. AFM Ölçüm <ol><li> Polimerin fazlalığını ortadan kaldırmak ve bunu kurutmak için iyi bir çözücü ile durulayın, bir iğne ile dikkatlice PMMA fırça kaplı alt tabakayı kazıyıp. </li><li> AFM aracı haline örnekleri monte ve sıvı hücreye probu monte. </li><li> Konsolun ucundaki lazer hizalama. </li><li> Kameranın kullanımı ile, bir çizik yukarıdaki ucu hizalayın. </li><li> Yaklaşan ve bahşiş yapmadan önce, tarama boyutu 0 nm ayarlayın. Sonraki, yüzeye ucu meşgul. </li><li> &#39;Rampa modu&#39; gidin ve kuvvet mesafesi eğrileri vasıtasıyla sapma duyarlılığı belirler. Yazılım ve burulma yay sabiti o da uygulandığı gibi &#39;termal ayar&#39; kullanılarak normal yay sabiti kalibreWagner ve ark yöntemi kullanılarak konsol ön. 25 <ol><li> Yazılım (6.25 MHz) yüksek hızlı veri yakalama kullanarak 2 saniye havada konsolun burulma termal gürültü yakalayın. </li><li> Fourier Dönüşümü kullanarak güç spektral yoğunluğu (V 2 / Hz) içine termal gürültü dönüştürün. </li><li> Temel rezonans ve güç spektral yoğunluğu rezonans tepe ve taban gürültü içeren bir basit harmonik osilatör için denklem (eq. Ref 2. 25) kullanılarak havadaki konsolun kalite faktörünü belirler. </li><li> Sader&#39;den 26 yöntemini kullanarak adım 2.6.3 belirlenen konsol düzlem içi boyutlarını (uzunluk ve genişlik), yoğunluk ve çevresindeki ortam (hava) viskozite ve kalite faktörü, rezonans frekansı ile burulma yay sabiti hesaplanır. NOT: www.ampc.ms.unimelb.edu.au/afm/calibration.html: Biz John Sader&#39;e web sitesinde verilen aracı kullanılır. </li><li> Caeq konsolun burulma açısı sapması hassasiyetini lculate. 6 ve Ref 7. 25. </li><li> Kolloidin boyutunu, konsol ve eq kalınlığı kullanılarak yanal yay sabiti ve saptırma duyarlılığı içine burulma bahar sabiti ve saptırma duyarlılığını dönüştürün. Ref 8. 25. NOT: Dedektör sinyal artık aracılığıyla bir kuvvet haline dönüştürülebilir: kuvvet [N] yanal yay sabiti [N / m] * = yanal sapma duyarlılığı [m / V] * dedektör sinyali [V]. </li></ol></li><li> Mümkün olan en düşük saptırma set değerinde bir çizik de fırça görüntüleme kuru fırça fırça yüksekliğini ölçün. Yakalanan görüntünün satır taramaları fırça yüksekliği belirleyin. </li><li> Hafifçe bir şırınga ile yüzeye uygulayarak asetofenondan fırçayı solvat. Not: Çözücü buharlaştıktan numunenin rengi değişir. Bu kurutma işlemi, aşağıdaki sağlar. </li><li> AFM için örnek monte edin. Dikey lazer sinyali hizalama-1.0 V 0 V sapma ayar noktasını ayarlayın ve konsol ve yüzey meşgul. Not: yüzeyi ile temas halinde konsol verdikten sonra asetofenon ucu ve yüzey arasında bir kılcal köprü oluşturarak koloit fırça içine hareket eder. </li><li> 40 um tarama boyutunu ayarlayın 1 yavaş tarama eksenleri ve set görüntü en boy oranını devre dışı bırakın: 4. Yüksekliği ve sürtünme görüntü kanalları (iz ve retrace ikisi) kaydediniz. </li><li> Görüntüler yakalanır zaman konsol çekme. </li><li> PNIPAM fırça solvatı, PNIPAM fırça kaplı bir yüzey üzerindeki bir damla su uygulanır. </li><li> Karışmayan sistemi oluşturmak için solvatlanabilir PNIPAM yüzeyi ile PMMA yüzey yerine hızlı bir şekilde başını kaldırıp. Kolloidal sonda üzerinde PMMA fırça asetofenonun buharlaşmasını önlemek için, yüzeylerin alışverişi yaparken hızlı olun. </li><li> Daha önce aynı parametrelerle ucu ve yüzey ve kayıt görüntüleri Engage. </li></ol>

