✖


Jump to content

Инфракрасная наноспектроскопия (AFM-IR)

    Add links
    (Перенаправлено с AFM-IR )
    Атомно-силовой микроскоп с управляющим компьютером.

    AFM-IR ( инфракрасная спектроскопия атомно-силового микроскопа ) или инфракрасная наноспектроскопия — один из семейства методов. [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] которые получены из комбинации двух исходных инструментальных техник. АСМ-ИК сочетает в себе возможности химического анализа инфракрасной спектроскопии и высокое пространственное разрешение сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ). Этот термин впервые был использован для обозначения метода, в котором перестраиваемый лазер на свободных электронах сочетался с атомно-силовым микроскопом (АСМ, разновидность СЗМ), оснащенным острым зондом, который измерял локальное поглощение инфракрасного света образцом с наномасштабным пространственным разрешением. [16] [17] [18]

    Первоначально этот метод требовал, чтобы образец был нанесен на призму, прозрачную для инфракрасного излучения, и имел толщину менее 1 мкм. Эта ранняя установка улучшила пространственное разрешение и чувствительность фототермических методов на основе АСМ с микронов. [7] примерно до 100 нм. [8] [9] [10] [16] [19] [20] Тогда использование современных импульсных оптических параметрических генераторов и квантово-каскадных лазеров в сочетании с верхним освещением позволило исследовать образцы на любой подложке и с повышением чувствительности и пространственного разрешения. В качестве последних достижений было доказано, что АСМ-ИК способен получать химические карты и наномасштабные разрешенные спектры в масштабе одной молекулы из макромолекулярных самосборок и биомолекул диаметром около 10 нм. [18] [17] [21] [22] а также преодолеть ограничения ИК-спектроскопии и измерений в водных жидких средах. [23]

    Регистрируя величину инфракрасного поглощения в зависимости от длины волны или волнового числа , AFM-IR создает спектры инфракрасного поглощения, которые можно использовать для химической характеристики и даже идентификации неизвестных образцов. [12] [15] [24] Регистрация инфракрасного поглощения в зависимости от положения может быть использована для создания карт химического состава, показывающих пространственное распределение различных химических компонентов. Новые расширения оригинальной техники АСМ-ИК. [18] [17] и более ранние методы [1] [2] [3] [4] [6] [7] [24] позволили разработать настольные устройства с нанометровым пространственным разрешением, которые не требуют призмы и могут работать с более толстыми образцами, что значительно повышает простоту использования и расширяет диапазон образцов, которые можно анализировать. AFM-IR достиг латерального пространственного разрешения ок. 10 нм, с чувствительностью до уровня молекулярного монослоя. [25] и отдельные белковые молекулы с молекулярной массой до 400-600 кДа. [18] [17]

    АСМ-ИК связана с такими методами, как рамановская спектроскопия с усилением на зонде (TERS), сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля (SNOM), [26] нано-FTIR и другие методы вибрационного анализа с помощью сканирующей зондовой микроскопии.

    История

    [ редактировать ]

    Ранняя история

    [ редактировать ]
    Атомно-силовой микроскоп внутри FTIR-спектрометра с оптическим интерфейсом

    Самые ранние измерения, сочетающие АСМ с инфракрасной спектроскопией, были выполнены в 1999 году Хаммишем и др . в Ланкастерском университете в Великобритании, [1] в проекте, финансируемом EPSRC, под руководством М. Ридинга и Его Величества Поллока. Отдельно Андерсон из Лаборатории реактивного движения в США провел аналогичное измерение в 2000 году. [2] Обе группы использовали обычный инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье (FTIR), оснащенный широкополосным тепловым источником, излучение фокусировалось вблизи кончика зонда, который контактировал с образцом. Группа Ланкастера получила спектры, обнаружив поглощение инфракрасного излучения с помощью термочувствительного термозонда. Андерсон [2] применил другой подход: использовал обычный датчик АСМ для обнаружения теплового расширения . Он сообщил об интерферограмме , но не о спектре; о первом инфракрасном спектре, полученном таким способом, сообщили Hammache et al . в 2004 году: [6] это стало первым доказательством того, что с помощью этого подхода можно получить спектральную информацию об образце.

    В обоих этих ранних экспериментах использовался широкополосный источник в сочетании с интерферометром; поэтому эти методы можно назвать AFM-FTIR, хотя Hammache et al . ввели более общий термин фототермическая микроспектроскопия или ПТМС. в своей первой статье [1] PTMS имеет различные подгруппы; [27] включая методы измерения температуры [1] [3] [4] [6] [7] [14] [28] измерить тепловое расширение [2] [6] [8] [9] [10] [11] [12] [13] использовать широкополосные источники. [1] [2] [3] [4] [6] [7] использовать лазеры [8] [9] [10] [11] [12] [28] возбудить образец с помощью затухающих волн, [8] [9] [10] [11] [15] осветите образец непосредственно сверху [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [12] [14] [25] [28] и т. д. и различные их комбинации. По сути, все они используют фототермический эффект. Различные комбинации источников, методов, методов обнаружения и методов освещения имеют преимущества для разных приложений. [6] Следует позаботиться о том, чтобы было ясно, какая форма PTMS используется в каждом конкретном случае. В настоящее время не существует общепринятой номенклатуры. Оригинальная методика, получившая название AFM-IR, которая вызывала резонансное движение в зонде с помощью лазера на свободных электронах, была разработана с использованием вышеупомянутых перестановок и приобрела различные формы.

    Новаторские эксперименты Хаммиша и др. и Андерсона имели ограниченное пространственное разрешение из-за термодиффузии — распространения тепла из области, где поглощался инфракрасный свет. Длина термодиффузии (расстояние, на которое распространяется тепло) обратно пропорциональна корню из частоты модуляции. Следовательно, пространственное разрешение, достигнутое с помощью ранних подходов АСМ-ИК, составляло около одного микрона или более из-за низких частот модуляции падающего излучения, создаваемого движением зеркала в интерферометре. Также первыми термощупами были Волластона . проволочные устройства [1] [2] [3] [4] [5] [6] которые изначально были разработаны для микротермического анализа [29] (фактически ПТМС изначально считался одним из семейств микротермических методов. [4] ). Сравнительно большой размер этих зондов также ограничивал пространственное разрешение. Божец и др . [3] и Ридинг и др . [7] использовали тепловые зонды наноразмеров и продемонстрировали более высокое пространственное разрешение. Йе и др. [30] описали термозонд типа МЕМ с пространственным разрешением менее 100 нм, который они использовали для нанотермического анализа. Процесс исследования лазерных источников начался в 2001 году Хаммишем и др. , когда они получили первый спектр с помощью перестраиваемого лазера ( см. « Улучшение разрешения с помощью импульсного лазерного источника »).

    Значительным достижением стало создание Reading et al . в 2001 году [4] пользовательского интерфейса, позволяющего проводить измерения при освещении образца сверху; этот интерфейс фокусировал инфракрасный луч в точку диаметром около 500 мкм, что близко к теоретическому максимуму. [Примечание 1] . Использование освещения сверху вниз или сверху имеет важное преимущество: образцы произвольной толщины можно изучать на произвольных подложках. Во многих случаях это можно сделать без какой-либо подготовки проб. Все последующие эксперименты Хэммиша, Поллока, Ридинга и их коллег проводились с использованием интерфейса этого типа, включая прибор, сконструированный Хиллом и др . для наноразмерной визуализации с использованием импульсного лазера. [12] Работа группы из Университета Ланкастера в сотрудничестве с работниками из Университета Восточной Англии привела к созданию компании Anasys Instruments для использования этой и связанных с ней технологий. [31] ( см. Коммерциализация ).

