Читать онлайн «Сканирующая зондовая микроскопия биополимеров. Выпуск 1.»

Сканирующая зондовая микроскопия биополимеров ВЗГЛЯД В МИКРОМИР: ОТ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ - ДО ЖИВЫХ КЛЕТОК Сканирующая зондовая микроскопия — это совокупность методов определения с помощью различных микрозондов локальных механических, электрических, магнитных и других свойств поверхности. Результатами измерений этих методов являются, как правило, трехмерные изображения поверхности исследуемых объектов с пространственным разрешением в доли нанометров. Изобретение сканирующего туннельного микроскопа — первого из семейства зондовых микроскопов — оказалось неожиданным даже для подготовленных специалистов. Первый зондовый микроскоп — сканирующий туннельный микроскоп — был изобретен в 1981 г. сотрудниками щвейцарского отделения Исследовательского центра фирмы IBM Гердом Биннигом и Хайнрихом Рорером. Они предприняли попытку конструирования прибора для проведения спектроскопических исследований участков поверхности, размер которых менее 10 нм. В результате эта работа увенчалась созданием уникального микроскопа с возможностью визуализации отдельных атомов. В 1986 г. Г. Биннигу и X. Рореру за изобретение туннельного микроскопа была вручена Нобелевская премия по физике. С помощью туннельного микроскопа можно произвести интересные наблюдения. Например, обнаружить, что атомы кристалла на поверхности имеют другую упаковку, чем в объеме. На поверхности кристалла может происходить перестройка атомов, обусловленная тем, что происходит замыкание свободных связей атомов внешнего слоя кристалла. Такая картина — реконструкция поверхности — характерна для кристаллического кремния и многих других материалов. В экспериментах можно заметить периодические изменения в плотности электронных состояний вблизи моноатомных ступенек или группы атомов. Туннельный микроскоп применяют в научных и практических исследованиях не только для изучения свойств поверхности объектов, но и для целенаправленной модификации поверхности различных материалов. С помощью иглы микроскопа можно осуществлять литографию — нанесение заданного рисунка на поверхность. Яркой демонстрацией метода является Атомная структура поверхности высокоориентированного пиролитического графита. Размер изображения: 17х17х2А3 Плотноупакованная молекулярная структура монослойной пленки стеариновой кислоты, адсорбированной на поверхность графита. Размер изображения: 20x20x5 А3 Атомная структура поверхности природного дисульфида молибдена. Размер изображения: 24x24 А2 Перепад по высоте — 0,5 нА Рис Л Визуализация атомной и молекулярной структуры поверхностей твердых тел методом туннельной микроскопии Наблюдения проведены с помощью сканирующего туннельного микроскопа "Скан-8" (Москва, Центр перспективных технологий) СТМ-изображение поверхности золотой пленки, напыленной на стекло. Размер изображения: 5000x5000x100 А3 СТМ изображение поверхности никелевой пленки, напыленной на стекло. Размер изображения: 3600x3600x34 А3 Рис. 2. СТМ-изображения поверхности металлических пленок Наблюдения проведены с помощью сканирующего туннельного микроскопа "Скан-8" (Москва, Центр перспективных технологий) Рис. 3.