<ol><li>Lee, S., Spencer, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Materials+science+-+Sweet%2C+hairy%2C+soft%2C+and+slippery%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Materials science - Sweet, hairy, soft, and slippery.</a> Science. 319, 575-576 (2008).</li>
<li>Milner, S. T., Witten, T. A., Cates, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+of+the+Grafted+Polymer+Brush%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Theory of the Grafted Polymer Brush.</a> Macromolecules. 21, 2610-2619 (1988).</li>
<li>Klein, J., Kumacheva, E., Mahalu, D., Perahia, D., Fetters, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduction+of+Frictional+Forces+between+Solid-Surfaces+Bearing+Polymer+Brushes%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Reduction of Frictional Forces between Solid-Surfaces Bearing Polymer Brushes.</a> Nature. 370, 634-636 (1994).</li>
<li>Raviv, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lubrication+by+charged+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Lubrication by charged polymers.</a> Nature. 425, 163-165 (2003).</li>
<li>Moro, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+grafting+of+artificial+joints+with+a+biocompatible+polymer+for+preventing+periprosthetic+osteolysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Mater%22%5BJournal%5D)">Surface grafting of artificial joints with a biocompatible polymer for preventing periprosthetic osteolysis.</a> Nat Mater. 3, 829-836 (2004).</li>
<li>Bureau, L., Leger, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sliding+friction+at+a+rubber%2Fbrush+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Sliding friction at a rubber/brush interface.</a> Langmuir. 20, 4523-4529 (2004).</li>
<li>Muller, M. T., Yan, X. P., Lee, S. W., Perry, S. S., Spencer, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lubrication+properties+of+a+brushlike+copolymer+as+a+function+of+the+amount+of+solvent+absorbed+within+the+brush%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Lubrication properties of a brushlike copolymer as a function of the amount of solvent absorbed within the brush.</a> Macromolecules. 38, 5706-5713 (2005).</li>
<li>Kobayashi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Friction+behavior+of+high-density+poly%282-methacryloyloxyethyl+phosphorylcholine%29+brush+in+aqueous+media%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Friction behavior of high-density poly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) brush in aqueous media.</a> Soft Matter. 3, 740-746 (2007).</li>
<li>Zappone, B., Ruths, M., Greene, G. W., Jay, G. D., Israelachvili, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorption%2C+lubrication%2C+and+wear+of+lubricin+on+model+surfaces%3A+Polymer+brush-like+behavior+of+a+glycoprotein%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">Adsorption, lubrication, and wear of lubricin on model surfaces: Polymer brush-like behavior of a glycoprotein.</a> Biophys J. 92, 1693-1708 (2007).</li>
<li>Sui, X. F., Zapotoczny, S., Benetti, E. M., Schon, P., Vancso, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+and+molecular+engineering+of+surface-grafted+polymer+brushes+across+the+length+scales+by+atomic+force+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Chem%22%5BJournal%5D)">Characterization and molecular engineering of surface-grafted polymer brushes across the length scales by atomic force microscopy.</a> J Mater Chem. 20, 4981-4993 (2010).</li>
<li>Li, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Covalently+Cross-Linked+Hydrogel+Brushes+with+Tunable+Interfacial+and+Bulk+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Covalently Cross-Linked Hydrogel Brushes with Tunable Interfacial and Bulk Properties.</a> Macromolecules. 44, 5344-5351 (2011).</li>
<li>Wang, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomechanical+and+tribological+characterization+of+the+MPC+phospholipid+polymer+photografted+onto+rough+polyethylene+implants%5BTitle%5D)+AND+%22Colloid+Surface+B%22%5BJournal%5D)">Nanomechanical and tribological characterization of the MPC phospholipid polymer photografted onto rough polyethylene implants.</a> Colloid Surface B. 108, 285-294 (2013).</li>
<li>Yoshizawa, H., Chen, Y. -L., Israelachvili, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fundemental+mechanisms+of+interfacial+friction.+1.+Relation+between+adhesion+and+friction%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem%22%5BJournal%5D)">Fundemental mechanisms of interfacial friction. 1. Relation between adhesion and friction.</a> J. Phys. Chem. 97, 4128-4140 (1993).</li>
<li>Maeda, N., Chen, N. H., Tirrell, M., Israelachvili, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adhesion+and+friction+mechanisms+of+polymer-on-polymer+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Adhesion and friction mechanisms of polymer-on-polymer surfaces.</a> Science. 297, 379-382 (2002).</li>
<li>Klein, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shear%2C+friction%2C+and+lubrication+forces+between+polymer-bearing+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Mater+Sci%22%5BJournal%5D)">Shear, friction, and lubrication forces between polymer-bearing surfaces.</a> Annu Rev Mater Sci. 26, 581-612 (1996).</li>
<li>Leger, L., Raphael, E., Hervet, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface-anchored+polymer+chains%3A+Their+role+in+adhesion+and+friction%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Polym+Sci%22%5BJournal%5D)">Surface-anchored polymer chains: Their role in adhesion and friction.</a> Adv Polym Sci. 138, 185-225 (1999).</li>
<li>Binder, K., Kreer, T., Milchev, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+brushes+under+flow+and+in+other+out-of-equilibrium+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Polymer brushes under flow and in other out-of-equilibrium conditions.</a> Soft Matter. 7, 7159-7172 (2011).</li>
<li>Galuschko, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frictional+Forces+between+Strongly+Compressed%2C+Nonentangled+Polymer+Brushes%3A+Molecular+Dynamics+Simulations+and+Scaling+Theory%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Frictional Forces between Strongly Compressed, Nonentangled Polymer Brushes: Molecular Dynamics Simulations and Scaling Theory.</a> Langmuir. 26, 6418-6429 (2010).</li>
<li>Spirin, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer-brush+lubrication+in+the+limit+of+strong+compression%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Phys+J+E%22%5BJournal%5D)">Polymer-brush lubrication in the limit of strong compression.</a> Eur Phys J E. 33, 307-311 (2010).</li>
<li>Schorr, P. A., Kwan, T. C. B., Kilbey, S. M., Shaqfeh, E. S. G., Tirrell, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shear+forces+between+tethered+polymer+chains+as+a+function+of+compression%2C+sliding+velocity%2C+and+solvent+quality%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Shear forces between tethered polymer chains as a function of compression, sliding velocity, and solvent quality.</a> Macromolecules. 36, 389-398 (2003).</li>
<li>Drummond, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric-Field-Induced+Friction+Reduction+and+Control%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+Lett%22%5BJournal%5D)">Electric-Field-Induced Friction Reduction and Control.</a> Phys Rev Lett. 109, 154302(2012).</li>