    Улучшение пространственного разрешения с помощью импульсных лазерных источников

    [ редактировать ]
    Инфракрасный оптический параметрический генератор (ОПО), 1997 г.
    Схема прибора AFM-IR с использованием источника света OPO, в Университете Восточной Англии созданного Хиллом и др. в 2007 году. [12]

    В первой статье об инфракрасном излучении на основе АСМ, написанной Хаммишем и др ., [1] были изложены соответствующие устоявшиеся теоретические соображения, которые предсказывают, что высокое пространственное разрешение может быть достигнуто с использованием быстрых частот модуляции из-за последующего уменьшения длины термодиффузии. По их оценкам, должно быть достижимо пространственное разрешение в диапазоне 20–30 нм. [32] Наиболее доступными источниками, которые могут достигать высоких частот модуляции, являются импульсные лазеры: даже если частота импульсов невелика, прямоугольная форма импульса содержит очень высокие частоты модуляции в пространстве Фурье. В 2001 году Хаммиш и др . использовали настольный перестраиваемый импульсный инфракрасный лазер, известный как оптический параметрический генератор или OPO, и получили первый инфракрасный спектр на основе зонда с помощью импульсного лазера, однако они не сообщили ни о каких изображениях. [24]

    АСМ-ИК-изображение с наномасштабным пространственным разрешением с использованием импульсного лазера было впервые продемонстрировано Дацци и др. [8] в Университете Париж-Юг , Франция. Дацци и его коллеги использовали перестраиваемый по длине волны лазер на свободных электронах на установке CLIO. [Примечание 2] в Орсе, Франция, для создания источника инфракрасного излучения с короткими импульсами. Как и предыдущие работники, [2] [6] они использовали обычный зонд АСМ для измерения теплового расширения, но представили новую оптическую конфигурацию: образец устанавливался на прозрачную для ИК-излучения призму, чтобы его можно было возбуждать затухающей волной. Поглощение образца короткими инфракрасными лазерными импульсами вызывало быстрое тепловое расширение, которое создавало силовой импульс на кончике кантилевера АСМ. Импульс теплового расширения вызывал переходные резонансные колебания кантилевера АСМ-зонда. Это привело к тому, что некоторые исследователи в этой области назвали этот метод фототермическим индуцированным резонансом (PTIR). [10] [24] Некоторые предпочитают термины PTIR или PTMS. [1] [3] [5] [6] [7] к AFM-IR, поскольку этот метод не обязательно ограничивается инфракрасными длинами волн. Амплитуда колебаний кантилевера напрямую связана с количеством инфракрасного излучения, поглощаемого образцом. [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] Измерив амплитуду колебаний кантилевера в зависимости от волнового числа, группа Дацци смогла получить спектры поглощения из наноразмерных областей образца. По сравнению с более ранними работами этот подход улучшил пространственное разрешение, поскольку использование коротких лазерных импульсов сократило длительность импульса теплового расширения до такой степени, что длины термодиффузии могут достигать нанометров, а не микронов.

    Быстрое преобразование Фурье колебаний кантилевера после лазерного импульса; высота характеристического пика измеряет количество инфракрасного света, поглощенного образцом.
    Спектр, полученный в результате измерения АСМ путем изменения длины волны лазера (ниже); он хорошо согласуется с обычным FTIR-спектром (вверху)

    Ключевым преимуществом использования перестраиваемого лазерного источника с узким диапазоном длин волн является способность быстро отображать расположение конкретных химических компонентов на поверхности образца. Чтобы добиться этого, группа Дацци настроила свой лазерный источник на свободных электронах на длину волны, соответствующую молекулярным колебаниям интересующего химического вещества, а затем нанесла на карту амплитуду колебаний кантилевера как функцию положения поперек образца. Они продемонстрировали способность картировать химический состав бактерий E. coli . Они также смогли визуализировать полигидроксибутирата (ПГБ) везикулы внутри Rhodobacter capsulatus. клеток [35] и контролировать эффективность производства PHB клетками.

    В Университете Восточной Англии в Великобритании в рамках проекта, финансируемого EPSRC, под руководством М. Ридинга и С. Мича, Хилла и его коллег. [12] последовал за более ранней работой Reading et al . [4] и Хаммиш и др . [6] и измерили тепловое расширение, используя оптическую конфигурацию, которая освещала образец сверху. [5] в отличие от Дацци и др . который возбудил образец затухающей волной снизу. [8] Хилл также использовал оптический параметрический генератор в качестве источника инфракрасного излучения по методике Хаммиша и др . [24] Эта новая комбинация верхнего освещения, [4] источник ОПО [24] и измерение теплового расширения [2] [6] [8] оказался способным обеспечить наномасштабное пространственное разрешение для инфракрасной визуализации и спектроскопии (на рисунках показана схема аппарата UEA и результаты, полученные с его помощью). Использование Хиллом и его сотрудниками освещения сверху позволило изучить существенно более широкий диапазон образцов, чем это было возможно с использованием техники Дацци. Благодаря использованию настольного ИК-источника и нисходящей подсветки работа Хэммиша, Хилла и их коллег сделала возможным создание первого коммерчески жизнеспособного инфракрасного прибора на основе СЗМ (см. Коммерциализация).

    Широкополосные импульсные лазерные источники

    [ редактировать ]

    Ридинг и др . исследовали использование широкополосного QCL в сочетании с измерениями теплового расширения. [40] Выше обсуждается неспособность тепловых широкополосных источников достичь высокого пространственного разрешения (см. Историю). В этом случае частота модуляции ограничивается скоростью зеркала интерферометра, что, в свою очередь, ограничивает достижимое поперечное пространственное разрешение. При использовании широкополосного ККЛ разрешение ограничивается не скоростью зеркала, а частотой модуляции лазерных импульсов (или других форм сигналов). [1] Преимущество использования широкополосного источника заключается в том, что можно получить изображение, которое содержит весь спектр или часть спектра для каждого пикселя. Это гораздо эффективнее, чем получение изображений на основе одной длины волны. Предварительные результаты Reading et al . [40] показывают, что направление широкополосного ККЛ через интерферометр может дать легко обнаруживаемый отклик от обычного АСМ-зонда, измеряющего тепловое расширение.

    Коммерциализация

    [ редактировать ]
    Лазер на свободных электронах FELIX в Институте физики плазмы FOM Rijnhuizen Nieuwegein , Нидерланды (2010 г.); большой и необычный предмет оборудования

    Методика АСМ-ИК, основанная на импульсном инфракрасном лазерном источнике, была коммерциализирована компанией Anasys Instruments, основанной Ридингом, Хэммишем и Поллоком в Соединенном Королевстве в 2004 году; [31] [41] год спустя была основана дочерняя корпорация в США. Компания Anasys Instruments разработала свой продукт при поддержке Национального института стандартов и технологий и Национального научного фонда . Поскольку лазеры на свободных электронах редки и доступны только в некоторых учреждениях, ключом к созданию коммерческого AFM-IR была замена их более компактным типом инфракрасного источника. Следуя указаниям Хаммиша и др. в 2001 г. [24] и Хилл и др. в 2008 г. [12] В начале 2010 года компания Anasys Instruments представила продукт AFM-IR, в котором используется настольный лазерный источник на основе наносекундного оптического параметрического генератора. [36] Источник OPO позволил осуществить наномасштабную инфракрасную спектроскопию в диапазоне настройки примерно 1000–4000 см. −1 или 2,5-10 мкм.

    Первоначальный продукт требовал, чтобы образцы были установлены на призмах, прозрачных для инфракрасного излучения, при этом инфракрасный свет направлялся снизу, как это было сделано Дацци и др . [Примечание 3] Для наилучшей работы этой схемы освещения требовались тонкие образцы с оптимальной толщиной менее 1 мкм. [24] подготовленный на поверхности призмы. В 2013 году Anasys выпустила прибор AFM-IR, основанный на работе Хилла и др . [12] [28] который поддерживал верхнюю боковую подсветку. «Благодаря устранению необходимости подготовки образцов на призмах, прозрачных для инфракрасного излучения, и ослаблению ограничений на толщину образцов, диапазон образцов, которые можно было изучать, был значительно расширен. Генеральный директор Anasys Instruments признал это достижение, назвав его «захватывающим крупным достижением». в письме, написанном в университет и включенном в окончательный отчет проекта EPSRC EP/C007751/1. [42] Методика UEA стала флагманским продуктом Anasys Instruments.

