Une introduction au mappage d'IR Nanochemical

Le mappage nanochemical d'IR concerne combiner la microscopie atomique de force et la microscopie d'infrared pour tracer les propriétés chimiques d'un échantillon à un nanoscale.

Saut à :

Mappage compositionnel d

Mappage compositionnel d'AFM-IR des bactéries de streptomyces. Gauche : Image topographique d'AFM des cellules bactériennes. Milieu : Absorption d'AFM-IR à 1650 cm−1, correspondant à la bande I de l'amide Liée à la protéine. Droite : Absorption d'AFM-IR à la bande 1740 cm−1 de carbonyle, indiquant la distribution des vésicules de triglycéride dans les cellules bactériennes. Crédit : A. Dazzi et autres, Paris-Lessive d'Universite, France.

Pourquoi spectroscopie infrarouge ?

Beaucoup d'échantillons absorbent la lumière à une fréquence caractéristique, qui est parfois connue en tant que leur « signature chimique ». La spectroscopie linéaire peut être exécutée utilisant les sources et la radiothérapie de corps noir produites par un synchrotron, alors que la spectroscopie non linéaire est exécutée utilisant des lasers et des lasers pulsés. Ce type de microscopie emploie l'analyse spectrale infrarouge pour réaliser l'identification transversale élevée de définition et de produit chimique de l'échantillon.

D'autres méthodes, telles que la lecture de photon, ont besoin des segments très minces témoin pour réaliser une haute résolution. En outre, il n'y a aucune méthode qui séparent la partie réelle de l'indice de réfraction qui est contribué par la topographie, et d'inhomogénéités de la partie imaginaire de l'absorption optique.

Quel est AFM-IR ?

La microscopie atomique infrarouge de force (AFM-IR) exige l'utilisation de la microscopie atomique commerciale de force. Dans cette méthode, l'échantillon est irradié utilisant un microscope de lecture de photon. Alors l'absorption des rayons infrarouges mène à la dilatation locale de l'échantillon. Cette dilatation est mesurée par la façon dont le bout atomique de microscope de force est optiquement guidé. Car le laser est palpité, la nature de la dilatation est également passagère. Ceci mène au rétablissement d'information concernant la résolution spatiale de l'échantillon, et enregistre la topographie.

Installation expérimentale

Dans cette méthode, l'échantillon est déposé du côté supérieur d'un prisme de sélénium de zinc. Par la suite, un laser d'infrared est à condition que des extensions la surface qui supporte l'échantillon. L'échantillon est maintenu à une cornière de réflexion totale. Ceci évite le chauffage du bout d'AFM dû au laser, et réduit également l'intensité de l'intensité de mouvement propre. Supplémentaire, le bout est enduit d'une couche mince d'or pour éviter l'absorption résiduelle par le bout de la sonde d'AFM.

La lumière d'incident propage par l'échantillon, et ces impulsions courtes sont produites utilisant le laser à électrons libres de « CLIO ». Cette structure a une suite de macro pouls qui ont une fréquence de 25 hertz. Les macro-instruction-pouls se composent de 500 micro-pouls qui sont de 2 picosecondes de distants. La durée d'un macro pouls égale 8 μs, appliquant une énergie d'environ 1 justification militaire. La lumière laser est concentrée sur une remarque sur l'échantillon d'environ 1 millimètre2. Cette région est ainsi limitée pour éviter d'endommager le reste de l'échantillon.

Le bout d'AFM est en contact avec l'échantillon, et l'extension provoquée par la lumière mène à un mouvement dans le bout. Ce fléchissement est surveillé utilisant un laser de diode qui mesure soigneusement la vibration du bout d'AFM. La topographie de l'échantillon est déterminée avec le mappage d'absorption de l'échantillon.

Résolution spatiale accrue

La définition de l'infrared atomique de microscopie de force est moins de 100 nanomètre. Cette définition est limitée par la taille du bout d'AFM, les caractéristiques de l'échantillon, et le rapport de signal-bruit. Un régime typique de diffusion de la chaleur est 1 μm/μs. Connaître ce régime de diffusion par un échantillon amplifie des définitions aussi inférieures que 20-30 nanomètre.

Études de cas du mappage nanochemical d'IR

Le mappage nanochmical d'IR a été précédemment employé pour tracer les constituants chimiques de la bactérie d'E.coli, qui est dans la commande du μm 2-6 longtemps, le μm 1-2 au loin, et 500 nanomètre grands. AFM-IR a été employé pour le mappage de topographie et de produit chimique des bactéries. Utilisant cette technique, les scientifiques pouvaient observer des vésicules contenir le polyhydroxybutyrate (PHB) dans une substance pourprée des bactéries appartenant à la famille de Rhodobacter.

De même, cette méthode a été également employée pour tracer l'amide I sur spectralement le mappage homogène mince, virus infectant E.coli. Dans le cas des virus, la majeure partie de son grammage est constituée de l'ADN. Elle a davantage une enveloppe de protéine appelée un capsid, et le virus injecte l'ADN dans les bactéries par son arrière.

Après injection, les répliques de virus à l'intérieur de la cellule infectée que cela mène au rétablissement des capsids neufs. Pour effectuer cette expérience, les virus ont été séchés la première fois et ensuite soumis au procédé du mappage de nano-produit chimique.

Surfaces adjacentes de produit chimique de mappage

Dans des matériaux composites qui sont utilisés dans l'isolation à haute tension, le vieillissement des surfaces adjacentes peut être un problème énorme. En pareil cas, le mappage chimique nano d'IR peut être employé pour tracer les pistes dans des régions dièdres et des glissières enterrées.

Les études suivre cette méthode prouvent que l'oxydation de la résine époxy est associée à la formation des pistes dièdres et c'est préférentiellement présente dans les régions endommagées. Considérant que, la présence du caoutchouc de silicones demeure intact dans tout le matériau pendant que ses spectres demeurent également vieillissement électrique de goujon sans modification.

Propriétés de bout d'AFM

Le plus de haute résolution dans cette méthode peut être mis à jour en mettant à jour l'intégrité du bout atomique de microscopie de force. Dans d'autres méthodes qui concernent le mode de contact ne fournissez pas les moyens d'obtenir des images hautement resolved comme l'usure du bout atomique de microscopie de force mène souvent aux dégâts à basse résolution et d'échantillon. Pour contrer ceci, le mode de filetage est employé pour l'AFM qui concerne fileter légèrement la surface témoin pour éviter les forces transversales et le d'endommager les échantillons fragiles.

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Last Updated: Jun 3, 2019

Dr. Surat P

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Dr. Surat P

Dr. Surat graduated with a Ph.D. in Cell Biology and Mechanobiology from the Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, India) in 2016. Prior to her Ph.D., Surat studied for a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Zoology, during which she was the recipient of an Indian Academy of Sciences Summer Fellowship to study the proteins involved in AIDs. She produces feature articles on a wide range of topics, such as medical ethics, data manipulation, pseudoscience and superstition, education, and human evolution. She is passionate about science communication and writes articles covering all areas of the life sciences.  

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