<li>Beer, S., Kutnyanszky, E., Schön, P. M., Vancso, G. J., Müser, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solvent-induced+immiscibility+of+polymer+brushes+eliminates+dissipation+channels%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Solvent-induced immiscibility of polymer brushes eliminates dissipation channels.</a> Nat. Commun. 5, 3781(2014).</li>
<li>Wong, T. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioinspired+self-repairing+slippery+surfaces+with+pressure-stable+omniphobicity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Bioinspired self-repairing slippery surfaces with pressure-stable omniphobicity.</a> Nature. 477, 443-447 (2011).</li>
<li>Matyjaszewski, K., Xia, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atom+transfer+radical+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Chem+Rev%22%5BJournal%5D)">Atom transfer radical polymerization.</a> Chem Rev. 101, 2921-2990 (2001).</li>
<li>Wagner, K., Cheng, P., Vezenov, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noncontact+Method+for+Calibration+of+Lateral+Forces+in+Scanning+Force+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Noncontact Method for Calibration of Lateral Forces in Scanning Force Microscopy.</a> Langmuir. 27, 4635-4644 (2011).</li>
<li>Green, C. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Normal+and+torsional+spring+constants+of+atomic+force+microscope+cantilevers%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">Normal and torsional spring constants of atomic force microscope cantilevers.</a> Rev. Sci. Instrum. 75, 1988-1996 (2004).</li>
<li>Vyas, M. K., Schneider, K., Nandan, B., Stamm, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Switching+of+friction+by+binary+polymer+brushes%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Switching of friction by binary polymer brushes.</a> Soft Matter. 4, 1024-1032 (2008).</li>
<li>Persson, B. N. J., Albohr, O., Tartaglino, U., Volokitin, A. I., Tosatti, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+nature+of+surface+roughness+with+application+to+contact+mechanics%2C+sealing%2C+rubber+friction+and+adhesion%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys-Condens+Mat%22%5BJournal%5D)">On the nature of surface roughness with application to contact mechanics, sealing, rubber friction and adhesion.</a> J Phys-Condens Mat. 17, R1-R62 (2005).</li>
<li>Beer, S., Müser, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alternative+dissipation+mechanisms+and+the+effect+of+the+solvent+in+friction+between+polymer+brushes+on+rough+surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Alternative dissipation mechanisms and the effect of the solvent in friction between polymer brushes on rough surfaces.</a> Soft Matter. 9, 7234-7241 (2013).</li>
<li>Persson, B. N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+of+rubber+friction+and+contact+mechanics%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chem+Phys%22%5BJournal%5D)">Theory of rubber friction and contact mechanics.</a> J Chem Phys. 115, 3840-3861 (2001).</li>
<li>Briels, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transient+forces+in+flowing+soft+matter%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Transient forces in flowing soft matter.</a> Soft Matter. 5, 4401-4411 (2009).</li>
<li>Chen, M., Briscoe, W. H., Armes, S. P., Klein, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lubrication+at+Physiological+Pressures+by+Polyzwitterionic+Brushes%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Lubrication at Physiological Pressures by Polyzwitterionic Brushes.</a> Science. 323, 1698-1701 (2009).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Sunulan sonuçlar, sürtünme, tek tek çözülmüş fırçaların karışmayan sistemleri için, güçlü bir şekilde, aynı solvatlanmış fırça iki geleneksel karışan sistemleri ile karşılaştırıldığında düşük olduğunu göstermektedir. İki fırça farklı çözücülerin tercih absorbans elimine edilir kenetlenme fırçaları ve polimer fırça sürtünme aşınma ve yayılımı dolayısıyla önemli bir kaynak önler. Bu çözümler, bu nedenle sürtünme fırça spesifik etkileşimler 27 tarafından belirlenecektir hidrofobik fırçalar, kuru hidrofilik kaymasını temelden farklıdır. Aslında, çözücüler olmadan PNIPAM (daraltılmış yüksekliği 166 nm) ile PMMA kesilmesi üzerine, sürtünme% 50 daha yüksek olan PMMA (daraltılmış yüksekliği 236 m) ile PMMA kuru göre bulundu. Zaten &#39;Protokolü&#39; bölümünde notlarında kısa bir süre işaret ettiği gibi, yaparken akılda tutulması gereken önemli noktalardan bir çift vardırBu özel deney: İlk olarak, asetofenon, daha iyi bir çözücü olan su daha PNIPAM içindir. Böylece, bakım asetofenon bol su ile PNIPAM fırça ıslatılarak PNIPAM fırça girmek etmemesine dikkat edilmelidir. Asetofenon ve su karışmaz yana, asetofenon şimdi PNIPAM fırça girmeyecektir. Yani asetofenondan tamamen bizim sistem batırmayın, ancak bunun yerine karışabilir sistemi için bir asetofenon kılcal oluşturulan vermedi nedeni budur. Eksik daldırma için başka bir nedeni olduğunu biz sadece kolloidin ve konsol üzerinde Stokes sürükle ölçülen şekilde çok güçlü hidrodinamik, tam daldırma sonuçları. İkincisi, AFM deneylerde burulma ve normal yay sabitleri bağlanır. Düşük normal yay sabiti ile konsollar da tersi nispeten düşük burulma bahar sabiti ve sahip olacaktır. Bu ölçülebilir en düşük sürtünme katsayısı&gt; 10 -3 için sınırlar. Bu nedenle, yanlış tam sürtünme azaltma, sürtünme ölçmek içincible sistem yüksek olması gerekir. Bu, uzun, yüksek yoğunluklu fırçalar ve tipik olarak 100 m / sn arasında, nispeten yüksek bir kesme hızı ile elde edilir. Ayrıca, fırça arasındaki kılcal da sürtünme kuvvetlerini arttırır. Biz 200 kPa tahmini, normal stres altında μ = 0.003 olan, bir karışmayan sistemi 22, en düşük sürtünme katsayısı ölçtük. Aynı deney şartları kullanarak, μ bulundu = 0.15 karışabilir sistemi için. Deneyler kontrollü bir laboratuar ortamında yapılmış olduğunu ve sanayide kullanılan yüzeyler sunulan deneylerde kullanılan ideal olmadığını unutmayın. Çoğu yüzeyler düzgün olmayan bir pürüz dağıtılması, farklı şekil ve boyutlarda 28 ve böylece birçok pürüzlerin var. İki fırça taşıyan pürüzleri çarpışması sırasında, sürtünme farklı dağılımı kanalları 29 üzerinden oluşur. Böyle interdigita gibi kararlı duruma Sonraki dağılımı mekanizmaları,yon ve çözücü akışı nedeniyle polimerlerin ve çözücünün yavaş gevşeme zamanı şekil 30 histeretik etki olacaktır. Ayrıca, kılcal damarlar oluşmuş ve kırık. Geleneksel olarak kullanılan karışabilir fırça sistemlerinde, geçici interdigitation 31 şekil-ve kılcal histerezis güçlendirir. Burada sunulan karışmayan sistemi ile, geçici interdigitation çok elimine edilir. Ayrıca, kılcal histeriz, iki karışmayan çözücülerin uygulanmasıyla atlatılabilir. Bu nedenle, aynı zamanda daha sık kaba yüzeyler, sürtünme ve aşınma karışmayan fırça sistemleri 22 kullanılarak azalacaktır. kalan sürtünme ana kaynağı fırça deformasyon olduğunu. Yüzeylerinin bir tanesi üzerine kendilerine özgü düşük sürtünmeli 32 için bilinen polyzwitterionic polimerleri, Sabitleme ikinci en aza indirir. Bu tür sistemlerde ozmotik basıncı yüksek normal yükler altında küçük fırça deformasyon yüksek Oluşan olduğunu. karışmayan fırça sistemleri sunulan yöntem, düşük sürtünme arzu hemen hemen herhangi bir sisteme uygulanabilir. de yüksek basınç altında bir yöntem fonksiyonları. Ancak, bakım ısının oda sıcaklığına çevresinde tutulmasına dikkat edilmelidir. Yüksek sıcaklıklar temas ve dolayısıyla yüksek sürtünme dışarı sıvı akışını neden olur polimerler, zarar. Potansiyel uygulama örnekleri şunlardır: şırınga, piston sistemleri, aks yatakları ve menteşeler.

