Uma introdução ao traço do IR Nanochemical

O traço nanochemical do IR envolve combinar a microscopia atômica da força e a microscopia infravermelha para traçar as propriedades químicas de uma amostra em um nanoscale.

Faixa clara a:

Traço compositivo de AFM-IR das bactérias dos Streptomyces.

Traço compositivo de AFM-IR das bactérias dos Streptomyces. Esquerda: Imagem topográfica do AFM de pilhas bacterianas. Meio: Absorção de AFM-IR em 1650 cm−1, correspondendo ao amido mim faixa associada com a proteína. Direito: Absorção de AFM-IR na faixa 1740 cm−1 do carbonilo, indicando a distribuição das vesículas do triglyceride dentro das pilhas bacterianas. Crédito: A. Dazzi e outros, Paris-Sul de Universite, França.

Por que espectroscopia infravermelha?

Muitas amostras absorvem a luz em uma freqüência característica, que seja sabida às vezes como sua “assinatura química”. A espectroscopia linear pode ser executada usando as fontes e a radiação do corpo negro geradas por um synchrotron, quando a espectroscopia não-linear for executada usando lasers e lasers pulsados. Este tipo de microscopia usa a análise espectral infravermelha para conseguir a identificação lateral alta da definição e do produto químico da amostra.

Outros métodos, tais como a exploração do fotão, precisam segmentos de amostra muito finos de conseguir uma alta resolução. Também, não há nenhum método que separa a parte real do R.I. que é contribuído pela topografia, e de heterogeneidade da parte imaginária da absorção óptica.

Que é AFM-IR?

A microscopia atômica infravermelha da força (AFM-IR) exige o uso da microscopia atômica comercial da força. Neste método, a amostra é irradiada usando um microscópio de exploração do fotão. Então a absorção das raias infravermelhas conduz à dilatação local da amostra. Esta dilatação é medida por como a ponta atômica do microscópio da força é deflexionada óptica. Porque o laser é pulsado, a natureza da dilatação é igualmente transiente. Isto conduz à geração de informação em relação à definição espacial da amostra, e grava a topografia.

Instalação experimental

Neste método, a amostra é depositada no lado superior de um prisma do selênio do zinco. Subseqüentemente, um laser infravermelho é contanto que alcances a superfície que apoia a amostra. A amostra é mantida em um ângulo de reflexão total. Isto evita o aquecimento da ponta do AFM devido ao laser, e igualmente reduz a intensidade da intensidade do fundo. Adicionalmente, a ponta é revestida com uma camada fina do ouro para evitar a absorção residual pela ponta da ponta de prova do AFM.

A luz de incidente propaga através da amostra, e estes pulsos curtos são produzidos usando o laser de elétron livre de “CLIO”. Esta estrutura tem uma série de pulsos macro que têm uma freqüência de 25 hertz. Os macro-pulsos consistem em 500 micro-pulsos que têm 2 picosegundos separados. A duração de um pulso macro iguala 8 μs, aplicando uma energia de ao redor 1 mJ. O laser é centrado sobre um ponto na amostra de aproximadamente 1 milímetro2. Esta região é limitada assim para evitar danificar o resto da amostra.

A ponta do AFM é em contacto com a amostra, e a expansão causada pela luz conduz a um movimento na ponta. Esta deflexão é monitorada usando um laser do diodo que meça com cuidado a vibração da ponta do AFM. A topografia da amostra é determinada junto com o traço da absorção da amostra.

Definição espacial aumentada

A definição do infravermelho atômico da microscopia da força é menos de 100 nanômetro. Esta definição é limitada pelo tamanho da ponta do AFM, por características da amostra, e por sinal à relação de ruído. Uma taxa típica de difusão do calor é 1 μm/μs. Conhecer esta taxa de difusão através de uma amostra impulsiona as definições tão baixas quanto 20-30 nanômetro.

Estudos de caso do traço nanochemical do IR

O traço nanochmical do IR tem sido usado previamente para traçar os componentes químicos da bactéria de E.coli, que está no pedido do μm 2-6 por muito tempo, o μm 1-2 largamente, e 500 nanômetro altos. AFM-IR foi usado para a topografia e o traço químico das bactérias. Usando esta técnica, os cientistas podiam observar as vesículas conter o polyhydroxybutyrate (PHB) dentro de uma espécie roxa de bactérias que pertencem à família de Rhodobacter.

Similarmente, este método foi usado igualmente traçando o amido mim spectrally no traço homogéneo fino, vírus que contaminam E.coli. No caso dos vírus, a maioria de seu peso é constituído do ADN. Tem mais um envelope da proteína chamado um capsid, e o vírus injecta o ADN nas bactérias através de sua cauda.

Após a injecção, o interior dos replicates do vírus a pilha que contaminada isso conduz à geração de capsids novos. Para executar esta experiência, os vírus foram secados primeiramente e sujeitados então ao processo de traço do nano-produto químico.

Traçando relações químicas

Nos materiais compostos que são usados na isolação de alta tensão, o envelhecimento das relações pode ser um problema enorme. Nesses casos, o traço nano do produto químico do IR pode ser usado para traçar as trilhas em regiões interfacial e nos canais enterrados.

Os estudos que usam este método mostram que a oxidação da resina de cola Epoxy está associada com a formação de trilhas interfacial e esta está preferencial actual nas regiões danificadas. Considerando que, a presença de borracha de silicone permanece inalterada durante todo o material enquanto seus espectros igualmente permanecem envelhecimento elétrico do cargo inalterado.

Propriedades da ponta do AFM

O mais de alta resolução neste método pode ser mantido mantendo a integridade da ponta atômica da microscopia da força. Em outros métodos que envolvem o modo de contacto não forneça meios obter imagens altamente resolved como o uso e desgaste da ponta atômica da microscopia da força conduz frequentemente a dano da baixa definição e da amostra. Para opr este, o modo de batida é usado para o AFM que envolve levemente bater a superfície da amostra para evitar forças laterais e dano às amostras frágeis.

Fontes

Further Reading

Last Updated: Jun 3, 2019

Dr. Surat P

Written by

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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