Activitatea A4. Metode avansate de caracterizare a ...tsocm.pub.ro/PERFORM/suportcurs/2015-08-04...

51
POSDRU/159/1.5/S/138963 Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM Activitatea A4. Metode avansate de caracterizare a materialelor. Investigatii morfo-structurale prin Microscopie de Forta Atomica (AFM) Notiuni teoretice Conf.dr.ing. Cătălin ZAHARIA, UPB, Departament Bioresurse si Stiinta Polimerilor UPB, Local Polizu, Corp A, Sala A III.2 04 august 2015

Transcript of Activitatea A4. Metode avansate de caracterizare a ...tsocm.pub.ro/PERFORM/suportcurs/2015-08-04...

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Activitatea A4. Metode avansate de caracterizare a

    materialelor. Investigatii morfo-structurale prin Microscopie

    de Forta Atomica (AFM) – Notiuni teoretice

    Conf.dr.ing. Cătălin ZAHARIA, UPB, Departament Bioresurse si Stiinta Polimerilor

    UPB, Local Polizu, Corp A, Sala A III.2

    04 august 2015

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    TIPURI DE MICROSCOAPE

    Instrument pentru obtinerea unor imagini marite cu o mare rezolutie a detaliilor

    Microscoapele optice si electronice sunt cele mai utilizate

    Microscoape: acustice utilizeaza ultrasunete de inalta frecventa

    Microscoapele cu efect tunel

    Microscoapele de forta, care formeaza imagini dupa felul probei de a resimti

    bombardamentele cu particule. Acestea pot mari de milioane de ori, pentru a reda un

    singur atom.

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    NOTIUNI DE MICROSCOPIE

    Folosirea lentilelor este mentionata inca din perioada Egiptului antic (secolul 6 inainte de

    Hristos).

    Au fost descoperite lentile intr-o pestera sacra din Creta in secolul 5 inainte de Hristos.

    Totusi, aparitia unor lentile care sa corectezele deficientele de citit ale ochiului au aparut

    mult mai tarziu (anul 800 dupa Hristos) – pietre de citit folosite de calugari presbiopici

    (sfere de sticla).

    Folosirea lentilelor s-a accentuat dupa aparitia ochelarilor (Salvino D’Armate din Florenta,

    Italia, 1258-1312) undeva in secolul al XIII-lea.

    Luand in calcul aparita si utilizarea din ce in ce mai mult a lentilelor si ochelarilor, pasul

    pana la descoperirea microscopului era doar o notiune de timp.

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Microscopia optica – a aparut putin dupa anul 1500

    Sacharias Janssen (1580–1638) impreuna cu tatal sau Hans Janssen incep sa desfasoare

    experimente cu diferite lentile introduse in tuburi (tuburile sunt considerate stramosii

    microscopului compus de transmisie si telescopului).

    Primul microscop compus inventat de Sacharias Janssen avea o putere de marire de 3-9 ori.

    Galilelo Galilei utilizeaza telescopul ca un microscop pentru a mari componente ale insectelor

    (1610). In 1624 Galilei a realizat un microscop cu ajutorul caruia ulterior s-au scris lucrari

    despre anatomia insectelor.

    Giovanni Faber a definit termenul de microscop: micron-mic si skopein-a vedea, a privi

    (termenul provine din limba greaca).

    Robert Hooke realizeaza primul microscop compus de interes practic in anul 1675, devenind

    pionierul observatiilor microscopice de precizie. El a observat pori in materialul de tip pluta.

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Ernst Abbe (1840–1905) – un alt pionier in domeniul lentilelor - propune o formula

    matematica denumită Conditia de sinus a lui Abbe”, cu ajutorul careia se putea obtine, in

    cifre, rezolutia maxima posibila a microscopului optic.

    Richard Zsigmondy (1865–1929, Premiul Nobel in Chimie in anul 1925) inventeaza

    ultramicroscopul, instrument cu ajutorul caruia se pot studia obiecte foarte mici – studiul

    miscarii Browniene.

    Frits Zernike (1888–1966, Premiul Nobel in Fizica in 1953) inventeaza microscopul cu

    contrast de faza (1932) – in acest mod de puteau studia materiale biologice incolore sau

    transparente.