Mükemmel yağlar sürtünmeyi azaltmak ve normal yükler yüksek bile göreceli hareket katı giymek. Bunu elde etmek için, yağ kayar ve istirahat sırasında temas içinde kalması gerekmektedir. Ancak, olumlu, normal yük altında, basit, düşük viskoziteli sıvılar hızla temas alanının dışına sıkılmış ve daha yüksek viskoziteli yağlar sonunda atılır. Ancak, biyolojik iletişim bilgileri, örneğin, insan eklemlerde, her zaman düşük viskoziteli sıvıları ile yağlanır kalır. Doğa katı yüzeylere 1 takılı şeker zincirleri kullanarak bu tür verimli yağlama gerçekleştirmektedir. hidrofil şeker zincirleri, normal basınç çözücü 2 ozmotik basıncı aşmaması koşuluyla temas sulu sıvı tutmak. Bu nedenle, çaba sözde polimer fırçalar 3-12 oluşturan katı yüzeylere polimerler aşılama yoluyla biyolojik yağları taklit yönelik olmuştur. Ne zaman iki karşıt polimerfırçalar temas ettirildiği, bir tarafta, polimer zincirlerinin segmentleri karşı tarafında fırça zinciri parça halinde hareket edebilir. Bu etki, 13 interdigitation adlandırılır. Fırçalar göreceli sürgülü hareket olduğunda, interdigitation aşınma 14 ve sürtünme 15-17 ana kaynağıdır. Aslında, son zamanlarda, polimer fırçalar kayar sürtünme hız ilişkileri 18 elde edilmiştir. Bu ölçekleme yasalar interdigitation ve bunun sonucunda germe ve kayma sırasında polimerlerin bükülme dayanmaktadır. temel özellikleri yüzey kuvvetleri cihaz deneyleri 19 sonuçları ile kabul ve moleküler dinamiği (MD) ile 20 simülasyonları. İkincisinin ise örtüşme derecesi doğrudan ölçülebilir. Ayrıca, polielektrolit fırça arasındaki üst üste gelme, bir elektrik alanı 21 uygulanarak ayarlanabilir gösterilmiştir. Interdigitation Bu sistemlerde, sürtünme atlatılabilir ve aşınma olabilir Bu nedenle, eğer significan olurtly&#39;ait azalır. Son yayında 22 biz iki karışmayan solvatlanmış polimer fırça sistemleri fırçalar arasındaki örtüşme önler MD simülasyonları ile göstermiştir. Ayrıca, fırçalar sürgülü üzerine, bizim atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ölçümleri ile mükemmel bir uyum içinde, geleneksel karışabilir fırça sistemleri ile karşılaştırıldığında büyüklük iki emir ile sürtünme kuvveti bir azalma bulundu. Burada, biz Ref AFM deneylerini nasıl kurulacağı ayrıntılı olarak açıklar. 22. temel ilkesi, Şekil 1 &#39;de çizilir. İki karşıt yüzeyler, iki farklı fırçalar, kendi tercih edilen bir çözücü ile solvatlanmış her birinde, ihtiyaç vardır. Bu konfigürasyonda, her bir fırça, kendi çözücü içinde kalır. Sonuç olarak, bir fırça Polimer segmentleri diğer fırça içine nüfuz etmez. Poli (metil metakrilat) (PMMA), AFM kolloidal probdan aşılanır ve fırça asetofenon ile solvate. Düz yüzey poli (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) aşılanmış ve su içinde çözülmüş olan. Geleneksel karışabilir sistemleri mevcut sistem karşılaştırmak için, asetofenon içerisinde solvatlandı PMMA fırça taşıyan bir ikinci düz karşı yüzey yapılır. PNIPAM üzerine PMMA karışmayan kızaklı sistem üzerine ölçülen sürtünme kuvveti PMMA üzerinde PMMA karışabilir sistemi için sürtünme yaklaşık% 1&#39;dir. Bu özel fırça sistemlerinin kullanımı sadece bir örnek olduğuna dikkat edin. Bu çözümler genel olduğu ve bunun sonucunda farklı fırça çözücülerin tercih edilen absorbansa çalışır. Bu nedenle, fırça daha fazla türde olduğu sürece seçilen çözücüler, iki fırçalar-mix de olduğu gibi, uygulanabilir olması beklenmektedir. etki ek bir kaygan sıvı ile sıvı-kayar ara 22,23 yaratılacak şekilde (asetofenon ve su gibi) olmayan iki karıştırma çözücüler kullanılarak amplifiye edilir.

