Modi dinamici fuori risonanza

Tapping Mode fuori risonanza (ORT) - WaveMode

Una speciale modalità di funzionamento, denominata modalità ORT (off-resonance tapping), fa oscillare il cantilever a frequenze ben al di sotto della frequenza di risonanza ed è stata inventata nel 1997. Fornisce una modalità di imaging veloce, senza necessità di sintonizzazione dell’oscillazione, stabile e coerente della topografia superficiale. Si tratta di una modalità di funzionamento che è simile alla spettroscopia di forza, anche se più veloce. Il cantilever o il campione viene fatto oscillare con un movimento sinusoidale invece del convenzionale movimento triangolare della spettroscopia. Di conseguenza, non è possibile utilizzare un trigger per fermare il movimento verso il campione come nella spettroscopia di forza ma viene utilizzato un ciclo di feedback più tipico dell'AFM, mantenendo un livello di interazione massima costante durante l'oscillazione della leva. Poiché si tratta di una modalità fuori risonanza, non è necessaria alcuna sintonizzazione del cantilever per trovare un picco di risonanza. La modulazione può essere eseguita da un piezo, ma questo limita la frequenza massima di oscillazione a tipicamente meno di 10kHz. Usando l'eccitazione ORT fototermica (PORT), la frequenza di oscillazione può essere ulteriormente aumentato a livelli superiori a 100kHz. A seconda del campione e della dimensione della scansione, il PORT consente velocità di acquisizione nel numero di linee al secondo a due cifre, che si traduce in un tempo di acquisizione di meno di 30 secondi per una tipica immagine di 256 x 256 pixel utilizzando cantilever convenzionali.

Nella tecnica PORT la deflessione del cantilever nel tempo segue il percorso sinusoidale denotato dalla curva blu. Una volta vicino alla superficie, nella parte inferiore della curva la punta tocca e la deflessione devia dalla forma sinusoidale. La differenza tra la curva bianca e quella blu è proporzionale alla forza sperimentata dalla punta: Dove la curva bianca è più alta di quella blu, è repulsiva, sotto attrattiva. Tracciare questa differenza rispetto alla curva di oscillazione blu permette di ricostruire una curva di forza dall'aspetto convenzionale. In particolare in aria o, con cantilever più rigidi, anche in fluido, quando il cantilever perde il contatto con la superficie eseguirà un movimento oscillatorio smorzato. Nella curva di destra questa oscillazione è omessa per chiarezza del grafico.

La tecnica PORT è disponibile nel DriveAFM ed è denominata WaveMode. Un esempio del vantaggio della qualità delle immagini topografiche fornite da PORT in aria è mostrato di seguito nelle immagini in altezza raccolte sia in WaveMode che in modalità dinamica. La struttura polimerica del campione può essere compressa in modo reversibile dall’interazione fuori risonanza, creando così un'immagine più definita del polimero in modo diretto, mentre le immagini in modalità dinamica alla risonanza mostrano il volume dei polimeri comprese le catene laterali.

Mentre PORT in aria può essere usato per comprimere un campione in modo controllato, in fluido le forze possono essere controllate ad un livello estremamente basso, permettendo di acquisire immagini su campioni delicati che sarebbero spostati se si eseguisse una scansione in risonanza, come i capsidi dei virus o gli agglomerati di DNA assemblati a tripode.

DriveAFM e WaveMode

Il DriveAFM è una piattaforma AFM innovativa: un microscopio a forza atomica (AFM) con architettura a scansione di punta che combina, per la prima volta, diverse capacità in un unico strumento per consentire nuove misurazioni nelle scienze dei materiali e della vita. Il DriveAFM supera i limiti di altri strumenti a scansione di punta e combina risoluzione atomica con una scansione veloce, una rapida spettroscopia di forza e possibilità di ampie aree di scansione, fino a 100 µm. Grazie alle innovazioni di Nanosurf nell'ingegneria del percorso del fascio ottico e nel design dello scanner, la testa di scansione Drive è dotata di attuazione fototermica e motorizzazione completa per prestazioni di ricerca superiori ed è facile da usare e quindi adatta a ricercatori a tutti i livelli di esperienza.

CleanDrive: eccitazione stabile in aria e liquido
Rumore ultra-basso
Scanner ad azionamento diretto: imaging ad alta risoluzione e grande area di scansione
Sistema completamente motorizzato: controllo completo via software
WaveMode per un imaging veloce e affidabile ad alta risoluzione
Modalità di caratterizzazione elettrica e magnetica
Spettroscopia di forza avanzata e PicoBalance