NSF-MR program (CHE: 1229103) yeni kontrol elektroniği, yazılım, sıvı hücreleri ve bir çift AFM / STM montajı için gerekli diğer ekipmanların satın finansman için kabul edilmektedir. Biz AFM enstrümantasyon, eğitim ve görüntüleme ile yardım Chicago NSF-MRSEC programının Üniversitesi (DMR-0820054) de ortak tesisler kabul ve enstrüman süre Malzeme Araştırma Olanakları Ağı (DMR-0820054) hazır. Biz özellikle bizim kampüs için gerekli enstrümantasyon getirdi NSF-MR teklifin finansmanı önce öğrencilerimizi ağırlamak için Dr Qiti Guo, Dr Justin Jureller ve Prof Ka Yee Lee teşekkür ederim. Sarf malzemeleri için yaz araştırma öğrenci ve öğretim burslarını yanı sıra destek sağladı Northeastern Illinois Üniversitesi&#39;nde verilir: (P031C110157 ID) Biz Başlık III KÖK hibe fon yny. Son olarak, biz devam enstrümantal destek ve r için izin Bruker-Nano, Inc kabulPeakForce QNM mekanizmasını gösteren bir arsa eproduce ve otomatik yazılım açıklamak için kelime ScanAsyst kullanımı.

1. Bilgisayar ve Mikroskop Kurma <ol><li> N 2 silindir vanasını açın ve hava masa yüzen ve seviye sağlamak için kolları ayarlayın. </li><li> Bu sırayla bilgisayar, kontrolör ve fiber optik ışık açın. </li><li> AFM / LFM moduna tarayıcıyı ayarlayın ve AFM başının üzerinde kamera ortalamak. </li><li> Açık yazılım. Seç deneme kategori &quot;Nanomekanik Özellikleri&quot;, deney grubu altında &quot;Niceliksel Nanomekanik Haritalama&quot; ve deney altındaki &quot;Sıvı içinde PeakForce QNM&quot;. Yük Deney ve ardından Kur&#39;u tıklatın. </li><li> Sahnenin yüzeyini görmek için Z objektif kullanarak kamerayı odaklanın. / Aşağı kaba kadar kullanılması piezos yaklaşık 1 mm AFM kafası açıklığı yüzeyinin altına sahne taşımak. </li></ol> Mika Yüzey 2. Hazırlık <ol><li> Temiz bir örnek desteği disk (15 mm çapında, 0.8 mm kalınlıkta) bir yüzü üzerine bir yapışkan basın. Mika V-4 itinyapıştırıcı üzerine sınıf disk (25 x 25 x 26 mm) sıkıca bağlı kadar. </li><li> Tamamen hava kabarcıkları ile yapıştırılır sağlanması mika üzerine şeffaf bir bantla bir parça sürün. Eşit bir şekilde tutunmaya bir taraftan mika kapalı bandını çıkarın. Mika düz sigortalamak için gerekirse tekrarlayın. </li><li> Grip, destek diski, dairesel cımbız (Disk tutucular) bir çift ile temiz mika yan, ve tarayıcı üzerine yerleştirin. Mika AFM kafa deliğin seviyesinin altında olması gerekir. </li></ol> 3. Sıvı Hücre Montaj ve Mika Yüzey Görüntüleme <ol><li> Sıvı hücre, O-ring, şırınga adaptörü, hortum adaptörü, ve% 100 etanol fırlatma hortumu durulayın. DI suyla akışkan hücre durulayın. Tüm parçaları hava tamamen kurumasını bekleyin. </li><li> Temiz sıvı hücre üzerindeki portuna hortum adaptörü itin. Yavaşça yassı başlı cımbız kullanarak sıvı hücre merkezi girinti içine O-ring basın. </li><li> Prob tutucu klip üzerinde hafifçe yayı basın ve Groov uzak çevirmekBahşiş için e. </li><li> Yassı başlı cımbız ile uzak ucundan uzun sonuna probu kavrayın. Hücrenin merkezine bakan ucu ile oluk içine sonda yerleştirin. Yayı itin ve (Şekil 1B) tespit etmek için sonda üzerinde tutma klibi ayarlayın. </li><li> Tam olarak (Şekil 1C) geri çekilir sağlamak için AFM kelepçeyi edin. </li><li> Sıvısı hücre, O-ring yerleştirin ve mika numune üstüne aşağı bakacak sınayın. Sıvısı hücre AFM Çıtçıt üzerine dinlenmeye bırakın. Sahnede sıvı hücreyi dengelemek için kelepçe indirin. Görsel muayene