<table><tbody><tr><td>Metil metakrilat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M55909&nbsp;</td><td>PMMA sentezi için monomer, bazik bir alümina kolonundan preslenerek temizlenir</td></tr><tr><td>(3-aminopropil) trietoksisilan</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>440140</td><td>buharla biriktirilmiş silan tek katmanlı</td></tr><tr><td>trietilamin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T0886</td><td>ATRP başlatıcı parça bağlantısı için Reaktif.</td></tr><tr><td>2-bromo-2-metilpropiyonil</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>252271</td><td>ATRP başlatıcı parçası.</td></tr><tr><td>toluen</td><td>Biosolve</td><td>20150501</td><td>ATRP katalizörü için ATRP parçası</td></tr><tr><td>CuBr</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>212865</td><td></td></tr> birleştirme ortamı.<tr><td>2,2&asal;-Bipiridil</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>14453</td><td>MMA</td></tr><tr><td>N, N, N&prime;, N", N"-Pentametildietilentriamin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>369497</td><td>NIPAM asetik asit ATRP'si için Cu kompleks oluşturan ligand</td></tr>% <tr><td>98-100</td> <td>Merck</td><td>8187551000</td><td>CuBr temizliği için.</td></tr><tr><td>Sülfürik asit</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320501</td><td>Piranha çözeltisinin hazırlanması için</td></tr><tr><td>Hidrojen peroksit% 33</td> <td>Merck</td><td>1.07210.1000</td><td>Piranha çözeltisinin hazırlanması için</td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Merck</td><td>1.00983.1000</td> Alt <td>tabakaları temizlemek için.</td></tr><tr><td>Bazik alüminyum oksit 60&nbsp;</td><td>Merck Monomerleri</td><td></td><td>temizlemek için.</td></tr><tr><td>Chloroform</td><td>Biosolve</td><td>3080501</td><td>Tek katmanlı biriktirme ve alt tabaka temizliği için.</td></tr><tr><td>Metanol</td><td>Biosolve</td><td>13680501</td><td>Polimerizasyon ortamı için.</td></tr><tr><td>AFM ölçüm ortamı için</td> <td>Asetofenon</td><td>Acros Organics</td><td>102410010</td>.</tr><tr><td>N-izopropil akrilamid</td><td>Acros Organics</td><td>412780250</td><td>PNIPAM sentezi için Monomer, toluen / heksan</td></tr><tr><td>Poli (etilen glikol) metakrilattan yeniden kristalleştirilir ve nbsp;</td><td>Si-POEGMA</td><td>sentezi için Sigma-Aldrich 409529 Monomer, bazik bir alümina kolonundan preslenerek temizlenir.</td><td></td></tr><tr><td>MilliQ su</td><td>MilliQ Advantage A 10 arıtma sistemi&nbsp;</td><td></td><td>ATRP ortamı, AFM ölçüm ortamı ve alt tabaka temizliği için.</td></tr><tr><td>Silikon yüzeyler&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Altın kaplamalı yüzeyler</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>AFM probu, CP-FM-Au</td><td>SQube</td><td></td><td>AFM ölçümü</td></tr><tr><td colspan="4">[header]</td></tr><tr><td>dithiodiundecane-11,1-diybis[2-bromo-2-methlpropanoate] (DTPR)</td><td></td><td></td><td>Altın yüzeylerde Si-ATRP için başlatıcı. Macromolecules, 33'a göre sentezlenir, 597-605 (2000).</td></tr><tr><td>Atomik Frorce Mikroskobu</td><td>Bruker Çok Modlu V denetleyici</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

polimer fırçalar karşı karışmayan hazırlanması ve sürtünme kuvvet mikroskobu Ölçümleri,