    Un alt tip de microscopie optica este cea de baleiaj cu fascicul laser. Aceasta microscopie are

    2 directii principale: microscopia confocală si microscopia in camp apropiat.

    Principiul microscopiei confocale a fost patentat de Marvin Minsky in 1957.

    Comparativ cu microscopia clasica, microscopia confocala permite controlarea adancimii campului,

    elimina sau reduce informaţia de fundal a planului focal (se obtine o claritate mai buna a imaginii), si are

    capacitatea de a colecta sectiuni optice seriale din grosimea materialelor analizate.

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    MISCROCOPIA ELECTRONICA

    Aparitia microscopului electronic este legata de fizicianul Louis de Broglie (1924). Datorita lungimii de

    unda mai mici a electronilor, microscopul electronic furnizeaza o rezolutie mult mai buna decat cele

    optice.

    1931 – Ernst Ruska (1906-1988) construieste prima lentila electronica, iar prin folosirea in serie a mai

    multor asemenea lentile, Ernst Ruska si Max Knoll (1897–1969) construiesc in 1933 primul microscop

    electronic.

    1938 - Manfred von Ardenne (1907–1997) construieste microscopul electronic de transmisie cu baleiaj

    sau Scanning TEM (STEM) si ulterior un microscop electronic universal (M von Ardenne and D.

    Beischer, 1940).

    1981 - Gerd Binnig (1947-, Premiul Nobel in Fizica in 1986) si Heinrich Rohrer (1933-, Premiul Nobel in

    Fizica in 1986) inventeaza la IBM Zurich Research Laboratory microscopul electronic de baleiaj cu efect

    tunel (STM). STM permite furnizarea unor imagini tridimensionale ale suprafetelor pana la nivel atomic.

    Bining a observat pentru prima data un virus iesind dintr-o celula vie.

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Microscop electronic prin transmisie

    TEM

    http://www.nano.pitt.edu/node/237

    Microscop electronic de baleiaj SEM

    http://www.cas.miamioh.edu/~rakovajf/facilities.

    html

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Microscop cu forta atomica AFM

    https://www.kfu.edu.sa/en/Colleges/Science/Dep

    artments/Dep_1/Pages/section_6.aspx

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Microscopul cu forta atomica (AFM)

    1986 - Gerd Binnig alaturi de Christoph Gerber de la IBM Zurich si Calvin Quate de la

    Universitatea Stanford California produc prototipul unui nou tip de scanner, microscopul cu forta

    atomica (AFM).

    AFM permite vizualizarea imaginilor cu un contrast topografic foarte bun si masurarea precisa a

    suprafetelor. Imaginile tridimensionale in AFM sunt obtinute fara o preparare costisitoare a

    probelor ce urmeaza a fi studiate si ofera informatii mult mai complete decat cele bidimensionale

    obtinute din probele taiate transversal.

    1988 - Alfred Cerezo, Terence Godfrey si George Smith aplica un senzor de detectie a pozitiei la un

    microscop cu forta atomica, facand astfel posibila vizualizarea 3D la nivel atomic.

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Fig.1. Monitorizarea fortelor

    si interactiunea varf-proba

    Masoara fortele dintre un varf

    ascutit si suprafata probei la

    distante foarte mici

    Tehnica AFM:

    Moderna

    Precisa

    Simpla

    Eficienta

    Spectaculoasa

    Rezolutie spatiala pana la nivel de atom

    Investigarea morfologiei suprafetelor

    Proprietati locale:

    magnetice

    electrice

    termice

    mecanice

    https://prezi.com/fjfzcax60pgi/atomic-force-microscopy/

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Rezolutia atomica in cazul AFM este obtinuta prin monitorizarea unor forte mici aplicate pe

    suprafata cu ajutorul unui varf subtire montat pe un cantilever flexibil care actioneaza ca un

    arc.

    AFM a fost aplicat pe probe biologice in mediu apos (varf flexibil) la scurt timp dupa

    introducerea sa ca si tehnica multifunctionala si a gasit numeroase aplicatii precum structura

    si functia biomoleculelor.

