Türkiye'nin en güncel forumlardan olan forumdas.com.tr'de forumda aktif ve katkısı olabilecek kişilerden gönüllü katkıda sağlayabilecek kişiler aranmaktadır.
iltasyazilim
FD Üye
AFM ve Tarihçesi
AFM yüzey topografisini angtrom seviyesinden 100 microna kadar ölçebilen bir metoddur Çok duyarlı cantilever yüzeyi taramasıyla Atomik seviyedeki kuvvetleri (nN)ölçebilir STM ‘in kardeşidir
AFM nin tarihçesi 1986’da yine Binnig, Quate ve Gerber in çalışmalarıyla başlar STM başarısından sonra atomlar arası kuvvetlere duyarlı olabilecek bir yayın gerçekleştirilebileceğini gördüler
İğne ve örnek arasındaki akımın yerine yay ve örnek arasındaki atomik kuvvetlerin geribesleme sinyalı olarak olarak kuullnalıbileceği bir mikroskop geliştirdiler STM den farklı olarak En büyük avantajı örneğin iletken olmasını gerektirmemesidir Bu yüzden biyolojik örneklerin incelenmesinde rahatça kullnılabilir Yüzey işleme ve malzeme problemlerinin çözülmesinde geniş kullanım bulmaktadır
Afm 10 pm çözünürlükte çalışır ve elektron mikroskoplarının aksine hava ve sıvı içinde örneklere bakabilir
AFM’yi IBM ve Stanford üniversitesi çalışmalarında 1 cm2’ye10E+16 bit bit depolayacak bir veri depolama aracı için kullanılıyor
Kullanıldığı Endüstriler:
Elektronik,Telekominikasyon, Biyoloji, Kimya, Otomotiv, UzayHavacılık, ve Enerji
Malzemeler:
Ince ve kalın kaplamalarda, seramikler, kompozitler, camlar, sentetik ve biyolojik membranlar, metaller, polimerler ve yarıiletkenler
Ölçülebilecek özellikler:
Yüzey etkileşim özellikleri, elektriksel yük, manyetiklik hidrofilik özellikler, Nanomekanik özellikler;
Aşınma, adhezyon kapiler davranış, temizleme, korozyon, pürüzlendirme, sürtünme, kayganlaştırma, kaplama ve cilalama
TEORİ ve YAPISI
AFM iğne örnek üzerinde hareket eder ve iğneörnek arasındaki itme ve çekme kuvvetlerini (10e11 – 10e6 Newton) ölçer Iğne cantilever denilen yaya tutturulmuştur Lazer kaynağından gelip cantileverden yansıyan ışın pozisyona duyarlı fotodetektöre gelir Iki fotodiotun sinyalı arasındaki fark lazer spotunun pozisyonunu belirler Bu cantileverin yükseklik bilgisi bilgisayara gönderilip x ve y pozisyonuna karşı kaydedilir STM’de olduğu gibi 3 boyutlu veri kullnılarak topografik grafik görünüm elde edilir
AFM Çalıştırma Yöntemleri:“Contact Mode yöntemi ilk geliştirilen yöntemdir Bu modda cantilever’in ucundaki iğneyle yüzey arasında hafif bir fiziksel dokunma vardır İonik itme başrol oynamaktadır Normal havada cantilever ve yüzeyin temasında örnek yüzeyi nitrojen ve su vaporunun ince bir tabkasıyla kaplıdır Bu yüzey gerilimi yüzünden örnek üzerinde ekstra bir güç oluşturmaktadır Sıvı içinde alınan örneklerde bu olmamakta birlikte sürtünme hatası ortaya çıkmaktadır “Noncontact Mode yönteminde, AFM atomik kuvvetlerinin yardımıyla cantileverin eğilmesinden örneğe dokunmadan topografik görüntüyü oluştururBunun için iğne örnekten 50150 Angstrom uzakta tutulur Bu uzaklıkta prob ve örnek arasında Wan der Waals kuvvetleri etkin olmaya başlayacaktır Bu kuvvetler göreceli olarak zayıf olduğu için iğne saniyede 100 000 defa titreşerek bu etkileşimin saptanmasını kolaylaştırır Bu Yöntemin en büyük avantajı iğnenin hasar görmemesi ve yumuşak materyallerin daha doğru ölçülmesidir “Tapping Mode Cantilever kendi rezonans frekansında osilasyon yapar Bu osilasyon fotodetektör tarafından ölçülür Örneğe yaklaştığı zaman yüzeyle etkilerşim yüzünden enerji kaybederek probun osilasyon şiddeti azalır Geridöngü mekanizması bu şiddeti sabit tutmak için yüzeyin üzerindeki probun yüksekliğini değiştirir Buradan bulunabilcek değişim bize etkileşim miktarı hakkında bilgi verecektir Son iki yöntem düşük kuvvet uygulanması nedeniyle DNA protein komplexleri gibi örnekler için daha uygundur
