超高速視頻級原子力顯微鏡

原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope ，AFM），一種可用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。將一對微弱力敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發(fā)生形變或運動狀態(tài)發(fā)生變化。掃描樣品時，利用傳感器檢測這些變化，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級分辨率獲得表面形貌結(jié)構(gòu)信息及表面粗糙度信息。

技術(shù)特征：

超高速視頻級原子力顯微鏡

利用微懸臂感受和放大懸臂上尖細探針與受測樣品原子之間的作用力，從而達到檢測的目的，具有原子級的分辨率。由于原子力顯微鏡既可以觀察導(dǎo)體，也可以觀察非導(dǎo)體，從而彌補了掃描隧道顯微鏡的不足。原子力顯微鏡是由IBM公司蘇黎世研究中心的格爾德·賓寧于一九八五年所發(fā)明的，其目的是為了使非導(dǎo)體也可以采用類似掃描探針顯微鏡（SPM）的觀測方法。原子力顯微鏡（AFM）與掃描隧道顯微鏡（STM）大的差別在于并非利用電子隧穿效應(yīng)，而是檢測原子之間的接觸，原子鍵合，范德瓦耳斯力或卡西米爾效應(yīng)等來呈現(xiàn)樣品的表面特性。

應(yīng)用領(lǐng)域：

應(yīng)用包括：利用 HS-AFM可在納米尺度動態(tài)實時記錄生物大分子的運動以及分子間相互作用，包括：    

plasmid DNA250nm * 250nm   Bacteriorhodopsin40nm * 40nm     myosinⅡ500nm * 500nm       IgG antibody150nm * 150nm

lipid membrane：3500nm * 3500nm   350nm poly beads3000nm * 3000nm E.coli：3000nm * 3000nm    350nm poly beads：900nm * 900nm

Video imaging of walking myosin V   實時觀察myosin V蛋白的運動

N. Kodera et al. Nature 468, 72 (2010). Kanazawa University

Real-space and real-time dynamics of CRISPR-Cas9   實時顯示CRISPR基因編輯

Mikihiro et al. Nature Communications,  (2017). Kanazawa University

案例：

設(shè)備規(guī)格及參數(shù)：    

掃描速度：50 ms/frame (20 frames/sec)  

壓電掃描器：X: 0.7µm, Y:0.7µm, Z: 0.4µm

樣品大小：1.5mm in diameter

掃描環(huán)境：In liquid/In air

控制系統(tǒng)：PID control, Dynamic PID control

significant Function：Scanner active dumping，Drift  correction for cantilever excitation

light response for D69N實時觀察  

rotorless F1-ATPase實時觀察

dendrite growth inneuron 實時觀察

walking myosin V實時觀察

可選配置

光照裝置：Light irradiation unit for the experiments with caged compounds.  Variable wavelength: 350-560nm

寬掃描臺：1frames/s；XY：4µm×4µm, Z：0.7µm  

超寬掃描臺Amplified：0.1frames/s；XY：30µm×30µm, Z：1.2µm

微流控系統(tǒng)：The observation solutions can be exchanged whilecontinuing AFM observation.