    [ редактировать ]

    Стоит отметить, что первый инфракрасный спектр, полученный путем измерения теплового расширения с помощью АСМ, был получен Хаммишем и его сотрудниками. [6] без возникновения резонансных движений в кантилевере зонда. В этом раннем примере частота модуляции была слишком низкой для достижения высокого пространственного разрешения, но в принципе нет ничего, что мешало бы измерению теплового расширения на более высоких частотах без анализа или возникновения резонансного поведения. [1] Возможные варианты измерения смещения зонда, а не последующего распространения волн вдоль кантилевера, включают: интерферометрия, сосредоточенная на конце кантилевера, где расположен наконечник, крутильное движение, возникающее в результате смещения зонда (на него будут влиять только движения кантилевера как эффект второго порядка), и использование того факта, что сигнал от нагретого На термозонд сильно влияет положение наконечника относительно поверхности, поэтому это может обеспечить измерение теплового расширения, на которое не сильно влияет резонанс или который не зависит от него. Преимущества нерезонансного метода обнаружения заключаются в том, что можно использовать любую частоту модуляции света, таким образом, информацию о глубине можно получить контролируемым способом (см. ниже), тогда как методы, основанные на резонансе, ограничены гармониками. Метод, основанный на термозонде, предложенный Hammache et al . [1] нашел значительное количество применений. [14] [28]

    Уникальное применение, ставшее возможным благодаря нисходящей подсветке в сочетании с термодатчиком. [4] - это локализованное профилирование глубины, [28] это невозможно ни с использованием Dazzi et al ., ни с использованием Dazzi et al. конфигурация AFM-IR или конфигурация Hill et al . несмотря на то, что последний использует освещение сверху вниз. Получение сканов [4] [43] и изображения [28] Было показано, что с помощью тепловых датчиков можно достичь субдифракционного предельного пространственного разрешения. [4] а разрешение определения границ можно повысить с помощью хемометрических методов. [28] [43]

    Во всех этих примерах получается спектр, охватывающий весь средний ИК-диапазон для каждого пикселя. Это значительно более эффективно, чем измерение поглощения одной длины волны, как в случае с AFM-IR при использовании метода Дацци и др. ал . или Хилл и др . Ридинг и его группа продемонстрировали, как, поскольку термозонды можно нагревать, можно проводить локальный термический анализ. [4] [28] [29] можно комбинировать с фототермической инфракрасной спектроскопией с использованием одного зонда. Таким образом, локальная химическая информация может быть дополнена местными физическими свойствами, такими как температуры плавления и стеклования. [29] Это, в свою очередь, привело к появлению концепции термического наноотбора. [5] [28] где нагретый наконечник выполняет эксперимент по локальному термическому анализу, затем зонд втягивается, принимая при этом фемтограммы [Примечание 4] размягченного материала, прилипшего к кончику. [38] Затем этим материалом можно манипулировать и/или анализировать с помощью фототермической инфракрасной спектроскопии или других методов. [5] [44] [45] [46] [47] Это значительно увеличивает аналитическую мощность этого типа инфракрасного прибора на основе СЗМ, превосходя все, что может быть достигнуто с помощью обычных зондов АСМ, таких как те, которые используются в АСМ-ИК, при использовании Дацци и др . или Хилл и др . версия.

    Методы термозондов до сих пор не достигли наномасштабного пространственного разрешения, которого достигают методы теплового расширения, хотя теоретически это возможно. Для этого необходим надежный термозонд и источник высокой интенсивности. Недавно первые изображения с использованием QCL и теплового зонда были получены Reading et al. [40] Хорошее соотношение сигнал/шум позволило быстро получить изображения, но субмикронное пространственное разрешение не было четко продемонстрировано. Теория предсказывает, что улучшения пространственного разрешения можно достичь, ограничив анализ данных ранней частью теплового отклика на ступенчатое увеличение интенсивности падающего излучения. Таким образом, можно было бы избежать загрязнения измерения соседними областями, т.е. окно измерения можно было бы ограничить подходящей долей времени прохождения тепловой волны (использование Фурье-анализа отклика могло бы дать аналогичный результат, используя высокочастотные компоненты). Этого можно достичь, постукивая по зонду синхронно с лазером. Аналогичным образом, лазеры, обеспечивающие очень быструю модуляцию, могут еще больше уменьшить длину термодиффузии.

    Хотя на сегодняшний день большая часть усилий сосредоточена на измерениях теплового расширения, ситуация может измениться. Недавно стали доступны по-настоящему надежные термозонды. [48] а также доступные по цене компактные QCL, которые можно настраивать в широком диапазоне частот. Следовательно, вскоре может случиться так, что методы термозондов станут столь же широко использоваться, как и методы, основанные на тепловом расширении. В конечном итоге обязательно станут доступны инструменты, которые смогут легко переключаться между режимами и даже комбинировать их с помощью одного зонда, например, один зонд со временем сможет измерять и температуру, и тепловое расширение.

    Недавние улучшения и чувствительность к одиночным молекулам

    [ редактировать ]

    Оригинальные коммерческие инструменты АСМ-ИК требовали, чтобы толщина большинства образцов превышала 50 нм для достижения достаточной чувствительности. Улучшение чувствительности было достигнуто за счет использования специализированных кантилеверных зондов с внутренним резонатором. [49] и методами обработки сигналов на основе вейвлетов. [50] Чувствительность была дополнительно улучшена Lu et al . [25] с использованием квантово-каскадных лазерных источников (ККЛ). Высокая частота повторения QCL позволяет поглощаемому инфракрасному свету непрерывно возбуждать наконечник АСМ с « контактным резонансом ». [Примечание 5] кантилевера АСМ. Этот AFM-IR с усилением резонанса в сочетании с усилением электрического поля от металлических наконечников и подложек привел к демонстрации AFM-IR-спектроскопии и композиционной визуализации пленок столь же тонких, как одиночные самоорганизующиеся монослои. [25] AFM-IR также был интегрирован с другими источниками, включая пикосекундный OPO. [24] предлагая диапазон настройки от 1,55 мкм до 16 мкм (от 6450 см −1 до 625 см −1 ).

    В первоначальной разработке, когда образцы наносились на прозрачные призмы и использовались лазерные источники OPO, чувствительность AFM-IR была ограничена минимальной толщиной образца примерно 50–100 нм, как упоминалось выше. [8] [16] [33] [51] Появление квантово-каскадных лазеров (ККЛ) и использование усиления электромагнитного поля между металлическими зондами и подложками улучшили чувствительность и пространственное разрешение АСМ-ИК вплоть до измерения больших (>0,3 мкм) и плоских (~2–2 мкм) 10 нм) самоорганизующиеся монослои, в которых еще присутствуют сотни молекул. [25] Руджери и др. недавно разработали внерезонансный, маломощный и короткий импульсный АСМ-ИК (ОРС-наноИК), чтобы доказать получение инфракрасных спектров поглощения и химических карт на уровне отдельных молекул, в случае макромолекулярных ансамблей. [17] [22] [21] и крупные белковые молекулы с пространственным разрешением ок. 10 нм. [18]

    Наномасштабная химическая визуализация и картирование

    [ редактировать ]

    Химические карты и спектры с наномасштабным разрешением

    [ редактировать ]

    AFM-IR обеспечивает наномасштабную инфракрасную спектроскопию , [52] т.е. способность получать инфракрасные спектры поглощения из наноразмерных областей образца.

    Картирование химического состава AFM-IR также можно использовать для получения химической визуализации или картирования состава с пространственным разрешением до ~ 10-20 нм. [18] ограничено только радиусом наконечника АСМ. В этом случае перестраиваемый источник инфракрасного излучения излучает одну длину волны, соответствующую определенному молекулярному резонансу, т.е. определенной полосе инфракрасного поглощения. Сопоставляя амплитуду колебаний кантилевера АСМ в зависимости от положения, можно составить карту распределения конкретных химических компонентов. Карты состава могут быть построены для разных полос поглощения, чтобы выявить распределение различных химических веществ.

    Примеры АСМ-ИК-наноспектроскопии
    • АСМ-ИК-наноспектроскопия частиц тонера лазерного принтера, демонстрирующая химический анализ с пространственным разрешением. Частицы тонера обычно представляют собой сложные композиты различных связующих и средств переноса; их можно обнаружить с помощью AFM-IR
      АСМ-ИК-наноспектроскопия лазерного принтера частиц тонера , демонстрирующая химический анализ с пространственным разрешением. Частицы тонера обычно представляют собой сложные композиты различных связующих и средств переноса; их можно обнаружить с помощью AFM-IR
    • Картирование состава бактерий Streptomyces с помощью АСМ-ИК. Слева: топографическое изображение бактериальных клеток АСМ. В центре: поглощение АСМ-ИК при 1650 см-1, соответствующее полосе амида I, связанной с белком. Справа: поглощение АСМ-ИК в карбонильной полосе 1740 см-1, что указывает на распределение триглицеридных везикул внутри бактериальных клеток.
      Картирование состава бактерий Streptomyces с помощью АСМ-ИК . Слева: топографическое изображение бактериальных клеток АСМ. В центре: поглощение АСМ-ИК на длине волны 1650 см. −1 , соответствующий полосе амида I, связанной с белком. Справа: поглощение АСМ-ИК по карбонильной полосе 1740 см-1. −1 , что указывает на распределение триглицеридных везикул внутри бактериальных клеток.

    Дополнительное морфологическое и механическое картирование

    [ редактировать ]
    Дополнительное картирование эластичности посредством одновременных измерений контактного резонанса.

