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新型3D原子力顯微鏡探針:可操作納米級實體,精度超前

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7月27日消息,紐約大學阿布扎比分校GAO級微流體和微設備實驗室 (AMMLab) 的一組研究人員開發了一種新型原子力顯微鏡 (AFM) 探針,它們具有真正的三維形狀,他們稱之為 3DTIP。

AFM 技術使科學家能夠以以前沒有的精度觀察、測量和操作樣品,甚至可以應用于微米和納米級實體。另外,使用單步 3D 打印工藝制造的新 3DTIP 應用領域比硅基探針更廣泛。


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圖片來源:CC0 公共領域



原子力顯微鏡 (AFM) 是一種通過在表面上掃描物理探針來表征樣品的技術,產生令人印象深刻的分辨率,比光學顯微鏡所能達到的分辨率高 1,000 倍。AFM 是包括生物醫學科學在內的許多學科的基本儀器,其應用范圍從表征活細菌和哺乳動物細胞、分析 DNA 分子、實時研究蛋白質以及對分子成像直至亞原子分辨率。


AFM探針由一個末端帶有微型尖部的微型懸臂梁組成,是該技術的核心。它通過吸引力和排斥力來感知和感受樣品表面,就像我們使用指尖一樣,但分辨率低至原子水平。商用 AFM 探針由硅制成,使用微電子行業中典型的傳統半導體制造工藝,受到二維設計和冗長的生產步驟的限制。這些當前很先進的探頭是剛性的、易碎的,并且只能以某些形狀提供。它們不適合探測哺乳動物細胞等軟物質。


在發表在Advanced Science雜志上的論文中,研究人員展示了他們用于生產基于雙光子聚合 3D 打印的下一代 AFM 探針的專有技術。由此產生的 3DTIP 比基于硅的對應物更柔軟,這使得它們更適合 AFM 應用,這些應用涉及與細胞、蛋白質和 DNA 分子的更溫和的相互作用。重要的是,3DTIP 的材料特性使其能夠實現比類似尺寸的普通硅探針快 100 倍以上的掃描速度。因此,3DTIP 可能會為獲取實時捕獲蛋白質、DNA 甚至更小分子的生物活性的視頻打開大門。


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“我們為下一代 AFM 探針開發了一種新技術,采用新材料、改進的設計和生產工藝、新穎的 3D 形狀和定制原型,以實現以應用為中心的 AFM 探針的無縫生產周期,”該項目的負責人,紐約大學機械工程和生物工程副教授 Mohammad Qasaimeh 說:“只需一步即可生成具有創新 3D 設計的定制 AFM 探針,這提供了無限的多學科研究機會。”


“我們的 3DTIP 能夠使用常見的 AFM 模式以及在空氣和液體環境下獲得高分辨率、高速 AFM 成像,”該研究的**作者 AMMLab 和博士后助理 Ayoub Glia 說:“通過聚焦離子束蝕刻和碳納米管內含物對 3DTIP 的尖部進行精煉,大大擴展了它們在高分辨率 AFM 成像中的功能,達到埃級。”


該研究的作者希望 3DTIP 的多功能功能可以將下一代 AFM 尖部帶入常規和GAO級 AFM 應用,并擴大高速 AFM 成像和生物力測量的領域。

原文鏈接:https://www.xianjichina.com/special/detail_513655.html
來源:賢集網
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