眾·所周知,，原子力顯微鏡（AFM）對液體中的樣品表征十分重要。然而,，傳統(tǒng)的基于激光反射探測原理的AFM對液體中樣品表征存在著諸多不盡如人意的方面,。

，制備傳統(tǒng)AFM所用液體樣品的時間較長,，對掃描樣品的尺寸限制多,。為了避免液體對傳統(tǒng)AFM的激光反射光路產(chǎn)生影響，人們通常會把測試樣品通過多個步驟制備在AFM用的液體腔中,。整個制備流程復(fù)雜費(fèi)時,。同時，傳統(tǒng)的AFM通常不能對較大尺寸的樣品進(jìn)行掃描,，例如厘米骨骼樣品,。這大地限制了醫(yī)學(xué)等學(xué)科對各類器官組織的研究。

第二,，傳統(tǒng)的AFM在對液體中樣品的表征模式方面存在定的限制,。由于傳統(tǒng)AFM在掃描液體中的樣品時可能會涉及到AFM探針在大氣和液體兩個相中的轉(zhuǎn)換。為了避免探針在液氣兩相轉(zhuǎn)換過程中所出現(xiàn)的問題,，基于激光反射原理的AFM在測量液體中的樣品時通常使用接觸模式（Contact Model）,，不使用輕敲模式（Tapping Model）。然而對于表面敏感的樣品而言,，接觸模式在掃描過程中接觸樣品表面時間長,，對樣品掃描時施加的力大，容易損壞樣品表面形貌,。

第三,，傳統(tǒng)基于激光反射原理的AFM不能對不透明液體中的樣品進(jìn)行掃描表征。由于傳統(tǒng)AFM的成像機(jī)理,，這類的AFM不可能把探針伸入不透明液體,，然后對液體中的樣品進(jìn)行掃描。然而,，在生物學(xué)等域,，把探針伸入不透明液體對樣品進(jìn)行掃描又是非常必要的研究。因?yàn)?，?xì)胞在不透明液體（例如血液）和透明緩釋液中的狀態(tài)是不樣的,。

第四，傳統(tǒng)的AFM由于體積原因很難和其他表征設(shè)備聯(lián)用，例如與熒光顯微鏡進(jìn)行協(xié)同原位表征,。

為了解決傳統(tǒng)基于激光反射原理AFM在液體中測量樣品過程中所遇到的問題,。Quantum Design公司推出了基于全電系統(tǒng)的生物學(xué)AFM-AFSEM。使用AFSEM對液體中樣品表征時,，無需繁瑣的制樣過程,，掃描探針進(jìn)入液體中直接掃描即可^[1]。在掃描模式上,，AFSEM可在對液體中樣品掃描時提供接觸和輕敲兩種模式,，掃描過程中盡可能減少對樣品的損傷,。由于AFSEM是款基于全電系統(tǒng)的AFM,，可以在不透明液體中對樣品進(jìn)行掃描。突破性地解決了以往AFM不能在不透明液體中掃描樣品這難題,。后,，由于AFSEM的體積僅有手掌大小，如圖1所示,，AFSEM可以與各種光學(xué)顯微,，電子顯微鏡，F(xiàn)IB等多平臺結(jié)合,。

圖1. AFSEM原子力顯微鏡實(shí)物圖,。A) AFSEM的兩種型號。左側(cè)為AFSEM 1.0,，右側(cè)為AFSEM Nano,。B）AFSEM 1.0尺寸大小示意圖。

圖2. AFSEM在1：8（血液：水）稀釋的血液中掃描樣品的結(jié)果,。A) AFSEM在液體中掃描樣品的寫,。B）在液體中獲得的血紅細(xì)胞血影的形貌圖。圖中比例尺為10 μm,。

圖3. 在不同透明度液體中掃描TGZ2 AFM標(biāo)樣的結(jié)果,。A）表樣浸在牛奶液體中。B）牛奶液體中獲得的TGZ2 AFM掃描結(jié)果,。圖中比例尺為為10 μm,。C）在去離子水液體中掃描標(biāo)樣的結(jié)果。D）血清中掃描標(biāo)樣的結(jié)果,。E）未稀釋血液中掃描標(biāo)樣結(jié)果,。

圖4. AFSEM在不同液體中掃描HS-500MG AFM XYZ標(biāo)準(zhǔn)樣的結(jié)果。圖中上半部分為去離子水中的掃描結(jié)果,，下半部分為在未稀釋的人體血液中獲得的結(jié)果,。掃描速度從左至右從30 μm/s增加到750 μm/s。

圖5. 裝在SEM中的AFSEM對大尺寸骨骼樣本進(jìn)行多維度原位表征。A）AFSEM對大尺寸骨骼樣品表征示意圖,。B）把AFSEM放在SEM樣品腔體中,。C）在SEM中獲得骨骼樣品原位形貌信息示意圖。D）C圖中白色虛線部分的放大圖,。E）D圖中彩色部分的三維立體結(jié)果,。

Quantum Design公司擁有只強(qiáng)大業(yè)的定制化團(tuán)隊(duì)，可以根據(jù)用戶的要求將AFSEM與光學(xué)顯微鏡,，電子掃描顯微鏡,，聚焦離子束加工設(shè)備，熒光顯微鏡等設(shè)備進(jìn)行整合,。下圖為2021年9月Quantum Design公司為斯坦福大學(xué)定制的AFSEM系統(tǒng)^[2],。

圖6. 2021年9月Quantum Design公司為斯坦福大學(xué)安裝定制的AFSEM系統(tǒng)。A)斯坦福大學(xué)Fritz Prince教授和Quantum Design工程師在定制AFSEM系統(tǒng)前合影,。B）為教授定制的AFSEM系統(tǒng),。定制系統(tǒng)方案為在FEI Teneo電子顯微鏡的樣品腔中將AFSEM與Kleidiek八探針電學(xué)測量平臺進(jìn)行整合。

參考文獻(xiàn)：

[1]. Michael Leitner, Hannah Seferovic, Sarah Stainer, et al.Atomic Force Microscopy Imaging in Turbid Liquids: A Promising Tool in Nanomedicine. Sensors, 2020,20,3715.

[2]. https://www.qd-microscopy,。,。ｃｏｍ/2021-august-microscopy-virtual-conference-2021/

相關(guān)產(chǎn)品

1、掃描電鏡用原位AFM探測系統(tǒng)

http://sorrent.com.cn/product/detail/28564372.html