sıkıca destek disk ve sıvı hücre arasındaki sıkıştırılmış O-ring gösterene kadar mikroskop aşağı düğmesine basın. </li><li> Monitörü izlerken, ekranın üzerindeki sıvı hücrenin üst görselleştirmek için kaba ayar düğmesini odaklanır. </li><li> X / Y ayar düğmeleri ve Z objektif kullanarak ucu açık bir görüntü kalmayıncaya kadar mikroskop taşıyın. Ucu app olacakbir metalik, altın üçgen gibi kulak. Mikroskop altındaki piezo kolu ile numune yüzeyine yakın ucu hareket ettirin. Ucunun yansıması odaklanın. Onun yansıması ilişki içinde gerçek konsol takip edin. Bu aşamada, yakından uyumlu, ancak tamamen üst üste olmasına izin verilmemelidir. </li><li> 1 ml steril bir şırınga şırınga adaptörü takın. Şırınga adaptör için çıkarma hortumun bir ucunu ve tampon çözeltisi kap içindeki hortumun diğer ucuna yerleştirin. Tamamen şırınga pistonu uzatmak. </li><li> Sıvı hücre üzerinde hortum adaptörü hortumunu takın. Sıvı tamamen merkezi odasını doldurana kadar pistonu hafifçe bastırın. Hava kabarcıkları vardır sigortalamak için hücreyi kontrol edin. Mikroskop üzerine sıvı hücreden dışarı dökülüp hiçbir sıvı olduğunu görmek için kontrol edin. Yükseltilmiş bir katı destek üzerinde şırınga. </li><li> Ekranda lazeri (dağınık kırmızı nokta) bulmak için kamera beslemesini ve X / Y çeviri düğmeleri kullanın. Lazer cam hareketini kullanarak,ent kontrol düğmeleri, ucuna lazer taşıyın. </li><li> (6 - değeri = 4) mikroskop görüntülenen toplam sinyali en üst düzeye kadar ince lazer ve ayna kontrolleri ayarlayın. </li><li> (± 0.1) mümkün olduğunca sıfıra yakın mikroskop görüntülenen dikey ve yatay deplasmanlar düşürmek için sol arka tarafında düğmeleri ve tarama kafasının sol üst tarafında kullanarak kadranda diyot açısını ayarlayın. </li><li> Yazılımında, satın alma seçenekleri seçin. Asgari seçin yüksekliği (iz ve Muvazzaf), pik kuvveti hata ve deformasyon at. Diğer seçenekler bağımlı kullanıcı ve deneye tarafından istenen belirli bilgilere dayanarak uygun olabilir. </li><li> Her edinim pencerede RT Plane Fit &quot;satırını&quot; seçeneğini seçin. Yüksekliği pencerelerde OT Düzlem Fit &quot;hiçbiri&quot; seçeneğini seçin. Zaten bitmiş değilse X ve Y, sıfıra ofset ve tarama açısı ayarlayın. </li><li> 1 Hz, 256 hat başına numune, ScanAsyst oto kontrol için tarama hızını ayarlamakbirey ve kapalı olarak ScanAsyst otomatik Z sınırı. 500 nm Z sınırı değiştirebilirsiniz. 1 um tarama boyutunu ayarlayın. </li><li> Meşgul tıklayın. Bu noktada, uç yüzeyi yaklaşır. Ucu yaklaşırken, ekranın sol alt köşesinde Z piezo voltaj değişimini gözlemlemek. Ucu aralığının dışına çıkarsa, ucu ve yeniden bir yaklaşım çekilme. Bu başarısız olursa, ucu başarılı bir yaklaşım olması için değiştirilmesi gerekebilir. Ucu devreye girdikten sonra, satırları bir görüntü oluşturacaktır edinim pencerelerin her görünmeye başlayacak. </li><li> 1 x 1 mikron de mika fotoğraf çekmek ve mika yüzey temiz ve düz olmasını sağlamak için yavaş yavaş yakınlaştırın. Göründükleri gibi görüntüleri kaydetmek için sürekli yakalama tıklayın. Büyüt ve istediğiniz gibi yüzeyi etrafında hareket ettirin. </li></ol> 4. Protein Biriktirme ve Görüntüleme için Numune Hazırlama <ol><li> Saflaştırılmış protein örneği 38 Edinme ve buz üzerinde tutmak. Bir Dondurucuda ise, üzerinde örnek çözülme5 dakika boyunca buz. </li><li> / Ml buzdolabında kullanarak görüntüleme tampon çözeltisi 0.0010 mg protein sulandırmak. Burada kullanılan görüntü tamponu 15 mM Tris-HCI (pH = 8.0), 150 mM NaCI ve 15 mM MgCI2 olduğunu. </li><li> 4 odacığı (100 x 15 mm) buzdolabında görüntüleme tampon solüsyonu ile Petri doldurun. Solüsyonun en azından her biri 5 mi oda doldurun. Yavaşça mikropipetöre sabit şekilde bağlı olan ucu ile seyreltilmiş protein çözeltisi karıştırılır. </li><li> Hazırlanmamış mika yüzeyine seyreltilmiş protein çözeltisinin 200 ul uygulayın. 