Nakładem wydawnictwa IPPT PAN (IPPT Reports 2/2016) ukazała się monografia "Development of a hybrid atomic force microscope and optical tweezers apparatus", której autorami są Krzysztof Zembrzycki, Sylwia Pawłowska, Paweł Nakielski i Filippo Pierini. Pomiary własności mechanicznych i sił w mikro- i nanoskali mają bardzo ważne znaczenie w badaniach dynamiki i oddziaływań materiałów biologicznych i nanostruktur. Mikroskopia sił atomowych (ang. AFM), z uwagi na swoją czułość, jest najczęściej używaną techniką do bezpośredniego pomiaru sił. Jednak z powodu swoich ograniczeń nie jest w stanie mierzyć sił w zakresie femtonewtonów z odpowiednią rozdzielczością. Takie możliwości stwarza metoda optyczna oparta na tzw. szczypcach optycznych (ang. OT). Z drugiej strony, z uwagi na fizyczne ograniczenia tej metody, pomiary charakteryzujące powierzchnie oddziaływujące w niewielkich odległościach, nadal wymagają stosowania mikroskopii sił atomowych. W naszej pracy opisujemy unikalną konstrukcję hybrydową opartą na połączeniu obu technik w jednym systemie. Stworzony system AFM/OT pozwala na bezpośrednie pomiary przemieszczenia oraz siły z bardzo dużą rozdzielczością i dokładnością w obszarze działania sondy AFM. Dodatkowo system został wyposażony w elementy optyczne pozwalające na pobudzanie i detekcję fluorescencji. Wykazujemy, że ten instrument istotnie poprawia zakres i rozdzielczość sił mierzonych za pomocą standardowego mikroskopu AFM, jak również otwiera drogę do prowadzenia eksperymentów z użyciem hybrydowej techniki dwóch sond, mającej wysoki potencjał zastosowań w nanomechanice, badaniach biologicznych i nanomanipulacji. Praca przedstawia szczegóły konstrukcyjne zbudowanych modułów szczypiec optycznych, jak i układ elektroniczny pozwalający na precyzyjne pomiary przemieszczeń obiektów uwięzionych przez szczypce optyczne. W kolejnych rozdziałach jest przedstawiona procedura dostrajania układu optycznego i metodyka kalibracji. W ostatniej części przedstawiamy, na przykładzie pomiaru oddziaływań bliskiego kontaktu dwóch cząstek koloidalnych, potencjał naszego instrumentu do prowadzenia pomiarów z jednoczesnym użyciem techniki dwóch sond (AFM/OT). |