Nyt hybridmikroskop tilbyder enestående muligheder

Et mikroskop, der udvikles ved Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory, giver forskere, der studerer biologiske og syntetiske materialer, mulighed for samtidig at observere kemiske og fysiske egenskaber på og under overfladen.

Hybrid Photonic Mode-Synthesizing Atomic Force Microscope er unikt, ifølge hovedforsker Ali Passian fra ORNL's Quantum Information System -gruppe. Som en hybrid, instrumentet, beskrevet i et papir udgivet i Naturnanoteknologi , kombinerer disciplinerne nanospektroskopi og nanomekanisk mikroskopi.

"Vores mikroskop tilbyder en ikke -invasiv hurtig metode til at undersøge materialer samtidigt for deres kemiske og fysiske egenskaber, "Passian sagde." Det giver forskere mulighed for at studere overfladen og undergrunden af ​​syntetiske og biologiske prøver, hvilket er en kapacitet, der indtil nu ikke eksisterede. "

ORNLs instrument bevarer alle fordelene ved et atomkraftmikroskop og tilbyder samtidig potentiale for opdagelser gennem dets høje opløsning og spektroskopiske kapacitet under overfladen.

"Instrumentets og teknikens originalitet ligger i dets evne til at give oplysninger om et materiales kemiske sammensætning i det brede infrarøde spektrum af den kemiske sammensætning, mens det viser morfologien i et materiales indre og ydre med nanoskala - en milliarddel af en meters opløsning, "Sagde Passian.

Forskere vil kunne studere prøver lige fra konstruerede nanopartikler og nanostrukturer til naturligt forekommende biologiske polymerer, væv og planteceller.

Den første ansøgning som en del af DOE's BioEnergy Science Center var i undersøgelsen af ​​plantecellevægge under flere behandlinger for at give submikronkarakterisering. Plantecellevæggen er en lagdelt nanostruktur af biopolymerer, såsom cellulose. Forskere ønsker at konvertere sådanne biopolymerer til at frigøre nyttige sukkerarter og frigive energi.

Et tidligere instrument, også opfundet på ORNL, leveret billeddannelse af poppelcellevægsstrukturer, der gav hidtil usete topologiske oplysninger, fremme af grundforskning inden for bæredygtige biobrændstoffer.

På grund af dette nye instruments imponerende kapacitet, forskerteamet forestiller sig brede anvendelser.

"Der er et presserende behov for nye platforme, der kan tackle udfordringerne ved undergrund og kemisk karakterisering i nanometerskalaen, "sagde medforfatter Rubye Farahi." Hybride tilgange som vores samler flere muligheder, I dette tilfælde, spektroskopi og mikroskopi i høj opløsning. "

Kigger indeni, hybridmikroskopet består af et fotonisk modul, der er inkorporeret i et modesyntetiserende atomkraftmikroskop. Det modulære aspekt af systemet gør det muligt at rumme forskellige strålingskilder, såsom afstembare lasere og ikke-kohærente monokromatiske eller polykromatiske kilder.