Microscopia de força atômica: diferenças entre revisões
| Linha 57: | Linha 57: | ||
<br /> |
<br /> |
||
===Modo Não-contato:=== |
===Modo Não-contato:=== |
||
Ao aproximar o tip perto o suficiente de sua amostra, surge uma diferença de energia potencial V entre ambas. Essa diferença promove uma força F que leva a deflexão do cantiléver. Essa força F é utilizada como sinal para a imagem e é devida as interações de [[forças de van der Waals| van der Waals]] entre o tip e a amostra.<ref> Springer Handbook of Nanotechnology,Bhushan, B., Ed. Springer ,2004,p.422, isbn=3-540-01218-4 </ref> |
Ao aproximar o tip perto o suficiente de sua amostra, surge uma diferença de energia potencial V entre ambas. Essa diferença promove uma força F que leva a deflexão do cantiléver. Essa força F é utilizada como sinal para a imagem e é devida as interações de [[forças de van der Waals| van der Waals]] entre o tip e a amostra, o cantiléver oscila dentro de um regime repulsivo com a amostgra. <ref> Springer Handbook of Nanotechnology,Bhushan, B., Ed. Springer ,2004,p.422, isbn=3-540-01218-4 </ref> |
||
<br /> |
<br /> |
||
<br /> |
<br /> |
||
| Linha 71: | Linha 71: | ||
===QNM (Quantitive Nanomechanical Measurements)™:=== |
===QNM (Quantitive Nanomechanical Measurements)™:=== |
||
Em uma imagem de Peak Force Tapping é possível fazer essa análise, ao mesmo tempo que o sistema obtém a imagem, também calcula o módulo elástico da amostra, sua adesão, energia de dissipação, deformação além de uma imagem de topografia com uma resolução mais fina. Diferente das imagens de fase, essa técnica mede quantitativamente o módulo da amostra. Isso permite identificar materiais na escala nanométrica comparando seus módulos de bulk.<ref>{{citar web|url=http://www.veeco.com/pdfs/appnotes/quantitative-mechanical-property-mapping-at-the-nanoscale-with-peakforce-qnm-an128-lores.pdf|título=Veeco - Quantitative Mechanical Property Mapping at the Nanoscale with PeakForce QNM (Inglês)|acessodata= 04 de março de 2013|autor=Veeco}}</ref><ref >{{citar web|url=http://mse.ustb.edu.cn/files/pfm/PFM%20Workshop%202010%20Beijing-Chunzeng%20Li%20Veeco.pdf |título=Veeco PeakForce Tapping Mode AFM and Quantitative Nanomechanical Measurements (Inglês)|acessodata= 04 de março de 2013|autor=Veeco}}</ref> |
Em uma imagem de Peak Force Tapping é possível fazer essa análise, ao mesmo tempo que o sistema obtém a imagem, também calcula o módulo elástico da amostra, sua adesão, energia de dissipação, deformação além de uma imagem de topografia com uma resolução mais fina. Diferente das imagens de fase, essa técnica mede quantitativamente o módulo da amostra. Isso permite identificar materiais na escala nanométrica comparando seus módulos de bulk.<ref>{{citar web|url=http://www.veeco.com/pdfs/appnotes/quantitative-mechanical-property-mapping-at-the-nanoscale-with-peakforce-qnm-an128-lores.pdf|título=Veeco - Quantitative Mechanical Property Mapping at the Nanoscale with PeakForce QNM (Inglês)|acessodata= 04 de março de 2013|autor=Veeco}}</ref><ref >{{citar web|url=http://mse.ustb.edu.cn/files/pfm/PFM%20Workshop%202010%20Beijing-Chunzeng%20Li%20Veeco.pdf |título=Veeco PeakForce Tapping Mode AFM and Quantitative Nanomechanical Measurements (Inglês)|acessodata= 04 de março de 2013|autor=Veeco}}</ref><ref>{{citar web|url=http://blog.brukerafmprobes.com/2011/06/peakforce-tapping-onm/ |título=PeakForce Tapping & QNM (Inglês)|acessodata= 06 de março de 2013|autor=Bruker}}</ref> |
||
<br /><br /><br /> |
<br /><br /><br /> |
||
=== Lift Mode™:=== |
=== Lift Mode™:=== |
||
Não é um modo de varredura propriamente dito, mas associado a outros modos, é capaz de trazer nova informações sobre a amostra. A linha de varredura do traço é feita normalmente, o sistema memoriza o traçado e no retraço volta há uma altura específica da amostra (lift) sentindo interações a distância com a superfície.<ref> Bruker Probes and Accesories, Bruker, 2012, p.28 </ref> |
