研究新发现:AFM悬臂可作为纳米机械传感器!


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1986年发明原子力显微镜(AFM)时,就产生了商业需求。原子力显微镜(AFM)使用尖端非常尖的探针(末端只有几纳米厚)连接到精确灵敏的悬臂和传感器上。由于纳米力学领域的重大进步,使得这些悬臂的制造成为可能。


原子力显微镜的应用


这种精密仪器的引入很快导致它们在更广泛的应用中使用。例如,AFM悬臂已被用作物理和化学测量中的传感器,将力转换为电能以实现高度灵敏的传感器功能。在这种意义上,它们被称为纳米机械传感器。


最近,AFM悬臂已经在生物化学应用中用作纳米机械传感器。2000年,IBM苏黎世研究实验室和巴塞尔大学的瑞士研究人员团队发表了一些发现,证明了纳米机械转导在检测生物分子识别方面的广泛适用性。


AFM悬臂作为纳米机械传感器


在2000年代初期,AFM悬臂梁可以通过用各种化学物质覆盖探针尖端,以测量样品表面的不同化学和生物化学反应而用作化学和生物化学纳米机械传感器。


瑞士研究人员将悬臂用作纳米机械换能器,将蛋白质和DNA表面应力变化中几乎所有无法察觉的力转换为电信号,可由计算机解释。通过仔细监视阵列排列中悬臂之间的差异,该团队能够肯定地识别被检查材料的分子识别信号。


巴塞尔大学研究人员的另一项最新研究指出,AFM悬臂的众多交叉应用,特别是作为纳米机械传感器的应用。再次强调了将悬臂布置成阵列的重要性,以便至少可以将另一个传感器用作主要测量的参考点。


给出的原因包括悬臂的制造可能会出现轻微的偏差或瑕疵。由于需要极高的精度,因此提出了各种方法来确保从用作纳米机械传感器的AFM悬臂中进行准确的测量。例如,确保在高度受控的实验室环境中进行实验。


通过排列多个悬臂,可以从这些纳米机械传感器中提取可靠的信息。它们不仅可以作为原子力显微镜中的局部探针用于表面成像,而且它们还成为用于感测材料的生化,化学和物理特性的有用的纳米机械工具。


因此,近几十年来原子力显微镜的发展对其他研究领域和行业产生了许多连锁反应。这种跨学科的偶然性-随着纳米技术的发展,必然要求纳米技术的快速发展,而这种快速发展的技术成果随后在诸如生物力学等各个领域带来了新的机遇。



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