Atomerő mikroszkópia

AFM történelem: 1982 – Pásztázó alagúteffektus mikroszkóp (Scanning Tunneling Microscope = STM), Binnig, Rohrer, IBM, Svájc, 1986 – Fizikai Nobel-díj 1986 – Első STM kereskedelmi forgalomban 1986 – Atomerő mikroszkóp (AFM)

A pásztázó alagútmikroszkóp (STM) esetében, a tű és a felület között folyó alagútáramot mérik. Ennek a mikroszkópnak a továbbfejlesztett változata az atomerő-mikroszkóp (AFM), amelyben egy mechanikus rendszer érzékeli az atomi vonzó és taszító kölcsönhatási erőket, a vele összeköttetésben lévő lézeroptikai rendszer jeleiből pedig rekonstruálható a felület atomi mintázata.

Az AFM alapja egy tartókonzolon lévő általában szilikonból, szilikon-nitritból készülő hegy, amely nanométeres nagyságrendbe eső sugarú ívű. A hegy és a felület között ható erők elmozdítják a tartókonzolt, amit általában egy, a konzolvégéről reflektálódó, lézersugárral mérnek. Interferometrikus megfigyelés is lehetséges, valamint a tűre ható erő mérhető piezo kristállyal is.

Ha a felületet konstans magasságra állított tűvel szkennelik, akkor a tű megsértheti azt, beledöfődhet az anyagba. Ezt elkerülendő egyes rendszerekben a vizsgálandó mintát egy piezo kristályos rendszer tartja, ami az oldalirányú szkenner mozgást is biztosítja Egy visszacsatolási rendszerrel beállítható, hogy a tű állandó erővel nyomja a minta felületét. Ilyenkor a piezo kristály feszültségből számítható ki a felület térképe.

Dinamikus üzemmód: a rugólapkát külsőleg rezgetik a rezonancia frekvenciáján vagy ahhoz közeli frekvenciával. A rezgés amplitúdóját, fázisát és a rezonancia frekvenciát a felület-tű között ható erők módosítják. Amplitúdó és frekvencia moduláció, elöbbi esetén a fázis változásból lehet következtetni a különböző anyagokra a felszínen. Nagyon alacsony nyomáson (vákuum) atomi szintű felbontás mindkét esetben.

Vörösvértest AFM felvételek Szódium-klorid kristály atomjai

Az SzBK Biofizikai intézetében végzett AFM-es kutatások Bakteriális fotoszintézis reakció centrum és egyfalú szén nanocső kapcsolatának vizsgálata. Feltételezhető, hogy a nanocső elláthatja egy elektróda szerepét, mert képes lehet a reakció centrumból fotoexcitált elektronokat elvezetni.

Bakteriorodopszin molekuláris mozgásának vizsgálata. Egyfalú szén nanocső reakciócentrumokkal bevonva. Bakteriorodopszin molekuláris mozgásának vizsgálata. Platina bevonatú, elektromos vezető AFM rugólapkát használtak, hogy elektroforézissel bíbormembránt húzzanak egy Halobacterium salinarum-ról a rugólapka alsó részére.

Megvilágítva a bakteriorodopszint, az konformáció változást szenved. A fehérje méret változása erőt fejt ki a AFM rugólapkájára, ami mérthető. A jel nagyságából lehet következtetni a fehérje mozgás magnitúdójára.

Felhasznált irodalom: http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_force_microscope http://www.szbk.u-szeged.hu/ormosgroup/afm/afm.html Dorogi M., Z. Bálint, C. Mikó, B. Vileno, M. Milas, K. Hernádi, L. Forró, G. Váró and L. Nagy. 2006. Stabilization effect of single walled carbon nanotubes on the functioning of photosynthetic reaction centers. Journal of Physical Chemistry B. 110 (43):21473-21479.

Felhasznált irodalom: Bálint Z., A.G. Végh, A. Popescu, M. Dima,C. Ganea and G. Váró. Direct observation of the protein motion during the photochemical reaction cycle of the bacteriorhodopsin. Submitted.