    AFM

    Reda morfologia suprafetei probelor

    Ofera informatii despre forta de frecare, aderenta

    Masoara proprietatile elastice (rigiditatea) ale probei

    Masoara proprietatilor electrice si magnetice

    Poate sa opereze in diferite medii precum aerul, vid ultra inalt sau lichide

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    COMPONENTE DE BAZA

    varf

    cantilever

    Cantilever flexibil care contine un varf ascutit

    Detector fotodioda

    Laser

    Scanner piezoelectric

    Sistem de feedback

    Fig.2. Sonda AFM Fig.3. Componente AFM

    http://www.lookfordiagnosis.com/mesh_info.php?term=Mi

    croscopy%2C+Atomic+Force&lang=1

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Cand primul microscop a fost inventat (Binning, Quate si Gerber, 1986) un mic diamant lipit la unul din

    capetele unei foite de aur, atingea usor suprafata şi se curba ca raspuns la micile variaţii ale fortei.

    Astazi, exista o gama larga de materiale din care sunt facute cantileverele, cele mai des folosite sunt cele

    din siliciu si nitrura de siliciu.

    Alta componentă importanta a microscopului este scanerul piezoelectric. Functia lui este aceea de a

    misca varful sau proba in directiile x, y, z cu o rezolutie atomica.

    Sonda microscopului cu forta atomica este alcatuita dintr-o lamela sub forma de cruce, alungita si

    elastica, numita cantilever, cu dimensiuni de ordinul zecilor de microni, in capatul careia este plasat un

    ac ascutit, perpendicular pe cantilever.

    Cantileverul este miscat in plan xy si vertical de un sistem de pozitionare piezoelectric, cu precizia in jur

    de 5 nm orizontal si pana la 10 pm vertical. In timp ce acul baleiaza suprafata, miscandu-se in sus si in

    jos odata cu conturul acesteia, o raza laser cade oblic pe partea superioara (puternic reflectatoare) a

    cantileverului si se reflecta catre un senzor alcatuit din doua fotodiode alaturate. Diferenta dintre

    semnalele celor doua diode indica pozitia spotului laser pe senzor si deci pozitia pe verticala a

    cantileverului. Deoarece distanta intre cantilever si detector este de obicei de mii de ori mai mare decit

    lungimea cantileverului, sistemul realizeaza o marire a deplasarii cu un factor de peste 2000, usor de

    masurat.

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    AFM ofera un profil 3D a suprafetelor la scara nanometrica prin masurarea fortelor dintre un

    varf ascutit (

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Principalele forte de interactiune la distante mici sonda-proba sunt interactiunile Van der

    Waals.

    In timpul contactului cu proba, sonda resimte fortele de respingere Van der Waals (modul

    contact) ducand la deviatia varfului.

    In timp ce varful se departeaza de suprafata apar forte de atractie Van der Waals.

    http://www.nanosensors.com/PointProbe-Plus-Non-

    Contact-Tapping-Mode-High-Resonance-Frequency-

    afm-tip-PPP-NCH

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    http://www-old.mpi-

    halle.mpg.de/department2/index.php?id=682&type=98&no_cache=1

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Varf normal Supervarf (super tip) Ultralever

    Varf acoperit cu diamant – suprafete

    foarte dure (constanta k a

    cantileverului mai mare de 200 N/m

    Varf foarte ascutit (suprafete

    plane cu imagini la nivel atomic)

    Varf acoperit cu aur

    (imagini foarte clare)

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Moduri de operare

    1. Mod contact (

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    2. Modul non-contact

    Varful este oscilat la frecventa de rezonanta si amplitudinea

    oscilatiei este mentinuta constanta.

    In modul non-contact fortele ce apar sunt de atractie,

    distanta intre varf si proba fiind ceva mai mare comparativ

    cu modul contact.

    Fig. 5. Mod non-contact - Interactiunea dintre atomii

    individuali ai varfului cantileverului (tip) si cei ai suprafetei,

    unde apar forte de atractie

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    3. Mod intermitent (0.5-2 nm)

    Modul de analiza este similar cu cel de la modul contact, totusi in acest mod cantileverul oscileaza

    la o frecventa de rezonanta. Sonda atinge usor suprafata probei in timpul scanarii.

    Prin mentinerea unei amplitudini constante de oscilatie sunt mentinute interactiunile varf-proba.

    Avantaje: Permite rezolutii ridicate ale probelor care pot fi usor deteriorate in modul contact.