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

Solvate polimer fırçalar iyi arayüzü düşük sürtünme korurken bir pozitif normal yük sürdürmek çünkü, yüksek basınçlı kişileri yağlamak bilinmektedir. Bununla birlikte, bu sistemler nedeniyle karşıt fırça interdigitation giymek duyarlı olabilir. Son yayında, biz substrat ve kaymak yüzeyleri sonlandırma bir karışmayan polimer fırça sistemini kullanarak, sırasıyla, böyle interdigitation ortadan kaldırabilir ki, moleküler dinamik simülasyonları ve atomik kuvvet mikroskopisi deneyler yoluyla göstermiştir. Bunun bir sonucu olarak azalır rehberde giyerler. Ayrıca, sürtünme kuvveti geleneksel karışabilir polimer fırça sistemleri ile karşılaştırıldığında, iki büyük kertesine düşüktür. Bu yeni önerilen sistem, bu nedenle sanayide uygulama için büyük bir potansiyele sahiptir. Burada, metodoloji sunulmaktadır kendi tercih çözücü tarafından solvatlandı iki farklı fırçalar her bir karışmayan polimer fırça sistemini inşa etmek. s greft nasıl prosedürOly (N -isopropylacrylamide) bir atomik kuvvet mikroskopisi (AFM), koloidal probtan gelen bir yassı yüzeye ve poli (metil metakrilat) (on PNIPAM) (PMMA) &#39;de tarif edilmektedir. PNIPAM asetofenon su ve PMMA solvate. Sürtünme kuvveti AFM ölçümleri ile, bu sistem için sürtünme gerçekten asetofenon içerisinde solvatlandı PMMA üzerinde PMMA karışabilen sistem ile karşılaştırıldığında, iki büyük kertesine azaltılır gösterilmiştir.

Şekil 4 karışabilir ve karışmayan polimer fırça sistemleri hem sürgülü üzerine temsili AFM kuvvet izlerini gösterir. sürtünme kuvveti F simetrik, karışabilir sistem F sym sürgülü kararlı durumda sürtünme kuvveti ile normalize edilir. Bu deneylerde, şişmiş fırça yüksekliği PMMA için 1010 nm ve PNIPAM 532 nm idi. kuvvet izleri Protokol bölümünde anlatılan prosedürün ardından yakalanır. 30 nN normal bir yük uygulanması sırasında, bu deneylerde, yüzey ileri geri 80 mm / sn arasında bir hız v taşındı. karışabilir (sol panel) için sürtünme kuvveti ve karışmayan (sağ panel) fırça sistemlerinde fark açıkça görülmektedir. Sol panelde kararlı durum sürtünme kuvveti sağ panelde kararlı durum sürtünme kuvvetinden daha 90x daha yüksektir. Karışmayan sistem için ölçülen sürtünme kuvveti sürtünme kuvveti ölçülen f% 0.5-2 tipikya da karışabilir sistemi. Tam sürtünme azaltma aşılama yoğunluğunda, polimerizasyon derecesi, çözücü miktarı ve (zayıf), normal yükü ve sürme hızı üzerindeki bağlı olsa da, bu iki büyüklük düzeyini yaklaşık her zaman açıktır. Bir faktörü 5 (400 mm / sn) ile, yukarıda tarif edilen sistem için kayma hızının arttırılması durumunda, sürtünme azaltma% 2 azalır. Biz (300 nN kadar) bir faktör 10 normal yükü artarsa, sürtünme azaltma% 3 oranında azalır. <img alt="Şekil 1," src="/files/ftp_upload/52285/52285fig1highres.jpg" /> Şekil 1. kurulum şematik kroki. Sol panel aynı polimerler yüzey ve kolloid gelen aşılı olan karışabilir sistemini gösterir. Fırçalar, bir tek fazlı sıvı içinde çözülmüş olan. Sağ panel iki farklı polimer fırçalar karışmayan sistemini göstermektedir. Her fırça kendi tercih sıvı içinde solvatlandı edilir. Geleneksel olaraktriko çapraz örme polimerleri karışabilir sistemleri üst üste gelir. Karışmayan sistemi için, karşıt fırçalar şekilde sürtünme interdigitate yok ve azalır sürgülü sırasında giymek. <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/52285/52285fig2highres.jpg" width="700px" /> Protokoller bölümünde tarif edildiği gibi örnek hazırlama prosedürünün Şekil 2 şematik kroki. Soldan sağa başlatıcı birikimi ve yüzey başlatılan atom transferi radikal polimerizasyonu (ATRP SI) ile fırça hazırlama prosedürü göstermektedir. Yol (A) atomik kuvvet mikroskopisi sondaları altın kolloidler gelen aşılı altın kaplamalı silikon yüzeyler ve (C) fırçalar aşılı silikon yüzeylerden aşılı fırçalar, (B) fırçalar açıklar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52285/52285fig2highres.jpg" target="_blank">al görüntülemek için buraya tıklayınız</a>Bu rakamın arger sürümü. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/52285/52285fig3highres.jpg" /> PMMA (mavi) ve PNIPAM (yeşil) Şekil 3. FTIR spektrumları silikon (kalın çizgiler) ve altın (ince çizgiler) üzerine fırçalar. Veri Suppl alınmıştır. Mat. Ref. 22. PMMA dalgasayıları (cm - 1): 3,050-2,990 (CH germe titreşim), 1,730 C = O (çift bağ germe titreşim), 1.450 (CH 3 CH 2 deformasyon titreşim), 1,260-1,040 (COC tek bağ germe titreşim ), 880-960 (COC tek bağ deformasyon titreşim). 1,730 cm - 1 C = O grubunun karakteristik germe titreşim tepe açıktır PNIPAM dalgasayıları (cm-1): 3,289 (NH simetrik ve asimetrik germe titreşim), 3,078, 2,971, 2,933, 2,874 (asimetrik ve simetrik CH germe. CH titreşim &lt;alt&gt; 2 -), 1635 (C = O gerilme titreşim), 1535 (amid II) &#39;, 1458 (CH =, asimetrik eğilme deformasyonları); 1386 (CH simetrik eğilme deformasyonları); 1,366-1,170 (CN asimetrik uzanan titreşimleri). 1635 ve 1535 cm - amid grubu karakteristik gerilme titreşim tepe 1 görülür. <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/52285/52285fig4highres.jpg" width="700px" /> Şekil 4. süzüldü, Ortalamalı ve karışabilir (solda) ve karışmayan (sağda) sürme sistemler üzerine kuvvet izleri düzeltti (Ref ayarlanabilir. 22). Yüzey 1 Hz tarama hızı ile ileri ve geri 40 mikron tarafından taşınır ve 30 nN normal yük.