    Метод АСМ-ИК может одновременно обеспечить дополнительные измерения механической жесткости и рассеивания поверхности образца. Когда инфракрасный свет поглощается образцом, возникающее в результате быстрое тепловое расширение возбуждает «контактный резонанс» кантилевера АСМ, т.е. связанный резонанс, возникающий из-за свойств как кантилевера, так и жесткости и демпфирования поверхности образца. В частности, резонансная частота смещается в сторону более высоких частот для более жестких материалов и в сторону более низких частот для более мягких материалов. Кроме того, резонанс становится шире для материалов с большей диссипацией. Эти контактные резонансы широко изучались сообществом АСМ ( см., например, атомно-силовую акустическую микроскопию ). Традиционная АСМ с контактным резонансом требует внешнего привода для возбуждения контактных резонансов кантилевера. В АСМ-ИК эти контактные резонансы автоматически возбуждаются каждый раз, когда образец поглощает инфракрасный импульс. Таким образом, метод АСМ-ИК может измерять поглощение инфракрасного излучения по амплитуде отклика колебаний кантилевера и механическим свойствам образца через частоту контактного резонанса и добротность. [53]

    Приложения

    [ редактировать ]

    Приложения АСМ-ИК включают характеристику белков, [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [54] полимерные композиты , [15] [36] [38] [39] [55] [56] бактерии, [37] [57] [58] [59] клетки, [60] [61] [62] [63] [64] биоминералы, [65] [66] фармацевтические науки, [17] [35] [67] [68] фотоника/наноантенны, [69] [70] [71] [72] топливные элементы, [73] волокна, [39] [74] кожа, [75] волосы, [76] металлические органические каркасы , [77] микрокапельки, [51] самособранные монослои, [25] нанокристаллы, [78] и полупроводники . [79]

    Полимеры

    [ редактировать ]

    Смеси полимеров, композиты, многослойные пленки и волокна. AFM-IR использовался для идентификации и картирования полимерных компонентов в смесях. [39] охарактеризовать интерфейсы в композитах, [80] и даже реконструировать многослойные пленки [15] Кроме того, АСМ-ИК использовался для изучения химического состава проводящих полимеров поли(3][4-этилендиокситиофена) (PEDOT). [56] и инфильтрация пара в волокна полиэтилентерефталата ПЭТ. [74]

    Белковая наука

    [ редактировать ]

    Химические и структурные свойства белков определяют их взаимодействия и, следовательно, их функции в самых разных биохимических процессах. Поскольку Руджери и др. новаторская работа [16] На путях агрегации зезефинового домена атаксина-3, ответственного за спиноцеребеллярную атаксию 3-го типа, наследственное заболевание, связанное с неправильным сворачиванием белков, AFM-IR использовался для характеристики молекулярных конформаций в широком спектре приложений в науках о белках и науках о жизни. [81] Этот подход позволил по-новому взглянуть на механизмы поведения белков и пептидов, связанных с заболеваниями, таких как Aβ42, [17] Хантингтин [21] и ФУС, [53] которые участвуют в возникновении болезней Альцгеймера, Хантингтона и бокового амиотрофического склероза (АЛС). Аналогичным образом АСМ-ИК применялась для изучения функциональных биоматериалов на основе белков. [54]

    Науки о жизни

    [ редактировать ]

    АСМ-ИК использовался для детальной спектроскопической характеристики хромосом. [82] бактерии [59] и клетки [60] с наноразмерным разрешением. Например, при заражении бактерий вирусами. [59] ( Бактериофаги ), а также продукция полигидроксибутиратных (ПГБ) везикул внутри Rhodobacter capsulatus . клеток [58] и триглицериды [46] в бактериях Streptomyces (для применения в биотопливе ). АСМ-ИК также использовался для оценки и картирования содержания минералов, кристалличности, зрелости коллагена и содержания кислых фосфатов посредством логометрического анализа различных полос поглощения в кости. [66] АСМ-ИК также использовался для спектроскопии и химического картирования структурных липидов в коже человека. [75] клетки [60] и волосы [76]

    Топливные элементы

    [ редактировать ]

    AFM-IR использовался для изучения гидратированных мембран Nafion, используемых в качестве сепараторов в топливных элементах . Измерения выявили распределение свободной и ионно-связанной воды на поверхности Нафиона. [73]

    Фотонные наноантенны

    [ редактировать ]

    АСМ-ИК использовался для изучения поверхностного плазмонного резонанса , сильно легированных кремнием в микрочастицах арсенида индия . [79] Золотые резонаторы с разъемным кольцом были изучены для использования в спектроскопии инфракрасного поглощения с улучшенной поверхностью. В этом случае АСМ-ИК использовался для измерения локального усиления поля плазмонных структур (~ 30X) с пространственным разрешением 100 нм. [69] [80]

    Фармацевтические науки

    [ редактировать ]

    АСМ-ИК использовался для изучения смешиваемости и разделения фаз в смесях полимеров лекарственных средств. [67] [68] химический анализ нанокристаллических частиц лекарственного средства диаметром 90 нм, [35] взаимодействие хромосом с химиотерапевтическими препаратами, [82] и амилоидов с фармакологическими подходами к контрастированию нейродегенерации. [17]

    Примечания

    [ редактировать ]
    1. ^ Грэм Поултер, директор по исследованиям Specac Instruments: «Энергия, доступная в оптическом приборе, напрямую связана с произведением площади A любой точки оптической системы, умноженной на телесный угол Ω, заполненный лучом в этой точке. Это произведение AΩ известно как étendue (также называемое «пропускной способностью» или «светимостью») и остается постоянным во всех точках системы при фокусировке луча, скажем, от пятна диаметром 5 мм в типичном FTIR до. Для пятна диаметром 0,5 мм площадь A уменьшается в 100 раз, и, следовательно, телесный угол Ω необходимо увеличить в тот же раз. При освещении чего-либо на плоской поверхности с одной стороны существует физическое ограничение, которое означает. Ом не может превышать π стерадианов (оно освещается полным полушарием). В зависимости от телесного угла исходного луча прибора это сразу же накладывает рабочий предел на минимальный размер пятна, которое можно с пользой получить при фокусировке луча вниз». Поултер спроектировал оптику в интерфейсе, описанном Ридингом. и др . [4]
    2. ^ Центр Laser Infrarouge d'Orsay , Центр инфракрасного лазера Орсе
    3. ^ Схема аналогична схемам ослабленного полного отражения (ATR), используемым в обычной инфракрасной спектроскопии.
    4. ^ Один фемтограмм равен 10 −15 граммы
    5. ^ Контактный резонанс - это резонансная частота колебаний кантилевера АСМ, которая возникает, когда кончик АСМ соприкасается с поверхностью образца. Когда QCL подается синхронно с контактным резонансом, обнаружение теплового расширения образца из-за инфракрасного поглощения усиливается добротностью Q контактного резонанса.