    Folosita pentru probele biologice.

    Dezavantaje: Mai greu de realizat pentru probele in lichid, viteza de scanare mai mica.

    Fig.6. Deviatia cantileverului

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Fig.7. Comparatie intre modul contact si non-contact in tehnica AFM

    http://www.parkafm.com/index.php/park-spm-modes/91-standard-imaging-mode/217-

    true-non-contact-mode

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Fig.8. Imagini AFM cu modul contact in stanga si non-contact in dreapta

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    INFORMATII OBTINUTE PRIN TEHNICA AFM

    1. Masurarea rigiditatii probei. Proprietatile elastice ale probei

    Fig.9. Imagini AFM mod contact pentru cauciuc cu continut de negru de fum (anvelopa)

    Stanga – topografie 2D; dreapta – imagine distributie de faza (FMM- force modulation

    microscopy)

    Diferentierea zonelor mai rigide de cele

    mai elastice

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    2. Evaluarea rugozitatii probei analizate

    AFM este esential pentru masurarea rugozitatii la scara nanometrica.

    Masurarea rugozitatii oricarui tip de suprafata depeide de rezolutia spatiala si verticala a aparatului

    deoarece suprafata reala prezinta rugozitati nano- si micrometrice.

    Chiar si o suprafata de dimensiuni atomice are o rugozitate cuntificabila cu ajutorul unui

    instrument cu rezolutie subangstron precum Cyber AFM important in industria semiconductorilor.

    Factori care afecteaza rezolutia masuratorii:

    1. Zgomotul dat de instrument limiteaza rezolutia verticala (vibratiile macanice si fluctuatiile

    din semnalele electrice). O metoda comuna de cuantificare a zgomotului aparatului este masurarea

    variatiei semnalului AFM in absenta unui semnal real, se seteaza distanta de scanare la zero si se

    raporteaza rugozitatea aparenta.

    2. Raza si uzura varfului afecteaza precizia masuratorii.

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Fig.10. Imagini AFM pentru o membrana pe baza de acetat de celuloza

    Stanga – analiza topografica 3D

    Dreapta – Curbe inaltime-distanta

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Fig.11. Imagini AFM-3D topografie -

    Fibre de celuloza bacteriana cu (jos) si

    fara nanoparticule magnetice (sus)

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    3. Masurarea proprietatilor electrice si conductivitatii – distributia de sarcini electrice

    de pe suprafata probei

    Fig.12. Schema de functionare a unui varf conductiv

    (incarcat negativ sau pozitiv)

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Aplicatiile tehnicii AFM

    Domeniul biologiei

    Mod de operare in lichide - Microscopul de forta atomica poate sa opereze in diferite medii

    precum aerul, vid ultra inalt sau lichide.

    Tehnica este viabila pentru studierea moleculelor biologice individuale.

    Pentru studierea probelor biologice precum celulele, membranele, proteinele, virusii etc. este

    oportun sa se lucreze intr-un mediu lichid pentru pastrarea functionalitatii biomoleculelor.

    Obtinerera unor imagini ale probelor in mediul lor de viata este mai complicate deoarece fortele

    care intervin in masuratorile AFM sunt afectate de forta de atractie hidrodinamica care rezulta din

    frecarea cantileverului cu lichidul inconjurator. Acest fenomen apare mai ales cand viteza sondei

    este sub cativa µm/s. Forta de atractie este dependenta de anumiti factori precum rigiditatea,

    dimensiunile si viteza cantileverului, viscozitatea fluidului si suprafata de separatie varf-proba.

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Folosirea tehnicii AFM in cerceterea biologica (celule, membrane, proteine, virusi, bacterii

    et.) permite examinarea morfologiei si proprietatilor mecanice a probelor biologice in mediul

    lor natural, deoarece mediul lichid permite probelor sa ramana vii in timpul scanarii.

    Un alt avantaj al realizarii scanarii in mediu este eliminarea fortelor capilare, reducerea

    fortelor Van Der Waals de 10 ori si reducerea contaminarii probei.

    Deoarece probele biologice ce contin molecule de obicei se lipesc de varful cantileverului

    cauzand o imagine de slaba rezolutie in lichide calitatea imaginii este foarte mult

    imbunatatita.

