اندازه‌گیری بهتر با حذف روکش طلای کاوشگر ‏AFM

‎ پژوهشگران در آمریکا نشان داده‌اند که حذف روکش طلای کاوشگر ‏AFM‏ که تاکنون ‏مفید تصور می‌شد، اندازه‌گیری نیرو را در یک سیال – که محیط مناسبی برای مطالعات ‏زیست‌فیزیکی مانند کشش ‏DNA‏ یا تاگشایی پروتئین است – بهبود می‌دهد.

حذف طلا از ‏کاوشگر لرزانک با یک حمام شیمیایی ضعیف می‌تواند دقت و توانایی اندازه‌گیری نیرو را تا ‏‏۱۰ برابر بهبود بخشد. انتظار می‌رود که این پیشرفت بسرعت در تمام زمینه‌های زیست‌فیزیکی ‏و علوم نانو مفید باشد.‏

برای اندازه‌گیری نیرو در مقیاس مولکولی، لرزانک ‏AFM‏ از انتهای تیزش به مولکول ‏متصل شده و آن را می‌کشد و سپس انحراف لرزانک اندازه‌گیری می‌شود. این نیروها در ‏محدوده پیکونیوتن (‏pN‏) یا تریلیونیوم نیوتن قرار دارند. نیوتن که یکی از واحدهای نیرو است ‏برابر وزن تقریبی یک سیب کوچک است.‏

لرزانک‌ها معمولا از سیلیکون یا نیترید سیلیکون ساخته می‌شوند و هر دو طرف آنها ‏بمنظور انعکاس بیشتر نور با طلا روکش می‌شود. توماس پرکینز، فیزیک‌دان موسسه ملی ‏فناوری و استانداردها، متوجه شد که روکش طلا هنگامی که گروه پژوهشی‌اش مشغول ‏کاوش تاشدگی و تاگشایی مولکول‌های پروتئینی در دوره‌های زمانی چندثانیه تا چنددقیقه ‏بودند، ایجاد مشکل می‌کند.

این گروه قبلا پایداری مکانی ‏AFM‏ را بهبود داده بود، ولی بعدا ‏کشف کرد که نیرو دارای انحراف بوده است. پرکینز می‌گوید: «این خلاف تصور است، ‏همه فرض کرده‌اند که طلا برای انعکاس بهتر لازم است در حالیکه طلا منبع اصلی انحراف ‏نیرو در مقیاس‌های زمانی کوتاه و بلند است.» پرکینز توضیح می‌دهد: «طلا خاصیت کشسانی پیچیده در اندازه‌گیری‌های پردقت دارد، ‏هنگامی که طلا خم می‌شود مانند یک بتونه نرم اندکی وا می‌رود، بعلاوه همه می‌دانند که ‏طلا می‌تواند ترک بردارد، کهنه شود، و با مولکول‌ها پیوند بخورد؛ تمام چیزهایی که ممکن ‏است خواص مکانیکی آن را تغییر دهند؛ این مسئله حتی هنگامی که شما مشغول آزمایش‌های ‏بیولوژیکی در سیال هستید، بدتر می‌شود.‏»

اندازه‌گیری نیرو با ‏AFM‏ دارای خطای مثبت یا منفی ۵ تا ۱۰ پیکونیوتن است. این ‏پژوهشگران با حذف طلا توانستند این خطا را تا نیم پیکونیوتن برای اندازه‌گیری در دوره‌های ‏زمانی کوتاه یا بلند کاهش دهند.‏ این پژوهشگران جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ‏Nano Letters‏ منتشر ‏کرده‌اند.‏ ‎