Não é um modo de varredura propriamente dito, mas associado a outros modos, é capaz de trazer nova informações sobre a amostra. A linha de varredura do traço é feita normalmente, o sistema memoriza o traçado e no retraço volta há uma altura específica da amostra (lift) sentindo interações a distância com a superfície.<ref> Bruker Probes and Accesories, Bruker, 2012, p.28 </ref><ref>{{citar web|url=http://blog.brukerafmprobes.com/2011/06/liftmode/ |título=LiftMode (Inglês)|acessodata= 06 de março de 2013|autor=Bruker}}</ref> |
||
<br /> |
<br /> |
||
<br /> |
<br /> |
||
| Linha 98: | Linha 98: | ||
<br /> |
<br /> |
||
=== |
===Scanning Termal Microscopy:=== |
||
Essa técnica é capaz de medir a condutividade térmica ou gradiente térmico de uma amostra. Materiais diferentes transmitem calor de forma diferente, ao percorrer a ponteira aquecida sobre a amostra, cada região absorve o calor de uma maneira. Esse efeito é medido com mudanças de resistividade no tip e é possível montar uma imagem de sua superfície com essas variações.<ref> Bruker Probes and Accesories, Bruker, 2012, p.38 </ref><ref>{{citar web|url=http://blog.brukerafmprobes.com/2011/06/scanning-thermal-microscopy/ |título=Scanning Thermal Microscopy (Inglês)|acessodata= 06 de março de 2013|autor=Bruker}}</ref> |
|||
<br /> |
|||
<br /> |
|||
<br /> |
|||
==Funcionalização== |
|||
Existe uma grande variedade de ponteiras a venda no mercado, cada um com uma constante elástica, raio e altura do tip, comprimento do cantiléver,frequência de ressonância, estrutura e material diferentes. Com isso é possível realizar uma série de medidas nas mais diversas áreas do conhecimento. Contudo algumas análises requerem cantiléveres modificados para que possam ser feitas, algumas delas estão descritas à seguir: |
|||
<br /> |
|||
<br /> |
|||
===[[Proteína]]s e [[Ligante]]s=== |
|||
[[File:Contrastcfm.jpg|thumb|Cantiléver funcionalizado, medida de adesão da funcionalização com a superfície]] |
|||
Uma classe de estudos muito utilizada na Microscopia de Força Atômica é a adesão de [[Proteína]]s e [[Ligante]]s. O procedimento realizado é a funcionalização do tip com [[proteína]]s (ou [[ligante]]s) e realizar medidas de curva de força com a amostra. Analisando a curva de retração da ponteira, podemos medir a interação (adesão) de [[proteína]]s (ou [[ligante]]s) com o material exposto na superfície. Essa técnica é muito importante para medir a força de interação entre uma proteína e seu receptor ou entre ligantes em um composto químico por exemplo.<ref>{{citar web|url=http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/34205/71300807.pdf |título=Chemical Funcionalization of AFM Cantilevers(Inglês)|acessodata= 06 de março de 2013|autor=Sunyoung Lee|ano=MIT,setembro,2005}}</ref> |
|||
<br /> |
|||
<br /> |
|||
<br /> |
|||
<br /> |
|||
Revisão das 22h19min de 6 de março de 2013
.svg)
A microscopia de força atômica é uma técnica de análise que consiste na varredura da superfície de uma amostra com uma sonda a fim de obter sua imagem topográfica com resolução atômica, além de mapear certas propriedades mecânicas e físico-químicas.
Para tal fim, utilizamos o microscópio de força atômica, desenvolvido em 1985 pelo Dr. Gerd Binnig et al. Ao desenvolver o aparelho, Binnig visava medir forças menores que 1μN entre a ponteira (tip) e a superfície da amostra. [1]
A técnica se tornou um excelente perfilador topográfico de superfície e medidor de força normal em micro e nanoescala. [1] Hoje as análises são feitas em áreas multidisciplinares como Física, Química, Biologia, Engenharia de Materiais, Eletrônica e Nanotecnologia.Essa variedade é possível, porque a técnica pode ser usada em amostras condutoras ou isolantes, magnéticas ou não magnéticas, secas ou em líquidos.
Análises Primárias
Topografia:
Uma das imagens obtidas pela técnica, é a da topografia da amostra. A ponta de prova (tip) sofre repulsão ou atração pela superfície dependendo de sua topografia e essas variações são detectadas pelo movimento do laser incidindo no fotodetector (ver: microscópio de força atômica). Com isso é possível formar uma imagem topográfica digitalmente e obter diversas informações sobre a amostra, como por exemplo rugosidade e variação de altura.