30 saniye sonra, dairesel cımbız (Disk tutucular) ile protein / mika yüzey pick up. Bench için örnek paralel tutun. </li><li> Örnek tutarken örnek Petri kabı havza paralel olmasını sağlama hemen petri kabının (adım 4.2) birinci kadran içinde bulunan tampon çözeltisi içinde örnek bırakın. 1 saniye sonra, örnek çıkarın. </li><li> Havzasına örnek paralel tutmaya devamPetri kabı, kalan üç çeyrek daire için adımı 4.5 tekrarlayın. </li><li> Aşırı nem emmek ve mikroskop sahneye diski aktarmak için kuru tozsuz bir bez üzerine diski yerleştirin. Bezle gerçek yüzeyine dokunmayın. Örnek kurumasına izin vermeyin. </li><li> 3.16 - Tekrar 3.6 adımları. </li></ol> Mika 5. Görüntüleme Proteinler <ol><li> Ekranın sol tarafında onay parametreleri kutusuna tıklayın. Bahar boyutu ve uç yarıçapı ucu kullanılan dayalı ayarlanması gerekir. </li><li> Meşgul tıklayın. Benzer şekilde, mika görüntüleme işlemi (aşama 3.17) için, uç yaklaşırken z piezo pencere izleyin. </li><li> Izleyen en az iki geçiş için görüntü Tarayıcıyı aynı alanı izin verin. Toplanan her görüntüyü kurtarmak için sürekli yakalama tıklayın. </li><li> Yeni bir bölgeye tarayıcıyı hareket ve / veya istediğiniz gibi görüntü boyutunu değiştirmek. </li><li> Otomatik yazılım ayarlama bittikten sonratarama parametreleri belirli bir görüntü boyutu için, yazılımı kapatın. </li><li> Elle ince ayar için görüntünün odağını tarama hızı, z sınırı, satır sayısını, ve gerilimini ayarlamak. Görüntü çok odak dışı olursa, özgün başlangıç ​​konumunu geri geri yazılım açın. Bir protein yakınlaştırma sırasında bir görüntünün çözünürlüğünü artırmak için, tarama hızı azaltmak ve orantılı hatlarının sayısını artırmak. </li><li> Deneyden sonra,% 100 etanol ile sıvı haznesini temizlemek DI H2O ile yıkayın Sıvı hücre tamamen kurumasını bekleyin. </li><li> Ham veri görüntüleri işlemek için veri yazılımını açın. İlk olarak, düzleştirmek ikonuna tıklayarak görüntüyü düzleştirmek. Sipariş inci Zero seçin ve yürütmek tıklayın. Görüntüye bağlı olarak, uygun bir şekilde uygun düzlem düz görüntü elde etmek için gerekli olabilir. Bu durumda, düzlem uyum simgesini seçin ve imleci kullanarak görüntünün düz bir alanda bir uçak çizin. Yürütmek tıklayın. Gerektiği kadar tekrarlayın </li><li> Selvb kesit sekme proteinin boyutların ölçülmesi. Imleç ile bir çizgi analiz edilmesi molekülü veya alan üzerinde hareket çizin. Birden fazla alanlar için tekrarlayın ve yazılım bir bindirme oluşturur. Resmi veya diğer yazılım ve çizim programlarına uyumlu bir formatta resim oluşturmak için kullanılan verileri. </li></ol>

<ol>