Cantilever, Fotodetektör, Piezoelektrik Tarayıcı veTip
Cantilever en önemli işi yapan parçalardandır Yaysabiti 0001 ve 100 Nm arasında değişir ve genellikle 100400 mikron uzunlukta ve 055 mikron kalınlıkta silikon veya silikon nitrit kullanılır
Fotodedektör lazer kaynağından yansıyıp gelen ışının pozisyonun belirlenmesini sağlar ve yaklaşık 01 angstromluk değişimleri ölçebilir
Piezoelektrik tarayıcı cantileverin üstün örneği yada, cantileverin altında örneği hareket ettirir X,Y ve Z yönlerinde 05127 mikron çözünürlükte hareket edebilir
Büyük problar küçük yüzey yapılarında (kalın iğneli bir plağın yivlerinde gezememesi gibi) iyi sonuçlar vermemektedir Bu yüzden bilim adamları daha ince problar üzerinde çalışmaktadırCantilever çok esnek ve malzemeye uygun olmalıdır İğneler yeterincesivri olmalıdır İğneörnek pozisyonlaması Yüksek çözünürlükte olmalıdır Güçlü bir geri döngü olmadlıdır Fotodetektör duyarlı olmalıdır Biyolojik Uygulamaları
Şekil : Fare hippocampus’undan yaşayan nöronlar ve glia
AFM nin atomik çözünürlükte görüntü vermesi çok çeşitli örneği her durumda görüntüleyebilme özelliğiyle birleşince biyolojik yapıların incelenmesi konusunda hızla gelişen bir alan yaratmıştırDNA, tek protein, yaşayan hücreler, Kan hücreleri, Antigen –antibody etkileşimi, ligand ve receptor arasındaki bağlanma kuvvetlerini ölçmek mümündür Biyolojik materyallerin yumuşak olması burada bir dezavantajdır Iğne örnek etkileşmesi bazen örneği bozabilmektedir Bu yüzdennonconduct mode bu tür ölçümler için daha uygun olmaktadır Biyolojik ilk uygulama1994 de antigen –antibody etkileşimine bakılması
Biyoloji için en önemli özelliği sıvı içindeki de örneğin özelliklerinin saptanabilmesi
SEM’e göre en önemli üstünlüğü dehidrasyon, sabitleme (fixing), kaplama olmadan inceleme yapılabilmesidir Yaşayan hücrelere ilaç veya ligand ekleyerek hücrenin nasıl davrandığına bakılabilir
alıntıdır(Hacettepe Üniversitesi)
AFM yüzey topografisini angtrom seviyesinden 100 microna kadar ölçebilen bir metoddur Çok duyarlı cantilever yüzeyi taramasıyla Atomik seviyedeki kuvvetleri (nN)ölçebilir STM ‘in kardeşidir
AFM nin tarihçesi 1986’da yine Binnig, Quate ve Gerber in çalışmalarıyla başlar STM başarısından sonra atomlar arası kuvvetlere duyarlı olabilecek bir yayın gerçekleştirilebileceğini gördüler
İğne ve örnek arasındaki akımın yerine yay ve örnek arasındaki atomik kuvvetlerin geribesleme sinyalı olarak olarak kuullnalıbileceği bir mikroskop geliştirdiler STM den farklı olarak En büyük avantajı örneğin iletken olmasını gerektirmemesidir Bu yüzden biyolojik örneklerin incelenmesinde rahatça kullnılabilir Yüzey işleme ve malzeme problemlerinin çözülmesinde geniş kullanım bulmaktadır
Afm 10 pm çözünürlükte çalışır ve elektron mikroskoplarının aksine hava ve sıvı içinde örneklere bakabilir
AFM’yi IBM ve Stanford üniversitesi çalışmalarında 1 cm2’ye10E+16 bit bit depolayacak bir veri depolama aracı için kullanılıyor
Kullanıldığı Endüstriler:
Elektronik,Telekominikasyon, Biyoloji, Kimya, Otomotiv, UzayHavacılık, ve Enerji
Malzemeler:
Ince ve kalın kaplamalarda, seramikler, kompozitler, camlar, sentetik ve biyolojik membranlar, metaller, polimerler ve yarıiletkenler
Ölçülebilecek özellikler:
Yüzey etkileşim özellikleri, elektriksel yük, manyetiklik hidrofilik özellikler, Nanomekanik özellikler;
Aşınma, adhezyon kapiler davranış, temizleme, korozyon, pürüzlendirme, sürtünme, kayganlaştırma, kaplama ve cilalama
TEORİ ve YAPISI