    Ссылки

    [ редактировать ]
    1. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м Хаммиш, А.; Поллок, HM; Ридинг, М.; Клейборн, М.; Тернер, PH; Джукс, К. (1999). «Фототермическая ИК-Фурье-спектроскопия: шаг к ИК-Фурье-микроскопии с разрешением лучше дифракционного предела». Прикладная спектроскопия . 53 (7): 810–815. Бибкод : 1999ApSpe..53..810H . дои : 10.1366/0003702991947379 . S2CID   93359289 .
    2. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Андерсон, М.С. (2000). «Инфракрасная спектроскопия атомно-силовым микроскопом». Прикладная спектроскопия . 54 (3): 349–352. Бибкод : 2000ApSpe..54..349. . дои : 10.1366/0003702001948538 . S2CID   103205691 .
    3. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Хаммиш, А.; Божец, Л.; Конрой, М.; Поллок, HM; Миллс, Г.; Уивер, JMR; Цена, ДМ; Ридинг, М.; Хёрстон, диджей; Песня, М. (2000). «Высоко локализованное термическое, механическое и спектроскопическое исследование полимеров с использованием миниатюрных термозондов». Журнал вакуумной науки и технологий B: Микроэлектроника и нанометровые структуры . 18 (3): 1322–1332. Бибкод : 2000JVSTB..18.1322H . дои : 10.1116/1.591381 . S2CID   55856483 .
    4. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот Ридинг, М.; Цена, ДМ; Гранди, Д.Б.; Смит, Р.М.; Божец, Л.; Конрой, М.; Хаммиш, А.; Поллок, HM (2001). «Микротермический анализ полимеров: современные возможности и перспективы». Макромол. Симп . 167 : 45–62. doi : 10.1002/1521-3900(200103)167:1<45::aid-masy45>3.0.co;2-n .
    5. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Ридинг, М.; Гранди, Д.; Хаммиш, А.; Божец, Л.; Поллок, HM (2002). «Термически поддерживаемый нанообразец и анализ с использованием микро-ИК-спектроскопии и других аналитических методов». Колебательная спектроскопия . 29 (1): 257–260. дои : 10.1016/s0924-2031(01)00185-0 .
    6. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н Хаммиш, А.; Божец, Л.; Поллок, HM; Герман, М.; Ридинг, М. (2004). «Прогресс в ближнепольной фототермической инфракрасной микроспектроскопии». Журнал микроскопии . 213 (2): 129–134. дои : 10.1111/j.1365-2818.2004.01292.x . ПМИД   14731294 . S2CID   38880191 .
    7. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Ридинг, М.; Гранди, Д.; Поллок, HM; Хаммиш, А. (2004). Микротермический анализ с использованием нового термозонда высокого разрешения . Совещание СПМ Соединенного Королевства. Ноттингем.
    8. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Дацци, А.; Празерес, Р.; Глотин Ф.; Ортега, Дж. М. (2005). «Локальная инфракрасная микроспектроскопия с субволновым пространственным разрешением с наконечником атомно-силового микроскопа, используемым в качестве фототермического датчика». Оптические письма . 30 (18): 2388–2390. Бибкод : 2005OptL...30.2388D . дои : 10.1364/OL.30.002388 . ПМИД   16196328 .
    9. ^ Перейти обратно: а б с д и Дацци, А.; Глотин Ф.; Ортега, Дж. М. (сентябрь 2006 г.). «Субволновая инфракрасная спектромикроскопия с использованием АСМ в качестве датчика локального поглощения». Инфракрасная физика и техника . 49 (1–2): 113–121. Бибкод : 2006ИнФТ..49..113Д . doi : 10.1016/j.infrared.2006.01.009 .
    10. ^ Перейти обратно: а б с д и ж Дацци, А.; Празерес, Р.; Глотин Ф.; Ортега, Дж. М. (2007). «Анализ нанохимического картирования, выполненный с помощью акустооптической техники на основе АСМ («AFMIR»)» . Ультрамикроскопия . 107 (12): 1194–1200. дои : 10.1016/j.ultramic.2007.01.018 . ПМИД   17382474 .
    11. ^ Перейти обратно: а б с д Дацци, А. (2008). «Инфракрасная спектроскопия с разрешением менее 100 нанометров и визуализация на основе ближнепольного фототермического метода (PTIR)». В Кнейппе, Дж.; Лэш, П. (ред.). Биомедицинская колебательная спектроскопия . стр. 291–312. дои : 10.1002/9780470283172.ch13 . ISBN  9780470283172 .
    12. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Хилл, Джорджия; Райс, Дж. Х.; Мич, СР; Крейг, Д.; Куо, П.; Водопьянов К.; Ридинг, М. (2009). «Субмикрометровое инфракрасное изображение поверхности с использованием сканирующего зондового микроскопа и лазера с оптическим параметрическим генератором». Оптические письма . 34 (4): 433. Бибкод : 2009OptL...34..431H . дои : 10.1364/OL.34.000431 . ПМИД   19373331 . (опубликовано в Интернете, февраль 2008 г.)
    13. ^ Перейти обратно: а б Водопьянов К.; Хилл, Джорджия; Райс, Дж. Х.; Мич, СР; Крейг, DQM; Чтение, ММ; Дацци, А.; Кьоллер, К.; Пратер, К. (осень 2009 г.). Наноспектроскопия в диапазоне длин волн 2,5-10 микрон с использованием атомно-силового микроскопа . Границы оптики Лазерная наука XXV.
    14. ^ Перейти обратно: а б с д Хаммиш, А.; Божец, Л.; Герман, МЮ; Чалмерс, Дж. М.; Эвералл, Нью-Джерси; Поултер, Г.; Ридинг, М.; Гранди, Д.Б.; Мартин, Флорида; Поллок, HM (2004). «Микроспектроскопия сложных образцов в среднем инфракрасном диапазоне с использованием фототермической микроспектроскопии ближнего поля (ПТМС)». Спектроскопия . 19 (2): 20–42. с опечаткой, 19(5), 14 мая 2004 г.
    15. ^ Перейти обратно: а б с д и Эби, Т.; Гундушарма, У.; Ло, М.; Саагян, К.; Маркотт, К.; Кьоллер, К. (13 июня 2012 г.). «Обратное проектирование полимерных мультислоев с использованием наноразмерной ИК-спектроскопии и термического анализа на основе АСМ». Спектроскопия Европа . 24 (3): 18–21.
    16. ^ Перейти обратно: а б с д и Руджери, Ф.С.; Лонго, Г.; Фаджиано, С.; Липец, Э.; Пасторе, А.; Дитлер, Г. (28 июля 2015 г.). «Инфракрасная наноспектроскопическая характеристика олигомерных и фибриллярных агрегатов во время образования амилоида» . Природные коммуникации . 6 (1): 7831. Бибкод : 2015NatCo...6.7831R . дои : 10.1038/ncomms8831 . ISSN   2041-1723 . ПМЦ   4525161 . ПМИД   26215704 .
    17. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Руджери, Франческо Симоне; Хабчи, Джонни; Чиа, Шон; Хорн, Роберт И.; Вендруколо, Микеле; Ноулз, Туомас П.Дж. (29 января 2021 г.). «Инфракрасная наноспектроскопия выявляет отпечатки молекулярного взаимодействия ингибитора агрегации с отдельными олигомерами Aβ42» . Природные коммуникации . 12 (1): 688. Бибкод : 2021NatCo..12..688R . дои : 10.1038/s41467-020-20782-0 . ISSN   2041-1723 . ПМЦ   7846799 . ПМИД   33514697 .
    18. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Руджери, Франческо Симоне; Маннини, Бенедетта; Шмид, Роман; Вендруколо, Микеле; Ноулз, Туомас П.Дж. (10 июня 2020 г.). «Определение вторичной структуры одной молекулы белков с помощью инфракрасной абсорбционной наноспектроскопии» . Природные коммуникации . 11 (1): 2945. Бибкод : 2020NatCo..11.2945R . дои : 10.1038/s41467-020-16728-1 . ISSN   2041-1723 . ПМЦ   7287102 . ПМИД   32522983 .
    19. ^ Перейти обратно: а б Мюллер, Томас; Симоне Руджери, Франческо; Кулик, Анджей; Шиманович, Ульяна; Мейсон, Томас; Ноулз, Туомас; Дитлер, Джованни (2014). «Наномасштабные инфракрасные спектры с пространственным разрешением от одиночных микрокапель» . Лаборатория на чипе . 14 (7): 1315–1319. arXiv : 1401.8204 . дои : 10.1039/C3LC51219C . ПМИД   24519414 . S2CID   16702240 .