	<li>Binnig, G., Quate, C. F., Gerber, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+Force+Microscope.">Atomic Force Microscope.</a> Phys. Rev. Lett. 56, 930-933 (1986).</li><li>Sonnenfeld, R., Hansma, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic-Resolution+Microscopy+in+Water+Science.">Atomic-Resolution Microscopy in Water Science.</a> 232, 211-213 (1986).</li><li>Nikiforov, M. P., Darling, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concurrent+Quantitative+Conductivity+and+Mechanical+Properties+Measurements+of+Organic+Photovoltaic+Materials+using+AFM.">Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM.</a> J. Vis. Exp. 71, (2013).</li><li>Bahatyrova, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Native+Architechure+of+a+Photosynthetic+Membrane.">The Native Architechure of a Photosynthetic Membrane.</a> Nature. 430, 1058-1061 (2004).</li><li>Sturgis, J. N., Tucker, J. D., Olsen, J. D., Hunter, C. N., Niederman, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+Force+Microscopy+Studies+of+Native+Photosynthetic+Membranes.">Atomic Force Microscopy Studies of Native Photosynthetic Membranes.</a> Biochem. 48, 3679-3698 (2009).</li><li>Pelling, A. E., Li, Y., Shi, W., Gimzewski, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+visualization+and+characterization+of+Myxococcus+xanthus+cells+with+atomic+force+microscopy.">Nanoscale visualization and characterization of Myxococcus xanthus cells with atomic force microscopy.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 102, 6484-6489 (2005).</li><li>Viani, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+Protein-Protein+Interactions+in+Real-Time.">Probing Protein-Protein Interactions in Real-Time.</a> Nature: Structural Biology. 7, 644-648 (2000).</li><li>Hook, F., Kasemo, B., Grunze, M., Zauscher, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Biological+Surface+Science,+Challenges+and+Recent+Advances.">Quantitative Biological Surface Science, Challenges and Recent Advances.</a> ACS Nano. 2, 2428-2436 (2008).</li><li>Thomas, G., Burnham, N. A., Camesano, T. A., Wen, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+Mechanical+Properties+of+Living+Cells+Using+Atomic+Force+Microscopy.">Measuring the Mechanical Properties of Living Cells Using Atomic Force Microscopy.</a> J. Vis. Exp. (76), (2013).</li><li>Murphy, P. J. M., Shannon, M., Goertz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+Recombinant+DNA+and+Protein+Complexes+Using+Atomic+Force+Microscopy.">Visualization of Recombinant DNA and Protein Complexes Using Atomic Force Microscopy.</a> J. Vis. Exp. (53), (2011).</li><li>Poggi, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+Probe+Microscopy.">Scanning Probe Microscopy.</a> Anal. Chem. 76, 3429-3444 (2004).</li><li>Rico, F., Su, C., Scheuring, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+Mapping+of+Single+Membrane+Proteins+at+Submolecular+Resolution.">Mechanical Mapping of Single Membrane Proteins at Submolecular Resolution.</a> Nano Letters. 11, 3983-3986 (2012).</li><li>Foster, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+State+of+Microscopy+for+2012.">The State of Microscopy for 2012.</a> Amer. Lab. 43, 4-6 (2011).</li><li>Guzman, H. V., Perrino, A. P., Garcia, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peak+Forces+in+High-Resolution+Imaging+of+Soft+Matter+in+Liquid.">Peak Forces in High-Resolution Imaging of Soft Matter in Liquid.</a> ACS Nano. 7, 3198-3204 (2013).</li><li>Kaemmer, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Introduction+to+Bruker&#8217;s+ScanAsyst+and+PeakForce+Tapping+AFM+Technology.">Introduction to Bruker&#8217;s ScanAsyst and PeakForce Tapping AFM Technology.