En bedre måde at bruge atomkraftmikroskopi til at afbilde molekyler i 3-D

Et team af forskere ved Justus Liebig University Giessen har fundet en måde at dramatisk forbedre billederne af topologisk komplekse 3-D molekyler skabt ved hjælp af atomic force microscopy (AFM). I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , gruppen beskriver den simple justering, de har foretaget i proceduren, som i høj grad forbedrede løsningen af ​​AFM.

Det er næsten et årti siden AFM blev introduceret, giver forskere mulighed for at skabe billeder af enkelte molekyler og bedre forstå, hvordan molekyler er samlet. Men teknikken lider af en stor mangel - den virker kun på næsten flade molekyler. Disse molekyler med mere komplekse 3D-karakteristika visualiseres kun delvist klart. Årsagen er, at spidsen af ​​sensoren svinger i en fast afstand fra det molekyle, der undersøges. Dette betyder, at kun de dele af molekylet, der er tættest på sensoren, er tydeligt visualiseret. Logik har foreslået, at måden at løse dette problem på er at flytte spidsen af ​​sonden op og ned langs en sti, der efterligner molekylets topologi. Men sådan en tilgang har vist sig at være uhåndgribelig. At spore bakkerne og dalene i realtid og flytte spidsen lige præcis den rigtige mængde har, indtil nu, været uholdbar.

For at overvinde de problemer, der er forbundet med at spore konturerne af et molekyle, forskerne henvendte sig til scanning tunneling microscope (STM). Det bruges også til at skabe billeder på molekylært niveau, men bruger en anden tilgang til at gøre det. AFM bruger kræfter fra overfladen under undersøgelse for at holde sensorspidsen i den rigtige afstand til billeddannelse - STM, på den anden side, bruger den tunnelstrøm, der strømmer gennem det vakuum, der eksisterer mellem sensorspidsen og det molekyle, der undersøges. Forskerne slog på ideen om at bruge tunnelstrømmen fra STM til at styre spidsen af ​​AFM-sensorspidsen - at flytte den op og ned i låsetrin med konturerne af det molekyle, der undersøges.

Forskerne rapporterer, at deres simple justering resulterede i billeder af 3D-molekyler, der er lige så skarpe for komplekse molekyler som for dem, der for det meste er flade.

© 2019 Science X Network