原子間力顕微鏡(AFM)のアサイラム リサーチ

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blueDriveフォトサーマル励振を使用したPS-PCLポリマーブレンドのAM-FMモジュラスマッピング

マイカ上のポリスチレン(PS)/ポリカプロラクトン(PCL)ポリマー薄膜のAM-FM粘弾性マッピング。 イメージはCypher S AFMのblueDrivフォトサーマル励振の2Hzでとりました。スキャンサイズは5µm (左) および 2µm (右)

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blueDrive-AMFM-PS-PCL-polymer_2.jpg



blueDriveフォトサーマル励振を使用した三元ポリマーブレンドのAM-FMスティフネスマップ

AM-FM粘弾性マッピングモードでイメージングした、3成分ポリマーブレンド(ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン)。イメージはサンプルのスティフネス(剛性)を形状像に重ね合わせたものです。AM-FMイメージングにはCypher S AFMのblueDrive™フォトサーマルカンチレバー励振を使用しました。15µm スキャン。

サンプル提供:Dalia Yablon氏(エクソンモービル戦略研究所研究工学)のご厚意によります。

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blueDrive-AMFM-ternary-polymer-blend_2.jpg



blueDriveフォトサーマル励振およびAMタッピングモードによるカルサイトのイメージング

NanoWorld製ArrowUHF-AuDカンチレバー(f0=850kHz,k=6N/m)を使用し、Cypher S AFMにてblueDriveを使用して、3時間以上にわたってイメージングを行った水中のカルサイト。それぞれスキャン幅80nm,ラインレート8Hzでイメージをとりました。時間経過とともにカルサイト表面の変化が見られます。従来型のピエゾアコースティック励振の使用時には、安定したイメージングを持続させるために、振幅セットポイントの調整をたびたび行う必要がありました。このイメージの変化が、イメージング条件(例えばセットポイントの比率)もしくは探針の形状変化でも起こる可能性があるため、イメージの変化の解釈が困難になっていました。blueDrive使用時には、ドライブ振幅が1%以内で一定に保たれることが分かっているので、イメージの変化が探針の原子のわずかな再配列による結果であると確信できます。

これらのイメージはまた、格子分解能と、単一原子点欠陥を解像する真の原子分解能との違いを明快に説明する好例でもあります。最初のイメージでは、ステップエッジ部が格子間隔に比べてかなり幅広く現れており、点欠陥は見られず格子のみがクリアに解像されていることに注目してください。3時間目のイメージは再びステップエッジ部が幅広になり、不ぞろいにも見え、また点欠陥がクリアに解像されていません。しかしながら、2時間目のイメージングでは、探針先端の原子がより上手い具合に配列していますが、この原子的にシャープであることの証拠は、ステップの変移領域が非常に狭い(格子間隔と同等)ことや、ステップ部から離れたところに現れている非常にクリアに解像された点欠陥の存在の中に見ることができます。一般的に、ステップエッジの近傍で原子スケールのイメージを解釈することは、探針先端の複数の原子が表面と相互作用するために、非常に困難です。非常にシャープな探針では、ステップのこの変移領域は狭くなってはきますが、なくなりはしません。そのため、結晶中で真の単一点欠陥として自信を持って欠陥を見分けることができるのは、ステップから離れたところだけになります。

blueDrive-calcite-atomic-AM_2.jpg



blueDriveフォトサーマル励振およびFMタッピングモードでイメージングした、
カルサイト上のくり返し単一原子点欠陥


NanoWorld製ArrowUHF-AuDカンチレバーを使用し、Cypher ES AFMのblueDriveを使用して溶液中でイメージングしたカルサイト。連続した上方向へのスキャンフレームの中で、ステップエッジから離れた点欠陥を解像する能力は、AFMのイメージング分解能の強力なデモンストレーションになっています。ここでは、blueDriveフォトサーマル励振を周波数変調(FM;frequency-modulat)タッピングモードと共に使用しており、クリーンなカンチレバーの励振が安定した測定にとって重要になっています。イメージサイズは10 x 20nm。

blueDrive-calcite-FM_2.jpg



blueDriveフォトサーマル励振を使用してクリアに解像されたDNAの2重らせん

Olympus製AC40TSカンチレバーを使用し、Cypher S AFMのblueDriveを使用してイメージングしたバッファー中のDNA。DNA2重らせんの主溝および副溝がクリアに解像されています。イメージサイズは120 x 120nm。

blueDrive-DNA-helix_2.jpg



blueDriveフォトサーマル励振を使用してイメージングしたDOPC:DPPC脂質二重層

50:50のDOPCおよびDPPCで構成された脂質二重層をマイカ上に堆積させ、Olympus製AC40カンチレバーでCypher S AFMのblueDriveフォトサーマル励振およびタッピングモードを使用して水中でイメージングを行いました。2048 x 2048ピクセルイメージは3.2Hzラインスキャンレートでとりました。イメージサイズは3µm。

この混合脂質は室温付近の小さな温度変化に敏感であることが知られており、DOPCおよびDPPCの転移温度はそれぞれ-17℃および41℃です。サンプルの構造に影響を及ぼすことのないblueDriveを使用したメージングの性能は、これらの条件下で、ブルーレーザーがサンプルの有意な加熱をしないということの強力な指標になっています。

bluedrive-lipid-bilayer_2.jpg



シリコン上にパターン化されたチタンのコンタクト共振スティフネスマップ

高さ200nmの四角いチタンから成る参照サンプルはシリコン上にパターン化された形状であり、Cypher S AFMのblueDriveフォトサーマル励振を使用して、コンタクト共振粘弾性マッピングモードでイメージングを行いました。表示されているものは較正されたモジュラスデータで、3D形状像に重ね合わせています(Si〜165 GPa, Ti〜110-125 GPa)。スキャンサイズは25µm,スキャンレートは0.5Hz。
サンプル提供:Donna Hurley氏(アメリカ国立標準技術研究所;NIST)のご厚意によります。

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contact-resonance-TiSi-modulus_2.jpg



連続CaCO3成長・エッチング溶液下のカルサイトのスクリュー転位

この動画はCypher ES環境AFMでblueDriveフォトサーマル励振を使用してとりました。

成長およびエッチング溶液の連続フロー(〜3µL/s)下で、清浄なへき開カルサイトサンプルをイメージングしました。成長・エッチング速度をコントロールするために、溶液のpHを変えています。

カンチレバー: Arrow UHF
モード: 水中ACモード
励振: blueDrive 525 kHz
スキャンレート: 19.5 lines/s
スキャンサイズ = 500nm
ポイント/ライン: 256/128
フレーム毎のイメージング時間 = 6.55 秒
プレイバックレート = 52.4X 取得レート

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