</a> , (2011).</li><li>Dufr&#234;ne, Y. F., Martinez-Martin, D., Medalsy, I., Alsteens, D., Muller, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiparametric+imaging+of+biological+systems+by+force-distance+curve-based+AFM.">Multiparametric imaging of biological systems by force-distance curve-based AFM.</a> Nature Methods. 10, 847-854 (2013).</li><li>Pfreundschuh, M., Martinez-Martin, D., Mulvihill, E., Wegmann, S., Muller, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiparametric+high-resolution+imaging+of+native+proteins+by+force-distance+curve&#8211;based+AFM.">Multiparametric high-resolution imaging of native proteins by force-distance curve&#8211;based AFM.</a> Nature Protocols. 9, 1113-1130 (2014).</li><li>Pfreundschuh, M., Alsteens, D., Hilbert, M., Steinmetz, M. O., Muller, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localizing+Chemical+Groups+while+Imaging+Single+Native+Proteins+by+High-Resolution+Atomic+Force+Microscopy.">Localizing Chemical Groups while Imaging Single Native Proteins by High-Resolution Atomic Force Microscopy.</a> Nano Letters. 14, 2957-2964 (2014).</li><li>Berquanda, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+Force+Microscopy+Imaging+of+Living+Cells.">Atomic Force Microscopy Imaging of Living Cells.</a> Microscopy Today. 18, 8-14 (2010).</li><li>Heua, C., Berquand, A., Elie-Cailleb, C., Nicoda, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glyphosate-induced+Stiffening+of+HaCaT+Keratinocytes,+a+Peak+Force+Tapping+Study+on+Living+Cells.">Glyphosate-induced Stiffening of HaCaT Keratinocytes, a Peak Force Tapping Study on Living Cells.</a> J. Struc. Biol. 178, 1-7 (2012).</li><li>Picas, L., Rico, F., Deforet, M., Scheuring, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+Mechanical+Heterogeneity+of+the+Erythrocyte+Membrane+Reveals+Hallmarks+of+Membrane+Stability.">Structural and Mechanical Heterogeneity of the Erythrocyte Membrane Reveals Hallmarks of Membrane Stability.</a> ACS Nano. 7, 1054-1063 (2013).</li><li>Tobias, F. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+Probe+Microscopy+of+Bacterial+Red-Light.">Scanning Probe Microscopy of Bacterial Red-Light.</a> Proc. 1465, doi:10.1557/opl.2012.1006. , (2012).</li><li>Sorenson, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Domain+Structure+of+a+Unique+Bacterial+Red+Light+Photoreceptor+as+Revealed+by+Atomic+Force+Microscopy.">Domain Structure of a Unique Bacterial Red Light Photoreceptor as Revealed by Atomic Force Microscopy.</a> Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1652, (2013).</li><li>Rockwell, N. C., Lagarias, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+structure+of+phytochrome:+a+picture+is+worth+a+thousand+spectra.">The structure of phytochrome: a picture is worth a thousand spectra.</a> Plant Cell. 18, 4-14 (2006).</li><li>Rockwell, N. C., Shang, L., Martin, S. S., Lagarias, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Distinct+classes+of+red/far-red+photochemistry+within+the+phytochrome+superfamily.">Distinct classes of red/far-red photochemistry within the phytochrome superfamily.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106, 6123-6127 (2009).