Отображение Адгезионных Сил

Соответствующая отводу зонда часть силовой кривой зачастую соответствует кривой подвода, однако чаще наблюдается гистерезис. Наиболее часто тип гистерезиса соответствует определенному виду адгезии, которая проявляется в силовой кривой как изгиб вниз от исходного равновесного состояния. Источник адгезии может варьироваться в зависимости от образца. В идеальном случае взаимодействующей с плоской поверхностью сферы сила адгезии может быть соотнесена с радиусом сферы и поверхностными энергией обеих поверхностей.

В обычных условиях основной источник адгезии связан с формированием капиллярного «мостика» между зондом и образцом. В воздушной атмосфере большинство образцов покрыты адсорбционным слоем воды толщиной в несколько нм, этот водный слой смачивает кончик зонда и формирует «мостик» между зондом и образцом. Для разрыва этого мостика требуется существенная сила, обусловленная преодолением поверхностного натяжения. В жидкости сила адгезии зависит от межфазной поверхностной энергии между зондом и образцом и раствором, изменения раствора приводят к изменению силы адгезии.

Другая форма «адгезии» возникает в случае, когда различные виды «адгезии» возникают когда полимер захвачен между АСМ зондом и подложкой. В этом случае существуют очень отличающиеся «адгезионные» силы, когда происходит отрыв зонда. Обычно эти кривые в начале повторяют кривые подвода вблизи поверхности, однако вдали от поверхности представляют пологий отрицательный изгиб, когда полимер растягивается, пока он не порвется или не оторвется от зонда или подложки, и кантилевер вернется к неизогнутому состоянию. Если несколько молекул полимера прикреплены к зонду и подложке, то может наблюдаться пилообразная картина отрыва индивидуальных молекул. Ссылки на различные типы адгезионных сил см. в [1, 2].

Чтобы быть полезными, силовые кривые должны быть представлены как зависимости силы от расстояния, F(D). Однако общеупотребительные АСМ не обладают возможностью независимого определения D. Вместо этого зависимость от D строится путем вычитания отклонения зонда из z-перемещения сканера.

В некоторых случаях отрыв зонда при обратном движении сканера оказывается резким, и соответствующая сила (сила адгезии) может быть измерена относительно точно.


Соответствующие адгезионные карты обычно строятся выбором наибольшей отрицательной силы детектируемой на кривой отвода в качестве силы адгезии и нанесением этих значений на x–y точку снятия каждой кривой. Могут быть получены несколько типов адгезионных карт, например, пространственное распределение адгезии в системах привитых полимеров. Используя специальные АСМ зонды, модифицированные антителами или лигандами, можно строить карту распределения специфических протеинов на поверхности живых клеток и т.д.

Ссылки

  1. TIBTECH 17, 143 (1999).
  2. Israelashvili, J.N. (1992) Intermolecular and Surface Forces, Academic Press.