Temas fırçaları için sürtünme kuvveti mikroskobu deneylerini gerçekleştirme metodolojisi sunulmuştur: (a) substratlardan ve (b) kolloidal problardan aşılanan iki polimer fırça, iki temas etmeyen fırça sistemi kullanılarak, kayan kontaklardaki sürtünmenin karışabilir fırça sistemlerine kıyasla azaldığını göstermek için kaydırılır.

Polimer Fırçalar Karşı karışmayan hazırlanması ve Sürtünme Kuvvet Mikroskobu Ölçümleri,

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

Aşağıdaki deneyin amacı, kabul edilebilir polimer fırça sistemlerini hazırlamak ve sürtünme kuvveti mikroskobu kullanarak her iki sistem için bağıl kayma hareketine sürtünme tepkisini ölçerek bunları geleneksel kaçırılabilir polimer fırça sistemleriyle karşılaştırmaktır. Bu, iki set silikon yüzeyle başlayarak ve penai Pam'i bir sete ve PMMA'yı diğerine aşılayarak elde edilir. Bunlar, polimer fırça sistemlerinin bir parçasını oluşturmak için kullanılan düz polimer fırça yüzeyleri olacaktır.İkinci adım olarak, altın bir kolloid ile başlayın. Bir silikon atomik kuvvet mikroskobu konsoluna takın ve bir kuvvet ölçüm probu yapmak için üzerine PMMA'nın grafiğini çizin. Bu aynı zamanda polimer fırça sisteminin ikinci bölümünü de oluşturacaktır.Ardından, kuvvet ölçüm probunu bir atomik kuvvet mikroskobuna monte edin. Kabul edilebilir sürtünmeyi ölçmek için bir set PMMA fırça yüzeyini numune olarak monte edin. Fırça sistemleri, kabul edilebilir fırça sistemleri için sürtünmeyi ölçmek için bir penai pan fırça yüzeyi monte eder.Sonuçlar, sürtünme kuvveti mikroskobu ile ölçüldüğü üzere, kabul edilebilir sistemler için sürtünmenin, geleneksel izin verilen sistemler için sürtünmenin yaklaşık %1'i olduğunu göstermektedir. Tekniğimizin endüstriyel yağlara dayalı mevcut yöntemlere göre en önemli avantajlarından biri, düşük viskoziteli bir sıvının, mikroskobik ölçekte koşullar sert olduğunda bile temas halinde tutulmasıdır, tıpkı yüzey düzensizliklerinin birbirine çarptığında olduğu gibi. Geleneksel fırça sistemlerinden farklı olarak, fırçalarımız, salata sosunda sirke ve yağ arasında olduğu gibi akışkan bir sıvı arayüzü nedeniyle iç içe geçmez.Fırçalar artık iç içe geçmediğinden, sürtünme azalır. Daha da önemlisi, polimerlerin zarar görmesi önlenir ve sonuçta nerede bulunmayabilir. Numune hazırlama ve atomik kuvvet mikroskobu karakterizasyon adımlarının öğrenilmesi zor olduğu için bu yöntemin görsel gösterimi kritik öneme sahiptir.Mikrometre büyüklüğündeki kolloidal pancarların homojen ve tekrarlanabilir bir şekilde işlevselleştirilmesi için özel beceriler gereklidir, prosedürü gösteren Kansky, eski bir doktora sonrası ve laboratuvarımda araştırma görevlisi olan c de bear, Silikon yüzeylerin hazırlanması için el yazmasına bakın. Deney, başlatıcının hem altın, kolloidal problar hem de altın substratlar üzerinde biriktirilmesini gerektirir. Problarla çalışmaya başlamak için, 0.2 milimolar konsantrasyon içeren Argonne Roma şişesi ile yıkanmış küçük bir şişe elde edin.Tek katmanlı çözelti 1.5 mililitre çekin, 1.5 mililitre tek katmanlı çözeltiyi şişeye aktarın. Şişeyi yakınınızda tutun. Daha sonra, altın kolloidal atomik kuvvet mikroskobu problarının hazır olduğu bir etanol şişesi ve probların daldırılabileceği bir kloroform şişesi hazırlayın.Tek katmanlı çözelti şişesine ek olarak, bir prob almak için cımbız kullanın. Zarar vermemek için tuttuğunuzdan emin olun. İlk olarak, probu birkaç saniye etanole batırın, ardından birkaç saniye kloroforma batırın.Son olarak, tek katmanlı çözelti ile şişeye yerleştirin. Şişeyi sıkıca pozlandırın ve gece boyunca tezgahın üzerine koymadan önce alüminyum folyoya sarın. Şimdi altın kaplı yüzeyleri temizleyin ve durulayın.Bu deneyde kullanılan tüm alt tabakalar bir santimetreye bir santimetredir. Tek katmanlı çözeltiyi içeren büyük şişeyi öne getirin ve alt tabakaları daldırılmaları için içine aktarın. Şişeyi kapatın ve gece boyunca karanlık bir yerde saklayın Ertesi gün, önce alt tabakaları alın ve tezgaha geri koyun.Bir sıkma şişesinde bir kap kloroform ve et etanol kullanarak yıkamaya hazırlanın. Polimerizasyon şişesini hazır bulundurun. Her bir alt tabakayı tek katmanlı çözeltiden çıkarın ve önce kloroforma daldırın.Sonra, etanol ile yıkayın. Bittiğinde, alt tabakayı polimerizasyon şişesine yerleştirin. Tüm substratlar polimerizasyon şişesine yerleştirildiğinde, kauçuk bir septum ile kapatın.Alt tabaka şişesini bir kenara koyduktan sonra, şişeyi kolloidal problarla alıp açarak devam edin. Önce bir probu kloroforma ve ardından etanole batırarak aynı yıkama prosedürünü izleyin. Her biri yıkanırken, ayrı bir polimerizasyon şişesine aktarın.Bu video yalnızca poli n Isop Proppy akrilamid penai Pam'in polimerizasyon adımlarını gösterecektir. Polimetil metakrilat için ayrıntılar. PPMA, polimerizasyon kaplarındaki substratlar ve problarla birlikte el yazmasında bulunabilir.Her iki kabı da temizleyerek polimerizasyon işlemine başlayın ve bunu substrat kabı ile gösterin. İşte bir argon kaynağına bağlı bir iğne ile septum. Sonra, çıkış için ek bir iğne ile septum.Ardından argon akışını başlatın. Gemiler temizlenirken temizlemenin 30 dakika devam etmesine izin verin. Atom transfer radikal polimerizasyonu, A TRP ile çalışın.Orta nyam. Nyam ve PM dta'yı ortamda çözerek mono çözeltiyi oluşturun. 76 miligram bakır bromür ve manyetik karıştırma çubuğundan oluşan ayrı bir şişede kullanmadan önce çözeltinin gazını aldığınızdan emin olun, şişeyi bir vakum hattına ve bir argon kaynağına takın.Şişe bir karıştırma plakasına otururken, vakum hattını açarak boşaltmaya başlayın. Tahliye tamamlandığında, yaklaşık 30 dakika, pompaya giden vanayı kapatın ve Argonne beslemesine giden vanayı açın. Devam etmeden önce tahliye ve doldurma döngüsünü üç kez tekrarlayın.Mono çözelti degastan arındırıldıktan sonra, bakır bromür ile şişeye aktarın ve karışımı karıştırmaya başlayın. Yaklaşık 15 dakika sonra berrak yeşil bir polimerizasyon çözeltisi gözlenir. Polimerizasyon çözeltisinin bir mililitresini çekmek için argonla yıkanmış iki mililitrelik bir şırınga ve iğne kullanın.Toplanan çözeltiyi septumdan enjeksiyon yoluyla bir kolloid prob ile bir şişeye aktarın. Kalan polimerizasyon çözeltisinin bir kısmını geri çekmek için şırıngayı kullanmaya devam edin. Toplanan çözeltiyi, alt tabakaları içeren şişeye enjekte edin.Her bir örneği tamamen batırmaya yetecek kadar ekleyin. Polimerizasyonun oda sıcaklığında iki saat devam etmesine izin verin. İki saat geçtiğinde, polimerizasyon şişelerini açın.Ardından, bir prob ile başlayın ve yıkamak için çıkarın. Bir numuneyi önce etanole batırarak yıkayın ve ardından suya batırın. Bir probu yıkadıktan sonra bunu birkaç kez tekrarlayın, birkaç saniye boyunca 0.1 molar EDTA'ya batırın.Probu, saklama için arıtılmış su içeren bir şişeye tek başına bağlayın. Her bir alt tabakayı yıkamaya devam edin. Bunu, birkaç dökme su döngüsünden geçen problarla aynı şekilde yapın.Sonra üzerine etanol sürün. Alt tabakanın değişen renginin fırçanın varlığını gösterdiğine dikkat edin. Bir alt tabakayı yıkadıktan sonra, onu bir kuyu plakasına aktarın.Her alt tabakayı ayrı bir kuyucuğa yerleştirin ve 0.1 molar EDTA çözeltisi ile kaplayın. Tüm bakırı çıkarmak için yıkanmış alt tabakaları en az 12 saat bekletin. Ertesi gün.Her alt tabakayı su ve etanol ile yıkayın. Yine, alt tabakaları bir kuyu plakasına yerleştirin, bu video için kuyu plakasını bir nitrojen kutusunda saklayın. Bir sonraki adım, bir atomik kuvvet mikroskobu ölçümü yapmaktır.Burada, A-P-M-M-A kaplı silikon substrat mikroskoba monte edildi ve prob sıvı bir hücreye monte edildi. A FM tarama kafasının hazırlığını tamamlayın ve lazeri hizalama, yay sabitini kalibre etme ve ön adımların tamamlanmasının ardından kalite faktörünü bulma dahil olmak üzere ön atomik kuvvet mikroskobu adımlarını tamamlayarak devam edin. Fırça örneğine uygulanacak aseto fon ile doldurulmuş bir şırınga hazırlayın.S'ye erişmek için bir FM kafasını çıkarın.ample. Ardından numuneyi mikroskoptan çıkarın. Fırçayı sülfatlamak için aseto fonunu nazikçe uygulayın.Çözücü buharlaştıkça numunenin renginin değiştiğini ve kurutma işleminin takip edilmesine izin verdiğini unutmayın. Numuneyi atomik kuvvet mikroskobuna yeniden monte edin ve A FM kafasını değiştirin. Ardından, sapma ayar noktasını ayarlamak için kontrollere dönün ve konsolu yüzeyle temas edecek şekilde yerleştirin.Bu, aseto fonun bir kılcal köprü oluşturmak için fırçanın içine hareket etmesine neden olur. Bu izler yükseklik ve sürtünme görüntü kanalları kullanılarak elde edilmiştir. Tarama boyutları 40 mikron ve yavaş tarama eksenleri devre dışı bırakılır.Görüntüler yakalandığında ve konsol geri çekildiğinde yüksekliği ve sürtünme görüntü kanallarını kaydedin. PMMA alt tabakasını bir penai PAM'a geçirmek için hazırlanmaya başlayın. Fırça kaplı örnek.İlk olarak, pinot PAM alt tabakasını alın. Daha sonra fırçayı yemek için üzerine bir damla su sürün. Ardından, geçiş yapın.A FM'nin kafasını kaldırın ve PMMA yüzeyini hızlı bir şekilde penai PAM yüzeyiyle değiştirin. Kolloidal prob üzerindeki PMMA fırçasından asetofenonun buharlaşmasını önlemek için hızlı hareket edin. Numuneyi monte ettikten sonra, A FM kafasını yerine geri yerleştirin.Ucu ve yüzeyi yeniden yerine oturtmak ve görüntüleri daha önce olduğu gibi kaydetmek için A FM kontrollerine dönün. İşte kayma yüzeyleri için filtrelenmiş ve düzleştirilmiş kuvvet izleri. Bu izler MISSABLE PMMA sistemleri içindir ve hem ileri hem de geri hareket gösterir.Bu izler birbirine karışmayan P nine PAM sistemleri içindir ve ayrıca grafiklerde ileri ve geri hareket gösterir. Kuvvet, simetrik kaçırılabilir sistem için kararlı durum kayma kuvveti ile normalleştirilir. Normal yük 30 nano Newton'dur ve geçiş hızı saniyede 80 mikrondur.İzin verilen sistem için kararlı durum kuvvetinin, izin verilen sistemin 90 katı olduğunu unutmayın. Birçok makine ve cihaz, sürtünme üreten ve kullanım ömrünü sınırlayan zamanla aşınan hareketli parçalara sahiptir. Akslar ve pistonlardan ultra düşük dozajlar sağlayan tıbbi şırıngalara ve hatta belki de yapay eklemlere kadar birçoğu için uygulamalar görüyoruz.Tabii ki, kimya mühendisleri veya ologlar her bir özel uygulama için en uygun çözümleri tasarlamak zorunda kalacaklar. Bu videoyu izledikten sonra polimer fırça sistemlerinin nasıl hazırlanacağını iyi bir şekilde anlamış olmalısınız. Kuvvet mikroskobu problarını işlevselleştirin ve sürtünme kuvveti mikroskobu deneylerini gerçekleştirirken sürtünme kuvveti mikroskobu deneylerini gerçekleştirin.Çok fazla sıvı uygulamamayı unutmamak önemlidir çünkü kılcal damarın fırça ile konsol arasında değil, iki fırça arasında oluşmasını istersiniz, çünkü bu lazer sinyalini bozar. Kimyasallarla çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve bu işlemi gerçekleştirirken valfli havalandırmalı çeker ocakta çalışmak, eldiven ve gözlük takmak gibi önlemlerin her zaman alınması gerektiğini unutmayın.