</li><li>Noack, S., Michael, N., Rosen, R., Lamparter, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+conformational+changes+of+Agrobacterium+phytochrome+Agp1+during+chromophore+assembly+and+photoconversion.">Protein conformational changes of Agrobacterium phytochrome Agp1 during chromophore assembly and photoconversion.</a> Biochem. 46, 4164-4176 (2007).</li><li>Noack, S., Lamparter, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+modulation+of+histidine-kinase+activity+in+bacterial+phytochromes+monitored+by+size+exclusion+chromatography,+crosslinking,+and+limited+proteolysis.">Light modulation of histidine-kinase activity in bacterial phytochromes monitored by size exclusion chromatography, crosslinking, and limited proteolysis.</a> Methods of Enzymology. 423, 203-221 (2007).</li><li>Rockwell, N. C., Su, Y. S., Lagarias, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phytochrome+structure+and+signaling+mechanisms.">Phytochrome structure and signaling mechanisms.</a> Annual Review Plant Biology. 57, 837-856 (2006).</li><li>Bhoo, S. H., Davis, S. J., Walker, J., Karniol, B., Vierstra, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacteriophytochromes+Are+Photochromic+Histidine+Kinases+Using+a+Biliverdin+Chromophore.">Bacteriophytochromes Are Photochromic Histidine Kinases Using a Biliverdin Chromophore.</a> Nature. 414, 776-779 (2001).</li><li>Takala, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Signal+amplification+and+transduction+in+phytochrome+photosensors.">Signal amplification and transduction in phytochrome photosensors.</a> Nature. 509, 245-248 (2014).</li><li>Filonov, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stable+Near-Infared+Fluorescent+Protein+for+in+vivo+Imaging.">Stable Near-Infared Fluorescent Protein for in vivo Imaging.</a> Nature Biotech. 29, 757-761 (2011).</li><li>Samma, A. A., Johnson, C. K., Song, S., Alvarez, S., Zimmer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+Origin+of+Fluorescence+in+Bacteriophytochrome+Infrared+Fluorescent+Proteins.">On the Origin of Fluorescence in Bacteriophytochrome Infrared Fluorescent Proteins.</a> J. Phys. Chem. B. 114, 15362-15369 (2011).</li><li>Lehtivuori, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+Properties+of+the+Chromophore-Binding+Domain+of+Bacteriophytochrome+from+Deinococcus+radiodurans.">Fluorescence Properties of the Chromophore-Binding Domain of Bacteriophytochrome from Deinococcus radiodurans.</a> J. Phys. Chem. B. 117, 11049-11057 (2013).</li><li>Toh, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Primary+Reactions+of+Bacteriophytochrome+Observed+with+Ultrafast+Mid-Infrared+Spectroscopy.">Primary Reactions of Bacteriophytochrome Observed with Ultrafast Mid-Infrared Spectroscopy.</a> J. Phys. Chem. A. 115, 3778-3786 (2011).</li><li>Auldridge, M. E., Satyshur, K. A., Anstrom, D. M., Forest, K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure-guided+engineering+enhances+a+phytochrome-based+infrared+fluorescent+protein.">Structure-guided engineering enhances a phytochrome-based infrared fluorescent protein.</a> J. Biol. Chem. 287, 7000-7009 (2012).</li><li>Toh, K. C., Stojkovic, E. A., van Stokkum, I. H., Moffat, K., Kennis, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proton-transfer+and+hydrogen-bond+interactions+determine+fluorescence+quantum+yield+and+photochemical+efficiency+of+bacteriophytochrome.">Proton-transfer and hydrogen-bond interactions determine fluorescence quantum yield and photochemical efficiency of bacteriophytochrome.