    Obtinerea unor imagini a probelor biologice in lichide depinde de tipul de proba (proteine,

    virusi, molecule de ADN, membrane, bacterii etc).

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Fig.13. Imagine in lichid.

    Bacteria Shewanella

    Fig.14. Imagine AFM

    BacteriofagFig.15. Imagine AFM E.

    coli

    Fig. 16. Imagine SEM pentru bacteria Shewanella

    http://www.sysbio.org/capabilities/cellimaging/electron.stm

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Fig. 17. Imagine SEM pentru E. coli inoculata in mar

    Golden

    http://www.ift.org/knowledge-center/read-ift-publications/science-

    reports/scientific-status-summaries/quorum-sensing-in-

    biofilms.aspx

    Fig. 18. Imagine AFM in mod intermitent pentru E.

    coli si B. atropheus

    http://www.biotechniques.com/BiotechniquesJournal/2009/March/

    Chemical-tethering-of-motile-bacteria-to-silicon-

    surfaces/biotechniques-118661.html?pageNum=4

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Fig. 18. Imagine AFM – topografie 3D

    pentru cromozomi umani limfocitari

    (10x10 microni)

    http://usa.jpk.com/human-lymphocyte-

    chromosomes.314.us.html

    Fig. 19. Imagine AFM – topografie 3D pentru cromozomi

    umani (4.6 µm x 10 µm)

    http://www.bioforce.uni-tuebingen.de/en/research.php

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Fig. 20. ImagineAFM pentru un fragment

    de ADN (plasmid DNA)

    http://www.unmc.edu/pharmacy/research/nan

    oimaging/nanoscale-imaging.html

    Fig. 21. ImagineAFM pentru o proteina-

    structuri fibrilare (Aβ42)

    http://lpmv.epfl.ch/page-87040-en.html

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Fig.22. Imagini AFM pentru matase din vierme Bombyx mori si aceeasi matase modificata cu nanoparticule

    magnetice (in mod contact: deflection, topography si 3D topography)

    SF SFSF

    SF/magnetita SF/magnetitaSF/magnetita

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Fig.23. Imagini AFM pentru os fracturat in care se vad si cimentul cu care a fost fixat

    http://hansmalab.physics.ucsb.edu/afmapp.html

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Fig.24. Imagini AFM mod contact celule

    osteosarcom depuse pe suprafete de plastic

    Tesut dermic

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Fig.25. Imagini AFM (topografie si contrast de faza) pentru creier de sobolan

    http://www.surfacesciencewestern.com/highlight-afm-reveals-subcellular-features-for-autism-research/

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    BC BC

    BC/magnetita5% BC/magnetita 5%

    Fig.26. Imagini AFM pentru celuloza bacteriana si compozite celuloza bacteriana cu particule magnetice: mod

    contact - deflection, topography si 3D topography

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    MNP

    MNP

    Fig. 27. Imagini SEM pentru particule magnetita, fibre de

    celuloza si compozite celuloza magnetita

    Fig. 28. Imagini TEM pentru compozite

    celuloza/particule magnetice

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Fig.29. Imagini AFM pe cutii de Al

    acoperite in interior cu strat polimeric

    Imagini deflectie in stanga si distributie de

    faza in dreapta Fig.30. Imagini AFM probe otel carbon

    dupa expunere la abur uscat. In imaginea

    din dreapta se pot vedea mici

    aglomerari/plachete care sunt urme de

    coroziune

    http://www.asmicro.com/Applications/Metals.htm

    Domeniul metalelor

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Nanofire de GaN crescute prin tehnici speciale pentru a putea fi folosite ca varf

    de cantilever in tehnica AFM.

    http://www.nist.gov/pml/div686/manufacturing/gan-nanowires-as-afm-tips.cfm

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Circuite electronice

    Dispozitive electronice cu continut de grafene

    http://materials386.rssing.com/chan-5960918/all_p11.html

    Grafene crescute pe Ru, 150 nmx150 nm, 30 nmx30 nm

    http://www.specs.de/cms/front_content.php?idart=552

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Companii care produc aparate de tip AFM

    Agilent Technologies

    Anasys Instruments

    Asylum Research

    Angstrom Advanced

    Bruker

    JPK Instruments

    NanoScience Technologies

    Novascan

    Park Systems

    La ora actuala exista in literatura peste 20 000 lucrari cu

    subiect investigatii AFM si peste 500 brevete publicate.

