Las imágenes de alta definición de objetos diminutos son estándar en estos días, incluidas las imágenes de bacterias y virus, e incluso moléculas y átomos individuales con detalles extremadamente finos. Microscopía de fuerza atómica, que implica poner una punta vibrante en contacto con la muestra o cerca de ellasuperficie, a menudo se usa para este propósito. Hasta ahora, sin embargo, la elección era entre técnicas de imágenes rápidas, que corren el riesgo de destruir muestras sensibles, y técnicas de imágenes suaves que toman más tiempo.
Ahora, los investigadores de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Tecnología de la Información de TU Wien han logrado encontrar una solución a este dilema: en lugar del método estándar anterior, que solo implica hacer vibrar directamente un brazo pequeño con una punta fina, este método implicahaciendo vibrar una placa con un brazo personalizado más pequeño con una punta ultrafina unida a ella. Al conectar hábilmente los dos componentes, la velocidad de medición posible se puede aumentar hasta tal punto que incluso los videos de objetos sensibles deberían ser posibles, como las células vivasque están en proceso de reaccionar a un medicamento. TU Wien ya ha solicitado una patente para la microestructura que consiste en una placa y un brazo que está destinado a formar el núcleo de microscopios avanzados de fuerza atómica en el futuro.
Sentir una imagen punto por punto
"En un microscopio de fuerza atómica, utilizamos un brazo pequeño, conocido como voladizo, que tiene un tamaño de unos pocos micrómetros. Cuando el voladizo vibra a su frecuencia de resonancia, vibra extremadamente rápido, típicamente unos cientos de miles de vecespor segundo ", dice el profesor Ulrich Schmid, del Instituto de Sistemas de Sensores y Actuadores. El voladizo tiene una punta ultrafina adherida. Cuando se acerca mucho a la superficie de la muestra, una fuerza actúa entre la muestra y elpunta vibratoria a nivel atómico. Esto cambia el movimiento vibratorio del voladizo; vibra de una manera ligeramente diferente y se mide este cambio.
Esta medición debe llevarse a cabo punto por punto; se obtiene un nuevo resultado de medición para cada parte de la muestra y todos estos valores numéricos deben combinarse en una imagen en la computadora. En la práctica, el factor crucial es cuánto tiempose necesita para crear una imagen de este tipo. Si desea crear una imagen del objeto en un corto período de tiempo, debe usar un voladizo que vibre a alta velocidad. "Puede lograr esto haciendo que el voladizo sea cada vez más rígido mecánicamente".explica Ulrich Schmid. "Sin embargo, el problema con esto es que cuanto más rígida y menos flexible es la parte vibratoria del aparato de medición, es más probable que destruya la muestra. Por esta razón, muchas muestras biológicas solo podían ser previamente tomadas imágenes usandotécnicas particularmente suaves, que toman más tiempo en consecuencia ". Por lo tanto, anteriormente no era posible observar muestras como esta en una escala de tiempo corta y visualizar cambios rápidos.
placa vibratoria, medición suave
Los investigadores ahora han encontrado una manera de sortear este problema utilizando un truco físico, concretamente uniendo el voladizo a una placa pequeña. Aquí, la placa vibra en su frecuencia resonante en lugar del voladizo. Ciertas frecuencias resonantes de la placa pueden ser estimuladasde una manera muy específica, haciendo que el voladizo se mueva pasivamente con él en el proceso. Esto significa que el voladizo en sí mismo puede ser mucho más suave que antes, incluso a frecuencias de vibración más altas.
"Hemos producido un sistema de vibración conectado que consiste en voladizo y placa vibratoria, que es mucho menos rígido que un voladizo por sí solo, incluso a altas frecuencias cuando vibra a su propia frecuencia", explica Jonas Hafner, "y menos rígido significa menosdestructivo para muestras sensibles "
El nuevo sensor de medición funciona en líquidos, lo cual es particularmente importante para las sondas biológicas. Ya hay una patente pendiente para la microestructura; esto se solicitó con la ayuda del Soporte de Investigación y Transferencia en TU Wien, y los primeros resultados importantes hanTambién se ha presentado en dos publicaciones científicas.
El nuevo elemento sensor puede mostrar sus puntos fuertes en cualquier lugar donde se alcancen altas velocidades de medición para materiales blandos o superficies. En el futuro, está destinado a ser utilizado para muestras biológicas o procesos bioquímicos, pero también podría desempeñar un papel importante eninvestigación de materiales, como por ejemplo para estructuras de polímeros frágiles.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Viena . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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