preparation-friction-force-microscopy-measurements-immiscible

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Konfokal mikroskopi çekici süspansiyonlar için model sistemler olarak incelenmiştir hareketsiz resim ve koloit akıcı polimer karışımları için kullanılır. Görüntü analizi algoritmaları geometrik hapsi nedeniyle değişiklikleri ölçmek kolloidal parçacıkları için yapısal ve dinamik ölçümleri hesaplamak için kullanılır.

Kuşatılmış Quiescent ve akan Koloidno polimer Karışımlarının Eşodaklı Görüntüleme

Kolloidal prob nanoskobu, kolloidal sistemlerin fiziksel stabilitesi ve pıhtılaşma kinetiği hakkında bilgi edinmek ve biyolojik sistemleri kullanarak ilaç keşfi ve formülasyon bilimlerine yardımcı olmak için çeşitli alanlarda kullanılabilir. İçinde açıklanan yöntem, bu tür sistemleri incelemek için nicel ve nitel bir araç sağlar.

Kolloidal Probe Nanoscopy kullanarak parçacık-parçacık Etkileşimleri Nicel ve Nitel Sınav

Çok çeşitli tek molekülleri kovalent olarak bir AFM ucuna bağlamak için bir protokol sunulmuştur. Bu moleküllerin katı mesnetler ve biyo-arayüzler üzerindeki yapışma kuvvetini ve serbest enerjisini belirlemek için prosedürler ve örnekler verilmiştir.

Atomik Kuvvet Spektroskopi Tek Molekül Yapışma incelenmesi

Burada, biz 3 eksenli dağıtım sistemi vasıtasıyla otomatik direkt yazma prosedürü yoluyla üretilen özgürce askıya mikron / alt mikron ölçekli polimer lifler ve "web-like" yapılar imal etmek için bir protokol mevcut.

Asma Micron / Sub-mikron Ölçeği Fiber Yapıların 3-D Doğrudan Yazma Robotik Dağıtım Sistemi aracılığıyla Prescribed

Desteklenen lipid çift katmanlarının hazırlanması ve atomik kuvvet mikroskobu ve kuvvet spektroskopisi kullanılarak karakterizasyonu için bir protokol açıklıyoruz.

Atomik Kuvvet Mikroskobu Görüntüleme ve Desteklenen Lipid Bilayers Kuvvet Spektroskopisi

Burada, biz hazırlamak ve ikincil yapılar görselleştirmek için bir protokol mevcut (örneğin, lifler, toroid mimariler ve nano-küreler) sarmal polikarbodiimidler türetilmiş. Her iki atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize morfoloji moleküler yapı, konsantrasyon ve seçim çözücü bağlı olduğu gösterilmiştir.

Sarmal polikarbodiimidden Kopolimer ve Bunların Triazole Türevleri elde edilen kendinden montaj morfolojileri

Burada, podosomes uyumlu bir filmde filmin topografik görüntülerin otomatik Analize hazırlanması uygulamak çıkıntı kuvvetleri değerlendirmek için kullanılan Deneysel teknikler ayrıntılı.

Çıkıntı kuvvet mikroskobu: Hücre çıkıntılar tarafından geliştirilen kuvvetleri ölçmek için bir yöntem

Kuvars kristal mikrodengesi mikron veya submikron aralığındaki filmler için doğru kütle ve viskoelastik özellikler sağlayabilir, bu da biyomedikal ve çevresel algılama, kaplama ve polimer bilimi araştırmalarına yöneliktir. Numune kalınlığı, sensörle temas eden malzemeden elde edilebilen bilgileri etkiler.

Protein Adsorpsiyon ve Polimer Mekaniğinin Kuvars Kristal Mikroterazi Ölçümlerinde Örnek Hazırlama

Prob moleküllerinin atomik kuvvet mikroskobuna kovalent bağlanması (AFM) kantilever uçları fiziksel özelliklerinin araştırılması için gerekli bir tekniktir. Bu bize yüksek tekrarlanabilirlik ile AFM tabanlı tek molekül kuvvet spektroskopisi ile polimerlerin germe kuvveti, desorpsiyon kuvveti ve uzunluğu belirlemenize olanak sağlar.

AFM tabanlı Kuvvet Spektroskopisi için Tek Moleküllerin Kovalent Eki

Burada, mikrotübül demetlerini in vitro olarak yeniden yapılandırmak ve eşzamanlı optik yakalama ve toplam iç yansıma floresan mikroskobu kullanarak içlerinde uygulanan kuvvetleri doğrudan ölçmek için bir protokol sunuyoruz. Bu tahlil, aktif mikrotübül ağları içindeki protein toplulukları tarafından üretilen kuvvetlerin ve yer değiştirmelerin nano ölçekte ölçülmesine izin verir.

Yeniden yapılandırılmış aktif mikrotübül demetleri içindeki kuvvetleri doğrudan ölçme

Bu protokol, emülsiyonların enzimatik sindirimi sırasında damlacıklar arası kuvvetleri gerçek zamanlı olarak ölçmek için çift tuzaklı optik cımbız kullanır. Gıda bilimi ve farmasötik uygulamaları ile emülsiyon stabilitesi ve damlacık dinamiğinin incelenmesini kolaylaştırır.

Enzimatik parçalanma sırasında emülsiyon damlacıkları arasında gerçek zamanlı kuvvet ölçümü

Öğrenin polimer fırçaların hazırlanması ve sürtünme kuvveti mikroskobisi ölçümlerini. PMMA ve PNIPAM kullanarak immiscible sistemlerde sürtünmeyi %1'e indirgeyen bu yöntem, yüzey etkileşimleri araştırmalarında kritik avantajlar sunar.

Polimer Fırçalar Karşı karışmayan hazırlanması ve Sürtünme Kuvvet Mikroskobu Ölçümleri,

Daha fazla video keşfet