    20. ^ Перейти обратно: а б Руджери, Франческо Симоне; Хабчи, Джонни; Серрета, Андреа; Дитлер, Джованни (2016). «Методы одиночных молекул на основе АСМ: выявление патогенных видов амилоида» . Текущий фармацевтический дизайн . 22 (26): 3950–3970. дои : 10.2174/1381612822666160518141911 . ISSN   1381-6128 . ПМК   5080865 . ПМИД   27189600 .
    21. ^ Перейти обратно: а б с д Руджери, Ф.С.; Вьюег, С.; Цендровска, У.; Лонго, Г.; Чики, А.; Лашуэль, штат Ха; Дитлер, Г. (08 августа 2016 г.). «Наномасштабные исследования связывают зрелость амилоида с возникновением полиглутаминовых заболеваний» . Научные отчеты . 6 (1): 31155. Бибкод : 2016НатСР...631155Р . дои : 10.1038/srep31155 . ISSN   2045-2322 . ПМЦ   4976327 . ПМИД   27499269 .
    22. ^ Перейти обратно: а б с Адамчик, Йозеф; Руджери, Франческо Симоне; Берриман, Джошуа Т.; Чжан, Афанг; Ноулз, Туомас П.Дж.; Мецзенга, Рафаэле (2021). «Эволюция конформации, наномеханика и инфракрасная наноспектроскопия одиночных амилоидных фибрилл, превращающихся в микрокристаллы» . Передовая наука . 8 (2): 2002182. doi : 10.1002/advs.202002182 . ISSN   2198-3844 . ПМЦ   7816722 . ПМИД   33511004 .
    23. ^ Рамер, Георг; Руджери, Франческо Симоне; Левин, Авиад; Ноулз, Туомас П.Дж.; Центроне, Андреа (24 июля 2018 г.). «Определение конформации полипептида с наномасштабным разрешением в воде» . АСУ Нано . 12 (7): 6612–6619. дои : 10.1021/acsnano.8b01425 . ISSN   1936-0851 . ПМИД   29932670 . S2CID   49380687 .
    24. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Божец, Л.; Хаммиш, А.; Поллок, HM; Конрой, М.; Эвералл, Нью-Джерси; Тури, Л. (2001). «Локальная фототермическая инфракрасная спектроскопия с использованием проксимального зонда». Журнал прикладной физики . 90 (10): 5159. Бибкод : 2001JAP....90.5159B . дои : 10.1063/1.1403671 .
    25. ^ Перейти обратно: а б с д и ж Лу, Ф.; Джин, М.; Белкин, М.А. (2014). «Инфракрасная наноспектроскопия с усилением на кончике посредством обнаружения силы молекулярного расширения». Природная фотоника . 8 (4): 307–312. Бибкод : 2014NaPho...8..307L . дои : 10.1038/nphoton.2013.373 . S2CID   14353001 .
    26. ^ Ее Величество Поллок и Д.А. Смит (2002). «Использование зондов ближнего поля для колебательной спектроскопии и фототермической визуализации». В Дж. М. Чалмерсе и PR Гриффитсе (ред.). Справочник по колебательной спектроскопии вып. 2 . стр. 1472–92.
    27. ^ Ф. Л. Мартин и Х. М. Поллок (2010). «Микроспектроскопия как инструмент распознавания наномолекулярных клеточных изменений в биомедицинских исследованиях». В JAV Narlikar и YY Fu (ред.). Оксфордский справочник по нанонауке и технологиям, том. 2 . стр. 285–336.
    28. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Дай, X.; Моффат, Дж.Г.; Вуд, Дж.; Ридинг, М. (апрель 2012 г.). «Термальная сканирующая зондовая микроскопия в разработке фармацевтических препаратов». Обзоры расширенной доставки лекарств . 64 (5): 449–460. дои : 10.1016/j.addr.2011.07.008 . ПМИД   21856345 .
    29. ^ Перейти обратно: а б с Горбунов В.В.; Гранди, Д.; Ридинг, М.; Цукрук, В.В. (2009). «7. Локальный термический анализ на микро- и наномасштабе». Термический анализ полимеров, основы и приложения . Джон Уайли и сыновья.
    30. ^ Джей Йе; М. Ридинг; Н. Гетцен и Г. ван Аш (2007). «Сканирующая термозондовая микроскопия: нанотермический анализ с помощью рамановской микроскопии». Микроскопия и анализ . 21 (2): С5–С8.
    31. ^ Перейти обратно: а б «Пример воздействия (REF3b)» . Структура исследовательского совершенства.
    32. ^ Его Величество Поллок (2011). «На пути к химическому картированию с субмикронным разрешением: спектроскопическое определение межфазных границ в ближнем поле» (PDF) . Форум по материаловедению . 662 : 1–11. doi : 10.4028/www.scientific.net/msf.662.1 . S2CID   43540112 .
    33. ^ Перейти обратно: а б Лахири, Б.; Холланд, Г.; Центрон, А. (4 октября 2012 г.). «Химическая визуализация за пределами дифракционного предела: экспериментальная проверка метода PTIR». Маленький . 9 (3): 439–445. дои : 10.1002/smll.201200788 . ПМИД   23034929 .
    34. ^ Дацци, А.; Глотин Ф.; Карминати, Р. (2010). «Теория инфракрасной наноспектроскопии методом фототермического резонанса». Журнал прикладной физики . 107 (12): 124519–124519–7. Бибкод : 2010JAP...107l4519D . дои : 10.1063/1.3429214 .
    35. ^ Перейти обратно: а б с д Каценмейер, Аксюк В.; Центрон, А. (2013). «Наномасштабная инфракрасная спектроскопия: улучшение спектрального диапазона метода фототермического резонанса» . Аналитическая химия . 85 (4): 1972–1979. дои : 10.1021/ac303620y . ПМИД   23363013 .
    36. ^ Перейти обратно: а б с Фелтс, младший; Кьоллер, К.; Ло, М.; Пратер, CB; Кинг, WP (31 августа 2012 г.). «Инфракрасная спектроскопия нанометрового масштаба гетерогенных полимерных наноструктур, изготовленных методом нанопроизводства на основе наконечников» . АСУ Нано . 6 (9): 8015–8021. дои : 10.1021/nn302620f . ПМИД   22928657 .
    37. ^ Перейти обратно: а б Майет, А.; Дейзе-Бессо, А.; Празерес, Р.; Ортега, Дж. М.; Дацци, А. (2013). «Анализ продукции бактериального полигидроксибутирата методом мультимодальной нановизуализации». Достижения биотехнологии . 31 (3): 369–374. doi : 10.1016/j.biotechadv.2012.05.003 . ПМИД   22634017 .
    38. ^ Перейти обратно: а б с Кьоллер, К.; Пратер, К.; Шетти, Р. (1 ноября 2010 г.). «Характеристика полимеров с использованием наноразмерной инфракрасной спектроскопии». Американская лаборатория . 42 (11).
    39. ^ Перейти обратно: а б с д Дацци; Пратер, CB; Ху, К.; Чейз, Д.Б.; Раболт, Дж. Ф.; Маркотт, К. (2012). «AFM-IR: сочетание атомно-силовой микроскопии и инфракрасной спектроскопии для наномасштабной химической характеристики» . Прикладная спектроскопия . 66 (12): 1365–1384. Бибкод : 2012ApSpe..66.1365D . дои : 10.1366/12-06804 . ПМИД   23231899 .
    40. ^ Перейти обратно: а б с Ридинг, М.; Хаммиш, А.; Поллок, HM; Ранкл, К.; Райс, Дж.; Каппони, С.; Гранди, Д. Два новых метода сканирующей зондовой микроскопии для фототермической ИК-визуализации и спектроскопии . Королевское химическое общество TAC. Кембридж, Великобритания. 30 марта – 1 апреля 2015 г.
    41. ^ «Анасис Инструментс Лимитед» . Проверка компании .
    42. ^ Итоговый отчет по гранту EPSRC EP/C007751/1 (PDF) (Отчет).
    43. ^ Перейти обратно: а б «На пути к химическому картированию с субмикронным разрешением: спектроскопическое определение межфазных границ в ближнем поле. Поллок, Х.М.». Форум материаловедения (662): 1–11. Ноябрь 2010 г.
    44. ^ Дай, X.; Моффат, Дж.Г.; Мэйс, АГ; Ридинг, М.; Крейг, DQM; Белтон, PS; Гранди, Д.Б. (2009). «Аналитическая микроскопия на основе термозонда: термический анализ и фототермическая инфракрасная микроспектроскопия с преобразованием Фурье вместе с термически поддерживаемым наноотбором в сочетании с капиллярным электрофорезом». Аналитическая химия . 81 (16): 6612–9. дои : 10.1021/ac9004869 . ПМИД   20337375 .