AFM iğne örnek üzerinde hareket eder ve iğneörnek arasındaki itme ve çekme kuvvetlerini (10e11 – 10e6 Newton) ölçer Iğne cantilever denilen yaya tutturulmuştur Lazer kaynağından gelip cantileverden yansıyan ışın pozisyona duyarlı fotodetektöre gelir Iki fotodiotun sinyalı arasındaki fark lazer spotunun pozisyonunu belirler Bu cantileverin yükseklik bilgisi bilgisayara gönderilip x ve y pozisyonuna karşı kaydedilir STM’de olduğu gibi 3 boyutlu veri kullnılarak topografik grafik görünüm elde edilir
AFM Çalıştırma Yöntemleri:“Contact Mode yöntemi ilk geliştirilen yöntemdir Bu modda cantilever’in ucundaki iğneyle yüzey arasında hafif bir fiziksel dokunma vardır İonik itme başrol oynamaktadır Normal havada cantilever ve yüzeyin temasında örnek yüzeyi nitrojen ve su vaporunun ince bir tabkasıyla kaplıdır Bu yüzey gerilimi yüzünden örnek üzerinde ekstra bir güç oluşturmaktadır Sıvı içinde alınan örneklerde bu olmamakta birlikte sürtünme hatası ortaya çıkmaktadır “Noncontact Mode yönteminde, AFM atomik kuvvetlerinin yardımıyla cantileverin eğilmesinden örneğe dokunmadan topografik görüntüyü oluştururBunun için iğne örnekten 50150 Angstrom uzakta tutulur Bu uzaklıkta prob ve örnek arasında Wan der Waals kuvvetleri etkin olmaya başlayacaktır Bu kuvvetler göreceli olarak zayıf olduğu için iğne saniyede 100 000 defa titreşerek bu etkileşimin saptanmasını kolaylaştırır Bu Yöntemin en büyük avantajı iğnenin hasar görmemesi ve yumuşak materyallerin daha doğru ölçülmesidir “Tapping Mode Cantilever kendi rezonans frekansında osilasyon yapar Bu osilasyon fotodetektör tarafından ölçülür Örneğe yaklaştığı zaman yüzeyle etkilerşim yüzünden enerji kaybederek probun osilasyon şiddeti azalır Geridöngü mekanizması bu şiddeti sabit tutmak için yüzeyin üzerindeki probun yüksekliğini değiştirir Buradan bulunabilcek değişim bize etkileşim miktarı hakkında bilgi verecektir Son iki yöntem düşük kuvvet uygulanması nedeniyle DNA protein komplexleri gibi örnekler için daha uygundur
Cantilever, Fotodetektör, Piezoelektrik Tarayıcı veTip
Cantilever en önemli işi yapan parçalardandır Yaysabiti 0001 ve 100 Nm arasında değişir ve genellikle 100400 mikron uzunlukta ve 055 mikron kalınlıkta silikon veya silikon nitrit kullanılır
Fotodedektör lazer kaynağından yansıyıp gelen ışının pozisyonun belirlenmesini sağlar ve yaklaşık 01 angstromluk değişimleri ölçebilir
Piezoelektrik tarayıcı cantileverin üstün örneği yada, cantileverin altında örneği hareket ettirir X,Y ve Z yönlerinde 05127 mikron çözünürlükte hareket edebilir
Büyük problar küçük yüzey yapılarında (kalın iğneli bir plağın yivlerinde gezememesi gibi) iyi sonuçlar vermemektedir Bu yüzden bilim adamları daha ince problar üzerinde çalışmaktadırCantilever çok esnek ve malzemeye uygun olmalıdır İğneler yeterincesivri olmalıdır İğneörnek pozisyonlaması Yüksek çözünürlükte olmalıdır Güçlü bir geri döngü olmadlıdır Fotodetektör duyarlı olmalıdır Biyolojik Uygulamaları
Şekil : Fare hippocampus’undan yaşayan nöronlar ve glia
AFM nin atomik çözünürlükte görüntü vermesi çok çeşitli örneği her durumda görüntüleyebilme özelliğiyle birleşince biyolojik yapıların incelenmesi konusunda hızla gelişen bir alan yaratmıştırDNA, tek protein, yaşayan hücreler, Kan hücreleri, Antigen –antibody etkileşimi, ligand ve receptor arasındaki bağlanma kuvvetlerini ölçmek mümündür Biyolojik materyallerin yumuşak olması burada bir dezavantajdır Iğne örnek etkileşmesi bazen örneği bozabilmektedir Bu yüzdennonconduct mode bu tür ölçümler için daha uygun olmaktadır Biyolojik ilk uygulama1994 de antigen –antibody etkileşimine bakılması
Biyoloji için en önemli özelliği sıvı içindeki de örneğin özelliklerinin saptanabilmesi
SEM’e göre en önemli üstünlüğü dehidrasyon, sabitleme (fixing), kaplama olmadan inceleme yapılabilmesidir Yaşayan hücrelere ilaç veya ligand ekleyerek hücrenin nasıl davrandığına bakılabilir
alıntıdır(Hacettepe Üniversitesi)
