微纳金属3d打印设备技术应用：AFM探针？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-11-04 09:55 标签： 金属3d打印设备

唯一一款具有无限扩展能力的原子力显微镜
Prima是一款具备原子级分辨的高端科研型原子力显微镜。NTEGRA代表N个integration，即NTEGRA作为开放的原子力显微镜平台，在具备了形貌、电学、磁学、力学、刻蚀、操纵等SPM技术的同时，还能根据用户的潜在需求配备相应的部件或提供最佳的自由搭建空间。例如：近场光学、拉曼/荧光光谱联用、外加磁场、声学原子力等功能。得益于开放式平台的设计，这些功能只需要升级相应部件，无需更换基座、控制箱、软件等。大大提升了仪器的潜力，丰富了用户的科研手段！

NTEGRA PRIMA是扫描探针显微镜领域中最具代表性的一种多功能仪器。该仪器能够执行40多种测量方法，从而能够以高精度和高分辨率在空气、液体和受控环境中分析表面的物理和化学特性。 新一代电子产品提供高频(高达5兆赫)模式的操作.这一特点使得仪器可以实现高频AFM模式和使用高频悬臂。*NTEGRA Prima可以实现多种扫描模式：样品扫描式，探针扫描式和双扫描模式。因此，该系统不仅可以实现超高分辨率(原子分子水平)的小样品的研究可可以实现大样品的研究，扫描范围可达100×100x10m。独特的DualScan TM模式可以在更大范围的区域对样品进行分析(X、Y和Z分别为200×200 m和22 m)，例如，对于活细胞和MEMS组件来说，大的扫描范围尤其有用。内置三轴闭环控制传感器跟踪扫描仪的真实位移，补偿压电陶瓷不可避免的非线性、蠕变和迟滞等缺陷。NT-MDT的传感器具有最低的噪声水平，在极小的扫描区域(10×10 nm)上也可实现闭环控制。这对于实现纳米操作和纳米刻蚀尤其有价值。NTEGRA Prima有一个内置的光学系统，分辨率为1um，允许实时成像扫描过程。由于这种开放式结构，NTEGRA Prima的功能可以从本质上加以扩展：具有外部磁场的专用磁测量、高温实验、近场光学显微镜、拉曼光谱等。*例如原子力声学显微镜(AFAM)的独特方法允许通过对每个扫描点的杨氏模量进行定量测量来分析样品的软、硬程度。与相位成像模式相比，AFAM可以为软目标获得更好的对比度，使得在硬样本上获得对比度成为可能，而当采用其他方法时，这是一项非常困难的任务。

  • 蛋白质，DNA，病毒，细菌，组织
  • 表面形貌，局部压电性能，局部粘着性能，局部摩擦学性能
  • 磁畴结构可视化，外加磁场磁化反转过程的观察，不同温度下磁化反转过程的观察
  • 晶片和其他结构形态、局部表面电位和电容测量、电畴结构成像、异质结界的确定和不同掺杂水平的半导体区域的确定、失效分析(导体线失效和介质层泄漏的局部化)
  • 球晶和树枝晶，聚合物单晶，聚合物纳米粒子，LB膜，有机薄膜
  • CD、DVD光盘、带热机械、电子和其他类型记录的太比特存储器的存储器
  • 纳米材料，纳米复合材料，纳米多孔材料
  • 富勒烯，纳米管，纳米丝，纳米胶囊
  • 量子点，纳米线，量子结构
  • AFM光刻：力(交流和直流)，电流(局部阳极氧化)，STM光刻

AFM(接触+半接触+非接触)/侧向力显微镜/相位成像/力调制/粘附力成像/纳米刻蚀：AFM(力)

STM/磁力显微镜/静电力显微镜/扫描电容显微镜/开尔文探针显微镜/扩展电阻成像/光刻：AFM(电流)、STM/AFAM(可选)

*扫描头可配置为一个独立的装置，供无限大小的样本使用。

*内置电容传感器具有极低的噪声，任何小于50×50 nm的区域都可以用闭环控制扫描。

*高分辨率观察系统(HRV头)是可选的，并提供额外的功能，使它有可能产生和检测尖端定位孔径较少近场效应。

7月27日消息，纽约大学阿布扎比分校高级微流体和微设备实验室 (AMMLab) 的一组研究人员开发了一种新型原子力显微镜 (AFM) 探针，它们具有真正的三维形状，他们称之为 3DTIP。

AFM 技术使科学家能够以前所未有的精度观察、测量和操作样品，甚至可以应用于微米和纳米级实体。另外，使用单步 3D 打印工艺制造的新 3DTIP 应用领域比硅基探针更广泛。

图片来源：CC0 公共领域

原子力显微镜 (AFM) 是一种通过在表面上扫描物理探针来表征样品的技术，产生令人印象深刻的分辨率，比光学显微镜所能达到的分辨率高 1,000 倍。AFM 是包括生物医学科学在内的许多学科的基本仪器，其应用范围从表征活细菌和哺乳动物细胞、分析 DNA 分子、实时研究蛋白质以及对分子成像直至亚原子分辨率。

AFM探针由一个末端带有微型尖端的微型悬臂梁组成，是该技术的核心。它通过吸引力和排斥力来感知和感受样品表面，就像我们使用指尖一样，但分辨率低至原子水平。商用 AFM 探针由硅制成，使用微电子行业中典型的传统半导体制造工艺，受到二维设计和冗长的生产步骤的限制。这些当前最先进的探头是刚性的、易碎的，并且只能以某些形状提供。它们不适合探测哺乳动物细胞等软物质。

在发表在Advanced Science杂志上的论文中，研究人员展示了他们用于生产基于双光子聚合 3D 打印的下一代 AFM 探针的专有技术。由此产生的 3DTIP 比基于硅的对应物更柔软，这使得它们更适合 AFM 应用，这些应用涉及与细胞、蛋白质和 DNA 分子的更温和的相互作用。重要的是，3DTIP 的材料特性使其能够实现比类似尺寸的普通硅探针快 100 倍以上的扫描速度。因此，3DTIP 可能会为获取实时捕获蛋白质、DNA 甚至更小分子的生物活性的视频打开大门。

“我们为下一代 AFM 探针开发了一种新技术，采用新材料、改进的设计和生产工艺、新颖的 3D 形状和定制原型，以实现以应用为中心的 AFM 探针的无缝生产周期，”该项目的负责人，纽约大学机械工程和生物工程副教授 Mohammad Qasaimeh 说：“只需一步即可生成具有创新 3D 设计的定制 AFM 探针，这提供了无限的多学科研究机会。”

“我们的 3DTIP 能够使用常见的 AFM 模式以及在空气和液体环境下获得高分辨率、高速 AFM 成像，”该研究的第一作者 AMMLab 和博士后助理 Ayoub Glia 说：“通过聚焦离子束蚀刻和碳纳米管内含物对 3DTIP 的尖端进行精炼，大大扩展了它们在高分辨率 AFM 成像中的功能，达到埃级。”

该研究的作者希望 3DTIP 的多功能功能可以将下一代 AFM 尖端带入常规和高级 AFM 应用，并扩大高速 AFM 成像和生物力测量的领域。

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