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    CONCLUZII

    Fata de alte sisteme de microscopie, microscopul cu forta atomica prezinta urmatoarele avantaje

    esentiale :

    Microscopul cu forta atomica face posibila vizualizarea imaginilor cu un contrast topografic

    extraordinar, pot fi facute masuratori precise de nivel pe suprafata probelor investigate (nu este necesara

    tratarea probelor).

    Imaginile tridimensionale sunt obtinute fara o preparare costisitoare a probelor cu urmeaza a fi studiate

    si ofera informatii mult mai complete, comparativ cu profilele bidiminesionale obtinute din probele

    taiate transversal.

    Microscopul cu forta atomica permite masurarea precisa a pragurilor de inaltime de pe suprafata unei

    probe.

    Spre deosebire de tehnicile SEM de exemplu, AFM nu necesita neparata conditii de vid inalt, probele

    putand fi analizate in aer sau intr-un mediu lichid.

    Un dezavantaj al acestei tehnici poate consta in dimensiunea zonei scanate (suprafata scanata maxim

    150 microni x150 microni) si in viteza relativ mica de scanare ceea ce poate duce la “alunecarea”

    probei din cauza efectului termic (thermal drift).

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Referinte bibliografice:

    1. Allison M. Whited, Paul S. Park, Atomic force microscopy: A multifaceted tools to study

    membrane proteins and their interactions with ligands, Biochimica et Biophysica Acta, 1838, 2014, 56-

    68.

    2. Robert A. Wilson and Heather A. Bullen, Basic Theory Atomic Force Microscopy (AFM),

    Department of Chemistry, Northern Kentucky University, Highland Heights, KY 41099.

    3. Frédéric Eghiaian, Felix Rico, Adai Colom, Ignacio Casuso, Simon Scheuring, High-speed

    atomic force microscopy: Imaging and force spectroscopy, FEBS Letters, 2014.

    4. M. Habibnejad Korayem, H. Jiryaei Sharahi, A. Habibnejad Korayem, Comparison of frequency

    response of atomic force microscopy cantilevers under tip-sample interaction in air and liquids, Scientia

    Iranica B (2012) 19 (1), 106–112

    5. M.H. Korayem, M. Damircheli, The effect of fluid properties and geometrical parameters of

    cantileveron the frequency response of atomic force microscopy, Precision Engineering, 38, (2014),

    pp.321–329

  • POSDRU/159/1.5/S/138963

    Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM

    Referinte bibliografice:

    6. Bozgan M. Istoria Ochelarilor, in Revista. Istorie și Civilizaţie, Nr. 2, Noiembrie 2009, p. 62,.

    http://www. isciv.ro/revista/arhiva/67–istoria-ochelarilor.html.

    7. Binnig G. Nobel Lecture”. Nobelprize.org. 17 Jun 2010 http://nobelprize.org/nobel_prizes/

    physics/laureates/1986/binnig-lecture.html.

    8. Rohrer H. (1986) Nobel Lecture. Nobelprize.org. 17 Jun 2010 http:// nobelprize.org / nobel_prizes /

    physics/laureates / 1986/ rohrer- lecture. html.

    9. Henderson RM, High resolution imaging of biological macromolecules using the atomic force

    microscope, Exp Nephrol, 5 (1997), pp. 453-456

    10. Jing Li, Luiz Ecco, Michele Fedel, Valentina Ermini, Gregory Delmas, Jinshan Pan, In-situ AFM

    and EIS study of a solventborne alkyd coating with nanoclay for corrosion protection of carbon

    steel, Progress in Organic Coatings, Volume 87, October 2015, Pages 179-188

    11. Kozaburo Hayashi, Mayumi Iwata, Stiffness of cancer cells measured with an AFM indentation

    method, Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, Volume 49, September 2015,

    Pages 105-111

    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300944015300138http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300944015300138http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300944015300138http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300944015300138http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300944015300138http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300944015300138http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300944015300138http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300944015300138http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300944015300138http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300944015300138http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300944015300138http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300944015300138http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0300944015300138http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1751616115001587http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1751616115001587