АСМ Спектроскопия

ССМ может быть использован не только в качестве инструмента для получения рельефа поверхности, но также и для картирования ряда других характеристик и материальных свойств образца, в частности, зарядовой плотности, адгезии и упругости, а также сил разрыва связей лиганд-рецептор. ССМ может быть использован также в качестве инструмента силовой спектроскопии – для измерений зависимости сил от расстояния. Для колеблющегося кантилевера сила взаимодействия зонд-поверхность может оказывать влияние также и на некоторые другие характеристики - амплитуду, частоту, фазу, добротность и т.д. Соответствующие зависимости этих характеристик от расстояния могут также рассматриваться как спектроскопические данные.

Измерение сил в ССМ производится путем накопления силовых кривых, которые представляют собой зависимости отклонений кантилевера, d_c, от положения образца вдоль z-оси (т.е. по направлению к или от зонда; z – положение пьезосканера). Предполагается простое соотношение (например. Закон Гука) между силой, F, и отклонением кантилевера:

F = - k d_c,

где k – жесткость кантилевера. Некоторые другие силы, включаемые во взаимодействия зонд-образец при подводе и отводе образца представлены на рисунке слева [1]. Используемые определения см. ниже. Интерпретация АСМ силовых кривых практически полностью зависит от установления закономерностей силового взаимодействия, в том числе тех, которые определены с использованием приборов измерения поверхностных сил (surface force apparatus, SFA) [2]. Эти силовые законы описывают силы скорее как функции расстояний зонд-образец (D), чем как функции положения z-сканера. Поэтому, чтобы быть полезными, силовые кривые должны быть преобразованы в описания сил как функций расстояния D, F(D). Однако современные ССМ не обладают возможностью независимого определения D. Вместо этого преобразование к зависимости от D достигается путем вычитания отклонения кантилевера из z-перемещения пьезосканера.