Fase:
Tipo de imagem que aparece ao ser feito o modo Contato Intermitente (Tapping Mode) (ver: microscópio de força atômica), é formada pela diferença de fase que surge quando o cantiléver, que está oscilando em uma frequência específica, passa por regiões da amostra que possuem interações diferentes com o tip ou diferença de altura. Ao comparar a imagem topográfica com a imagem de fase, é possível identificar regiões que possuem maior ou menor adesão que outras por exemplo.
Força Lateral:
Imagem presente nos ensaios do Modo Contato (Contact Mode) (ver: microscópio de força atômica), é formada pela deflecção lateral do cantiléver ao fazer a varredura e é importante pois nos dá informações sobre medidas de rugosidade do material. [3]
Curva de Força:
O cristal piezoelétrico do eixo z, faz a aproximação do cantiléver à amostra, o tip toca a amostra, realiza uma força específica sobre a mesma (definida pelo usuário) e retrai voltanto a posição original. Esse procedimento gera um gráfico que é a curva de força sobre o material. Com ele temos informações sobre a interação entre o tip e a superfície da amostra. [4]
Modos de Varredura
Modo Contato:
Varre a amostra mantendo a força com que a ponteira pressiona a amostra constante (ver: microscópio de força atômica), produz imagens de Topografia, Deflecção Lateral, Deflecção Vertical e Sensor de Altura. Posso obter informações a respeito da rugosidade e da topografia da amostra, como descrito anteriormente.[5]
Modo Contato Intermitente (Tapping)
A varredura é feita com o cantiléver oscilando em sua frequência natural (ver: microscópio de força atômica), produz imagens de Topografia, Fase, Amplitude e Sensor de Altura. Na topografia é utilizado para minimizar os efeitos de fricção. Obtém-se informações de diferença de material na amostra ( pela diferença de adesão do tip com cada material), além de poder ser usada em amostras mais sensíveis, visto que o modo contato danifica menos a superfície testada.[5]
Modo Não-contato:
Ao aproximar o tip perto o suficiente de sua amostra, surge uma diferença de energia potencial V entre ambas. Essa diferença promove uma força F que leva a deflexão do cantiléver. Essa força F é utilizada como sinal para a imagem e é devida as interações de van der Waals entre o tip e a amostra, o cantiléver oscila dentro de um regime repulsivo com a amostgra. [6]
Peak Force Tapping™:
Produz uma imagem com uma curva de força em cada ponto. Com essa técnica é possível ter uma ideia mais geral da interação do tip com a amostra além de preservar mais a ponteira em relação ao modo Contato Intermitente. Esse tipo de técnica elimina a força lateral, visto que não há arraste da ponteira com a superfície, é possível utilizá-la em amostras mais delicadas devido ao baixo nível de degradação das mesmas pela ponta. Erro de citação: Parâmetro inválido na etiqueta <ref>[7]
Outras Medidas
QNM (Quantitive Nanomechanical Measurements)™:
Em uma imagem de Peak Force Tapping é possível fazer essa análise, ao mesmo tempo que o sistema obtém a imagem, também calcula o módulo elástico da amostra, sua adesão, energia de dissipação, deformação além de uma imagem de topografia com uma resolução mais fina. Diferente das imagens de fase, essa técnica mede quantitativamente o módulo da amostra. Isso permite identificar materiais na escala nanométrica comparando seus módulos de bulk.[8][9][10]
Lift Mode™:
Não é um modo de varredura propriamente dito, mas associado a outros modos, é capaz de trazer nova informações sobre a amostra. A linha de varredura do traço é feita normalmente, o sistema memoriza o traçado e no retraço volta há uma altura específica da amostra (lift) sentindo interações a distância com a superfície.[11][12]
Microscopia de Força Magnética (MFM):
Técnica capaz de medir o campo magnético e suas variações em uma amostra. É necessária a utilização de um tip magnetizado e uma amostra com propriedades magnéticas, ao fazer a varredura o tip consegue detectar por diferença de campo magnético variações nos domínios magnéticos da amostra.[13] É muito importante em análises em nanoeletrônica e motores moleculares por exemplo.(ver:Magnetic force microscope)
Microscopia de Força Eletrostática (MFE):
Técnica que é capaz de medir o campo elétrico da superfície de uma amostra, para tal, a amostra e a ponteira devem ser condutoras. O tip não toca a amostra (Lift Mode), a força varia de acordo com a atração ou repulsão da separação de cargas da amostra. Como é uma força de longo alcance, detecta interações de até 100nm de distância da amostra(ver: Electrostatic force microscope).[14] Ao final do experimento é obtido um mapa do campo elétrico de sua superfície, muito importante para a nanoeletrônica por exemplo.
