Mikroskopisk fyldepen, der skal bruges som en kemisk sensor

Atomic Force Microscope (AFM), som bruger en finspidset sonde til at scanne overflader i atomskala, vil snart blive udvidet med en kemisk sensor. Dette indebærer brug af en hul AFM cantilever, hvorigennem en væske - i dette tilfælde kviksølv - ledes under tryk. Dråben kviksølv ved spidsen fungerer som en sensor. Denne mikroskopiske fyldepen blev udviklet af forskere ved University of Twentes MESA+ Institute for Nanotechnology.

En AFMs cantilever har en fin spids, der kan bruges til at kortlægge overflader på nanoskalaen. Spidsens bevægelser overvåges ved hjælp af laserlys reflekteret fra cantilever. Hvis du kunne fremstille en hul cantilever og føre en væske igennem den, som det sker i en fyldepen, så kunne du slå to fluer i ét smæk. Ud over at kortlægge overflader, du kan også bruge den til at foretage meget lokaliserede målinger af koncentrationen af ​​specifikke kemikalier. Dette koncept var tanken om Dr. Peter Schön, en forsker, der leder "Enabling Technologies" Strategic Research Orientation på MESA+

Den valgte væske var kviksølv, da den har de ideelle egenskaber til dette formål, såsom en ekstremt ren overflade. Forskerne har skabt en cantilever med et mikroskopisk rør, der løber gennem det. Rørets foring har særlige mekaniske egenskaber, at indeholde kviksølv, når det pumpes igennem under højt tryk (6 bar). Ved hjælp af dette system, det har vist sig muligt at skabe en perfekt dråbe ved spidsen. Dråben i sig selv er sensoren, Desuden kan den let erstattes in situ af en ny sensor - den næste dråbe. Det er også vigtigt, at elektrisk strøm kun ledes gennem kviksølv i det mikroskopiske rør og ikke via dele af cantilever, for ikke at påvirke måleresultatet. Dette mål, også, blev opnået med succes.

En sensor med en så udsøgt følsomhed kan bruges til at måle koncentrationer af specifikke kemikalier på biomolekyler og biomembraner, for eksempel. Det kan også bruges i kombination med AFM, at foretage stærkt lokaliserede målinger af korrosion og samtidig indsamle andre oplysninger om den pågældende overflade. Dette giver en særlig kraftfuld kombination af målemetoder.

Detaljer om fyldepenens virkningsmekanisme blev for nylig offentliggjort i Analytisk kemi . Forskerne fokuserer nu på måder at kombinere denne teknik med et AFM -tip. De udvikler også en teknik til effektivt at frigive den brugte kviksølvdråbe for at give plads til en "ren" sensor.