    45. ^ Хардинг, Л.; Ци, С.; Хилл, Г.; Ридинг, М.; Крейг, DQM (май 2008 г.). «Развитие микротермического анализа и фототермической микроспектроскопии как новых подходов к исследованию совместимости лекарственных средств и вспомогательных веществ». Международный фармацевтический журнал . 354 (1–2): 149–157. doi : 10.1016/j.ijpharm.2007.11.009 . ПМИД   18162342 . ; 354(1-2)149-5.
    46. ^ Перейти обратно: а б Моффат, Дж.Г.; Мэйс, АГ; Белтон, PS; Крейг, DQM; Ридинг, М. (2009). «Анализ состава металлхелатирующих материалов с использованием ближнепольной инфракрасной микроспектроскопии с фототермическим преобразованием Фурье». Аналитическая химия . 82 (1): 91–7. дои : 10.1021/ac800906t . ПМИД   19957959 .
    47. ^ Дай, X.; Белтон, П.; ДеКоган, Д.; Моффат, Дж.Г.; Ридинг, М. (2011). «Термически индуцированное движение микрочастиц, наблюдаемое на шероховатой поверхности: новое наблюдение и его значение для высокопроизводительного анализа и синтеза». Термохимика Акта . 517 (4): 121–125. дои : 10.1016/j.tca.2011.01.037 .
    48. ^ «Тепловые зонды VertiSense (VTR)» . Appnano.com.
    49. ^ Кьоллер, К.; Фелтс, младший; Кук, Д.; Пратер, CB; Кинг, WP (2010). «Высокочувствительная инфракрасная спектроскопия нанометрового масштаба с использованием микрокантилевера контактного типа с внутренней лопастью резонатора». Нанотехнологии . 21 (18): 185705. Бибкод : 2010Nanot..21r5705K . дои : 10.1088/0957-4484/21/18/185705 . ПМИД   20388971 . S2CID   27042137 . 185705
    50. ^ Чо, Х.; Фелтс, младший; Ю, МФ; Бергман, Луизиана; Вакакис, А.Ф.; Кинг, WP (2013). «Усовершенствованная инфракрасная спектроскопия атомно-силового микроскопа для быстрой химической идентификации в нанометровом масштабе». Нанотехнологии . 24 (44): 444007. Бибкод : 2013Nanot..24R4007C . дои : 10.1088/0957-4484/24/44/444007 . ПМИД   24113150 . S2CID   3857086 . 444007
    51. ^ Перейти обратно: а б Мюллер, Т.; Руджери, Ф.С.; Кулик, Эй Джей; Шиманович, У.; Мейсон, TO; Ноулз, TPJ; Дитлер, Г. (2014). «Наномасштабные инфракрасные спектры с пространственным разрешением от одиночных микрокапель». Лаборатория на чипе . 14 (7): 1315–1319. arXiv : 1401.8204 . дои : 10.1039/C3LC51219C . ПМИД   24519414 . S2CID   16702240 .
    52. ^ Поллок, Хьюберт М.; Казарян, Сергей Георгиевич (2006). «Микроспектроскопия в среднем инфракрасном диапазоне». Энциклопедия аналитической химии . стр. 1–26. дои : 10.1002/9780470027318.a5609.pub2 . ISBN  9780470027318 .
    53. ^ Перейти обратно: а б Камар, Сима; Ван, Гочжэнь; Рэндл, Сюзанна Дж.; Руджери, Франческо Симоне; Варела, Хуан А.; Линь, Джули Цяоджин; Филлипс, Эмма С.; Мияшита, Акинори; Уильямс, Деклан; Стрёль, Флориан; Медоуз, Уильям; Ферри, Родилин; Дардов, Виктория Дж.; Тарталья, Джан Г.; Фаррер, Линдси А.; Камински Ширле, Габриэле С.; Камински, Клеменс Ф.; Холт, Кристин Э.; Фрейзер, Пол Э.; Шмитт-Ульмс, Герольд; Кленерман, Дэвид; Ноулз, Туомас; Вендруколо, Микеле; Святой Георгий-Хислоп, Питер (19 апреля 2018 г.). «Фазовое разделение FUS модулируется молекулярным шапероном и метилированием взаимодействий катиона аргинина-π» . Клетка . 173 (3): 720–734.e15. дои : 10.1016/j.cell.2018.03.056 . ISSN   0092-8674 . ПМЦ   5927716 . ПМИД   29677515 .
    54. ^ Перейти обратно: а б Шен, Йи; Руджери, Франческо Симоне; Виголо, Даниэле; Камада, Аяка; Камар, Сима; Левин, Авиад; Изерман, Кристиана; Альберти, Саймон; Джордж-Хислоп, Питер Ст; Ноулз, Туомас П.Дж. (2020). «Биомолекулярные конденсаты подвергаются обычному сдвигу, опосредованному переходу из жидкого состояния в твердое» . Природные нанотехнологии . 15 (10): 841–847. Бибкод : 2020НатНа..15..841С . дои : 10.1038/s41565-020-0731-4 . ISSN   1748-3395 . ПМК   7116851 . ПМИД   32661370 .
    55. ^ Маркотт, К.; Ло, М.; Кьоллер, К.; Пратер, К.; Нода, И. (2011). «Пространственная дифференциация субмикрометровых доменов в сополимере поли(гидроксиалканоата) с использованием приборов, сочетающих атомно-силовую микроскопию (АСМ) и инфракрасную (ИК) спектроскопию». Прикладная спектроскопия . 65 (10): 1145–1150. Бибкод : 2011ApSpe..65.1145M . дои : 10.1366/11-06341 . ПМИД   21986074 . S2CID   207353084 .
    56. ^ Перейти обратно: а б Гош, С.; Ремита, Х.; Рамос, Л.; Дацци, А.; Дейзе-Бессо, А.; Бонье, П.; Губар, Ф.; Обер, PH; Бриссе, Ф.; Ремита, С. (2014). «Наноструктуры PEDOT, синтезированные в гексагональных мезофазах». Новый химический журнал . 38 (3): 1106–1115. дои : 10.1039/c3nj01349a . S2CID   98578268 .
    57. ^ Дейзе-Бессо, А.; Пратер, CB; Виролле, MJ; Дацци, А. (2014). «Мониторинг накопления триацилглицеринов с помощью инфракрасной спектроскопии на основе атомно-силовой микроскопии у видов Streptomyces для применения в биодизельном топливе». Журнал писем по физической химии . 5 (4): 654–658. дои : 10.1021/jz402393a . ПМИД   26270832 .
    58. ^ Перейти обратно: а б Майет, А.; Дацци, А.; Празерес, Р.; Ортега, Дж. М.; Джайяр, Д. (2010). «Идентификация in situ и визуализация бактериальных полимерных наногранул методом инфракрасной наноспектроскопии». Аналитик . 135 (10): 2540–2545. Бибкод : 2010Ана...135.2540М . дои : 10.1039/c0an00290a . ПМИД   20820491 .
    59. ^ Перейти обратно: а б с Дацци, А.; Празерес, Р.; Глотин Ф.; Ортега, Дж. М.; Аль-Савафта, М.; де Фрутос, М. (2008). «Химическое картирование распространения вирусов в инфицированных бактериях фототермическим методом». Ультрамикроскопия . 108 (7): 635–641. дои : 10.1016/j.ultramic.2007.10.008 . ПМИД   18037564 .
    60. ^ Перейти обратно: а б с Руджери, Франческо С.; Маркотт, Кертис; Динарелли, Симона; Лонго, Джованни; Джирасоле, Марко; Дитлер, Джованни; Ноулз, Туомас П.Дж. (2018). «Идентификация окислительного стресса в эритроцитах с наномасштабным химическим разрешением методом инфракрасной наноспектроскопии» . Международный журнал молекулярных наук . 19 (9): 2582. doi : 10.3390/ijms19092582 . ПМК   6163177 . ПМИД   30200270 . S2CID   52185910 .
    61. ^ Кледе, С.; Ламберт, Ф.; Сандт, К.; Касцакова С.; Унгер, М.; Харт, EM; Пламонт, А.; Сен-Форт, Р.; Дейзе-Бессо, А.; Геруи, З.; Хиршмюль, К.; Лекомт, С.; Дацци, А.; Весьер, А.; Поликар, К. (2013). «Обнаружение производного эстрогена в двух линиях клеток рака молочной железы с использованием одноядерного мультимодального зонда для визуализации (SCoMPI), полученного с помощью панели люминесцентных и вибрационных методов» (PDF) . Аналитик . 138 (19): 5627–5638. Бибкод : 2013Ана...138.5627С . дои : 10.1039/c3an00807j . ПМИД   23897394 .
    62. ^ Поликар, К.; Варн, Дж.Б.; Пламонт, Массачусетс; Клед, С.; Мэйет, К.; Празерес, Р.; Ортега, Дж. М.; Весьер, А.; Дацци, А. (2011). «Субклеточная ИК-визуализация металл-карбонильного фрагмента с использованием фототермически индуцированного резонанса». Angewandte Chemie, международное издание . 123 (4): 890–894. Бибкод : 2011АнгЧ.123..890П . дои : 10.1002/ange.201003161 .
    63. ^ Дацци, А.; Поликар, К. (2011). Чабал, CMPJ (ред.). «Характеристика биоинтерфейса с помощью расширенной ИК-спектроскопии». Эльзевир, Амстердам: 245–278. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