Peak Force Tuna™:
Técnica capaz de medir a condutividade elétrica de amostras. Tip e amostra devem ser condutoras, o sinal obtido é a corrente elétrica entre o tip e a amostra após ser aplicada uma corrente elétrica. O sistema de feedback corrige a variação de corrente elétrica. Ainda é possível fazer uma relação entre o Peak Force Tuna™ e o Peak Force Tapping™, que nos permite fazer uma correlação direta entre os dados elétricos e informações nano-mecânicas da amostra.[15][16]
Scanning Termal Microscopy:
Essa técnica é capaz de medir a condutividade térmica ou gradiente térmico de uma amostra. Materiais diferentes transmitem calor de forma diferente, ao percorrer a ponteira aquecida sobre a amostra, cada região absorve o calor de uma maneira. Esse efeito é medido com mudanças de resistividade no tip e é possível montar uma imagem de sua superfície com essas variações.[17][18]
Funcionalização
Existe uma grande variedade de ponteiras a venda no mercado, cada um com uma constante elástica, raio e altura do tip, comprimento do cantiléver,frequência de ressonância, estrutura e material diferentes. Com isso é possível realizar uma série de medidas nas mais diversas áreas do conhecimento. Contudo algumas análises requerem cantiléveres modificados para que possam ser feitas, algumas delas estão descritas à seguir:
Proteínas e Ligantes
Uma classe de estudos muito utilizada na Microscopia de Força Atômica é a adesão de Proteínas e Ligantes. O procedimento realizado é a funcionalização do tip com proteínas (ou ligantes) e realizar medidas de curva de força com a amostra. Analisando a curva de retração da ponteira, podemos medir a interação (adesão) de proteínas (ou ligantes) com o material exposto na superfície. Essa técnica é muito importante para medir a força de interação entre uma proteína e seu receptor ou entre ligantes em um composto químico por exemplo.[19]
Referências
- ↑ a b Springer Handbook of Nanotechnology,Bhushan, B., Ed. Springer ,2004, p. 361, isbn=3-540-01218-4
- ↑ Figura cedida pelo Professor Gilberto Weismüller do laboratório de Física Biológica do Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, UFRJ
- ↑ Springer Handbook of Nanotechnology,Bhushan, B., Ed. Springer ,2004, p. 367,isbn=3-540-01218-4
- ↑ Springer Handbook of Nanotechnology,Bhushan, B., Ed. Springer ,2004, p. 373,isbn=3-540-01218-4
- ↑ a b Springer Handbook of Nanotechnology,Bhushan, B., Ed. Springer ,2004,p.370-372, isbn=3-540-01218-4
- ↑ Springer Handbook of Nanotechnology,Bhushan, B., Ed. Springer ,2004,p.422, isbn=3-540-01218-4
- ↑ Veeco. «Veeco PeakForce Tapping Mode AFM and Quantitative Nanomechanical Measurements (Inglês)» (PDF). Consultado em 04 de março de 2013 Verifique data em:
|acessodata=(ajuda) - ↑ Veeco. «Veeco - Quantitative Mechanical Property Mapping at the Nanoscale with PeakForce QNM (Inglês)» (PDF). Consultado em 04 de março de 2013 Verifique data em:
|acessodata=(ajuda) - ↑ Veeco. «Veeco PeakForce Tapping Mode AFM and Quantitative Nanomechanical Measurements (Inglês)» (PDF). Consultado em 04 de março de 2013 Verifique data em:
|acessodata=(ajuda) - ↑ Bruker. «PeakForce Tapping & QNM (Inglês)». Consultado em 06 de março de 2013 Verifique data em:
|acessodata=(ajuda) - ↑ Bruker Probes and Accesories, Bruker, 2012, p.28
- ↑ Bruker. «LiftMode (Inglês)». Consultado em 06 de março de 2013 Verifique data em:
|acessodata=(ajuda) - ↑ Bruker Probes and Accesories, Bruker, 2012, p.29
- ↑ Bruker Probes and Accesories, Bruker, 2012, p.30
- ↑ Bruker Probes and Accesories, Bruker, 2012, p.35
- ↑ Bruker. «TUNA & Conductive AFM (Inglês)». Consultado em 06 de março de 2013 Verifique data em:
|acessodata=(ajuda) - ↑ Bruker Probes and Accesories, Bruker, 2012, p.38
- ↑ Bruker. «Scanning Thermal Microscopy (Inglês)». Consultado em 06 de março de 2013 Verifique data em:
|acessodata=(ajuda) - ↑ Sunyoung Lee (MIT,setembro,2005). «Chemical Funcionalization of AFM Cantilevers(Inglês)» (PDF). Consultado em 06 de março de 2013 Verifique data em:
|ano=, |acessodata=(ajuda)