Логин:   Пароль:  

Соцсети



Ещё в разделе
Опрос

Как вам наш ресурс ?

Отлично
Хорошо
Удов.
Плохо


Результаты
Все опросы

Партнёры

Прошли испытания перспективного магниторезонансного микроскопа

Совместными усилиями американских физиков из двух университетов – Иллинойского университета в Урбане и Шампейне и Северо-Западного университета – произведена модернизация конструкции магниторезонансного силового микроскопа.
Автор: Роман Галиброда
Написал: Amro Дата: 2012-02-25 01:30
Совместными усилиями американских физиков из двух университетов – Иллинойского университета в Урбане и Шампейне и Северо-Западного университета – произведена модернизация конструкции магниторезонансного силового микроскопа.

Не секрет, что магниторезонансная силовая микроскопия включает в себя преимущества нескольких научных методик исследования и дает возможность получать качественные изображения исследуемых объектов с разрешением примерно 10 нанометров.
Исследование по технологии магниторезонансной силовой микроскопии подразумевает использование механического осциллятора, или кантилевера, который применяется для обнаружения и регистрации небольших магнитных сил, которые соотносятся с наличием некоторого количества магнитных моментов – спинов. Экспериментальный образец можно зафиксировать прямо в осцилляторе, после чего содержащиеся в материале ядра водорода (спины), подвергаясь воздействию созданного градиента магнитного поля, заставляют осциллятор колебаться.

Амплитуда колебания магнитных волн во время проведения научных экспериментов довольно ничтожна и может составлять всего несколько единиц аттоньютонов. Столь высокая чувствительность приборов многократно превосходит возможности медицинского оборудования магниторезонансной томографии, поэтому позволяет заниматься исследованием таких микроскопических объектов, как вирусы. Однако изначально магниторезонансный микроскоп разрабатывался для обеспечения нужд опытов, изучающих одиночные биологические молекулы. Достичь этого до сегодняшнего дня пока никому не удалось.

Чтобы повысить степень чувствительности магниторезонансного силового микроскопа, необходимо, в первую очередь, улучшить параметры осциллятора, который выступает в качестве датчика силы. Идеальным вариантом представляется датчик силы с низкой жесткостью, высокой резонансной частотой и малым затуханием. Подобные требования может удовлетворить лишь осциллятор, имеющий небольшую массу. Для этого американские физики использовали в качестве кантилевера микроскопическую кремниевую проволоку длиной около 15 мкм и диаметром тонкой части 35 нанометров.


Схема эксперимента

Свободно висящий кончик проволоки был покрыт полистиролом, в составе которого присутствует водород. Ввиду невысокой амплитуды колебания проволоки при воздействии на нее магнитного поля возникла необходимость дополнительно изготовить оптический интерферометр. Применив поляризованное излучение, ученым удалось получить схему с довольно высокой чувствительностью и низкой степенью нагрева кремниевой проволоки.

В ходе проведенных экспериментов нанопроволока подводилась к микроскопическому электрическому проводу, который использовался для управления создававшимся радиочастотным магнитным полем и градиентом поля. В результате ученые пришли к выводу, что усовершенствованный кантилевер имеет значительные отличия от ранних версий своих аналогов. Так, его механическая добротность (Q) не очень уменьшается в случае сближения кантилевера с поверхностью. Скорее всего, уменьшение добротности во время возникновения так называемого неконтактного трения уменьшается из-за небольших размеров проволоки в поперечном сечении. Значительно повлиять на результаты опытов могла также и высокая резонансная частота самого кантилевера, которая составляет 780 кГц.

Во время тестирования усовершенствованный микроскоп, оснащенный кантелевером в виде кремниевой проволоки, мог уверенно регистрировать сигналы, среднеквадратичное значение которых составляло до 2,4 аттоньютона. Такая величина на несколько порядков ниже, чем амплитуда сил, измеряемого при помощи обычного атомно-силового микроскопа.

Источник: physics.aps.org


Рейтинг:
Комментарии: (0)

Пока комментариев нет
2006-2015г. © Научно-Образовательный портал "Вся Физика"
Копирование материалов с данного сайта разрешено, при условии наличия ссылки на ресурс "Вся Физика"
Страница создана за 0.047 секунды