    64. ^ Мэйет, К.; Дацци, А.; Празерес, Р.; Аллот, Ф.; Глотин Ф.; Ортега, Дж. М. (2008). «ИК-спектромикроскопия живых клеток суб100 нм». Оптические письма . 33 (14): 1611–1613. Бибкод : 2008OptL...33.1611M . дои : 10.1364/OL.33.001611 . ПМИД   18628814 .
    65. ^ Маркотт, К.; Ло, М.; Ху, К.; Кьоллер, К.; Боски, А.; Нода, И. (2014). «Использование 2D-корреляционного анализа для улучшения спектральной информации, доступной из спектров АСМ-ИК с высоким пространственным разрешением» . Журнал молекулярной структуры . 1069 : 284–289. Бибкод : 2014JMoSt1069..284M . doi : 10.1016/j.molstruc.2014.01.036 . ПМЦ   4093835 . ПМИД   25024505 .
    66. ^ Перейти обратно: а б Гурио-Арсико, С; Маркотт, К.; Ху, К.; Боски, А. (2014). «Изучение изменений в составе кости с наноразрешением: предварительный отчет» . Кальцифицированная ткань International . 95 (5): 413–418. дои : 10.1007/s00223-014-9909-9 . ПМК   4192085 . ПМИД   25155443 .
    67. ^ Перейти обратно: а б Ван Эрденбру, Б.; Ло, М.; Кьоллер, К.; Маркотт, К.; Тейлор, Л.С. (2012). «Наномасштабная визуализация разделения фаз в средней инфракрасной области спектра в смеси лекарственного средства и полимера» . Журнал фармацевтических наук . 101 (6): 2066–2073. дои : 10.1002/jps.23099 . ПМИД   22388948 .
    68. ^ Перейти обратно: а б Ван Эрденбру, Б.; Ло, М.; Кьоллер, К.; Маркотт, К.; Тейлор, Л.С. (2012). «Наномасштабная оценка в среднем инфракрасном диапазоне свойств смешиваемости смесей декстрана или мальтодекстрина с поли(винилпирролидоном)». Молекулярная фармацевтика . 9 (5): 1459–1469. дои : 10.1021/mp300059z . ПМИД   22483035 .
    69. ^ Перейти обратно: а б Лахири, Б.; Холланд, Г.; Аксюк В.; Центрон, А. (2013). «Наномасштабная визуализация плазмонных горячих точек и темных мод с помощью метода фототермического резонанса». Нано-буквы . 13 (7): 3218–3224. Бибкод : 2013NanoL..13.3218L . дои : 10.1021/nl401284m . ПМИД   23777547 .
    70. ^ Фелтс, младший; Закон, С.; Робертс, CM; Подольский, В.; Вассерман, Д.М.; Кинг, WP (2013). «Ближнепольное инфракрасное поглощение плазмонных полупроводниковых микрочастиц, изученное с помощью инфракрасной спектроскопии атомно-силового микроскопа». Письма по прикладной физике . 102 (15): 152110. Бибкод : 2013ApPhL.102o2110F . дои : 10.1063/1.4802211 .
    71. ^ Катценмейер, AM; Че, Дж.; Касица, Р.; Холланд, Г.; Лахири, Б.; Центрон, А. (2014). «Наномасштабная визуализация и спектроскопия плазмонных мод с помощью метода PTIR» . Передовые оптические материалы . 2 (8): 718–722. дои : 10.1002/adom.201400005 . S2CID   54809198 .
    72. ^ Уэль, Дж.; Соваж, С.; Буко, П.; Дацци, А.; Празерес, Р.; Глотин Ф.; Ортега, Дж. М.; Миард, А.; Леметр, А. (2007). «Сверхслабоабсорбционная микроскопия одиночной полупроводниковой квантовой точки в среднем инфракрасном диапазоне». Письма о физических отзывах . 99 (21): 217404. Бибкод : 2007PhRvL..99u7404H . doi : 10.1103/PhysRevLett.99.217404 . ПМИД   18233255 . 217404
    73. ^ Перейти обратно: а б Аватани, Т.; Мидорикава, Х.; Кодзима, Н.; Йе, Дж.; Маркотт, К. (2013). «Морфология каналов переноса воды и гидрофобных кластеров в Нафионе по данным АСМ-ИК-спектроскопии и визуализации высокого пространственного разрешения». Электрохимические коммуникации . 30 :5–8. дои : 10.1016/j.elecom.2013.01.021 .
    74. ^ Перейти обратно: а б Акылдиз, Гавайи; Ло, М.; Диллон, Э.; Робертс, AT; Эверитт, ХО; Юр, Дж.С. (2014). «Формирование новых фотолюминесцентных гибридных материалов путем последовательной инфильтрации пара в волокна полиэтилентерефталата». Журнал исследования материалов . 29 (23): 2817–2826. Бибкод : 2014JMatR..29.2817A . дои : 10.1557/jmr.2014.333 . S2CID   97838045 .
    75. ^ Перейти обратно: а б Маркотт, К.; Ло, М.; Кьоллер, К.; Доманов Ю.; Балуч, Г.; Луенго, GS (2013). «Наномасштабная инфракрасная (ИК) спектроскопия и визуализация структурных липидов в роговом слое человека с использованием атомно-силового микроскопа для непосредственного обнаружения поглощенного света от перестраиваемого источника ИК-лазера» . Экспериментальная дерматология . 22 (6): 419–421. дои : 10.1111/exd.12144 . ПМИД   23651342 . S2CID   11641941 .
    76. ^ Перейти обратно: а б Маркотт, К.; Ло, М.; Кьоллер, К.; Фиат, Ф.; Багдадли, Н.; Балуч, Г.; Луенго, GS (2014). «Локализация структурных липидов человеческих волос с использованием наномасштабной инфракрасной спектроскопии и визуализации». Прикладная спектроскопия . 68 (5): 564–569. Бибкод : 2014ApSpe..68..564M . дои : 10.1366/13-07328 . ПМИД   25014600 . S2CID   22916551 .
    77. ^ Катценмейер, AM; Каниве, Дж.; Холланд, Г.; Фарруссенг, Д.; Центрон, А. (2014). «Оценка химической гетерогенности на наномасштабе в металлоорганических каркасах со смешанными лигандами с помощью метода PTIR». Angewandte Chemie, международное издание . 53 (11): 2852–2856. дои : 10.1002/anie.201309295 . ПМИД   24615798 .
    78. ^ Розен, Эль; Буонсанти, Р. ; Льордес, А.; Саввел, AM; Миллирон, диджей; Хелмс, бакалавр (2012). «Исключительно мягкое реактивное удаление нативных лигандов с поверхностей нанокристаллов с использованием соли Меервейна». Angewandte Chemie, международное издание . 51 (3): 684–689. дои : 10.1002/anie.201105996 . ПМИД   22147424 .
    79. ^ Перейти обратно: а б Уэль, Дж.; Хомейер, Э.; Соваж, С.; Буко, П.; Дацци, А.; Празерес, Р.; Ортега, Дж. М. (2009). «Средние инфракрасные поглощения измерены с разрешением λ/400 с помощью атомно-силового микроскопа» . Выбирайте Экспресс . 17 (13): 10887–10894. Бибкод : 2009OExpr..1710887H . дои : 10.1364/OE.17.010887 . ПМИД   19550489 .
    80. ^ Перейти обратно: а б «Наномасштабная инфракрасная спектроскопия полимерных композитов», americanlaboratory.com
    81. ^ Куровский Дмитрий; Дацци, Александр; Зеноби, Ренато; Центроне, Андреа (08.06.2020). «Инфракрасная и рамановская химическая визуализация и спектроскопия на наноуровне» . Обзоры химического общества . 49 (11): 3315–3347. дои : 10.1039/C8CS00916C . ISSN   1460-4744 . ПМЦ   7675782 . ПМИД   32424384 .
    82. ^ Перейти обратно: а б Июль, Эвелина; Руджери, Франческо С.; Бенадиба, Карин; Борковская, Анна М.; Коберски, Ян Д.; Мищик, Юстина; Вуд, Бэйден Р.; Дикон, Глен Б.; Кулик, Анджей; Дитлер, Джованни; Квятек, Войцех М. (10 октября 2019 г.). «Инфракрасное наноспектроскопическое картирование одной метафазной хромосомы» . Исследования нуклеиновых кислот . 47 (18):e108. дои : 10.1093/nar/gkz630 . ISSN   1362-4962 . ПМК   6765102 . ПМИД   31562528 .
    [ редактировать ]
    Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Infrared_Nanospectroscopy_(AFM-IR)&oldid=1192510753"
    Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
    Arc.Ask3.Ru
    Номер скриншота №: 9282bd80e129dc8c9911bb3e17d6a753__1703867820
    URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/92/53/9282bd80e129dc8c9911bb3e17d6a753.html
    Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
    Infrared Nanospectroscopy (AFM-IR) - Wikipedia
    Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)