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 107, 9170-9175 (2010).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Pymol+Molecular+Graphic+System+v.1.5.0.1.">The Pymol Molecular Graphic System v.1.5.0.1.</a> , .</li><li>Yang, X., Stojkovic, E. A., Kuk, J., Crystal Moffat, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=structure+of+the+chromophore+binding+domain+of+an+unusual+bacteriophytochrome,+RpBphP3,+reveals+residues+that+modulate+photoconversion.">structure of the chromophore binding domain of an unusual bacteriophytochrome, RpBphP3, reveals residues that modulate photoconversion.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104, 12571-12576 (2007).</li><li>Yang, X., Kuk, J., Moffat, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystal+structure+of+Pseudomonas+aeruginosa+bacteriophytochrome:+photoconversion+and+signal+transduction.">Crystal structure of Pseudomonas aeruginosa bacteriophytochrome: photoconversion and signal transduction.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 105, 14715-14720 (2008).</li><li>Woitowich, N. K., Garrido, C., Ozarowski, W., Stojkovic, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preliminary+X-ray+Crystallographic+and+Structural+Analyses+of+a+Bacteriophytochrome+from+Stigmatella+aurantiaca.">Preliminary X-ray Crystallographic and Structural Analyses of a Bacteriophytochrome from Stigmatella aurantiaca.</a> The FASEB Journal. 25, 928 (2011).</li><li>Wagner, J. R., Zhang, J., Brunzelle, J. S., Vierstra, R. D., Forest, K. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+resolution+structure+of+Deinococcus+bacteriophytochrome+yields+new+insights+into+phytochrome+architecture+and+evolution.">High resolution structure of Deinococcus bacteriophytochrome yields new insights into phytochrome architecture and evolution.</a> J. Biol. Chem. 282, 12298-12309 (2007).</li><li>Wagner, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mutational+analysis+of+Deinococcus+radiodurans+bacteriophytochrome+reveals+key+amino+acids+necessary+for+the+photochromicity+and+proton+exchange+cycle+of+phytochromes.">Mutational analysis of Deinococcus radiodurans bacteriophytochrome reveals key amino acids necessary for the photochromicity and proton exchange cycle of phytochromes.</a> J. Biol. Chem. 283, 12212-12226 (2008).</li></ol>

There are no competing financial interests or conflicts of interest.

AFM fizyolojik ilgili koşullarda proteinler ve diğer biyolojik makromoleküllerin görüntüleme tamamen yetenekli bir tarama prob mikroskop yöntemidir. X-ışını kristalografisi ve NMR ile karşılaştırıldığında, AFM biri sınırlama aynı çözünürlüğü, özellikle yanal çözünürlük elde etmek için onun yeteneksizliği. Herhangi bir yüzey üzerinde bir molekül analiz etmek için kullanıldığında, AFM veriler incelendiğinde, molekülün görüntü yüzeyinin etki ve sonda da göz önüne alın...

Atomik kuvvet mikroskopisi (AFM) 1986 yılında buluşun (Şekil 1) bu yana yüzeyleri, ince filmlerin ve tek moleküllerin yapısal ve mekanik özelliklerin belirlenmesi için çok önemli bir araç haline gelmiştir. 1-3 sıvı hücreyi kullanarak, bu yöntemin fizyolojik olarak ilgili olan bir ortamda biyolojik makromoleküllerin çalışmaları ve hatta canlı hücrelerde özellikle faydalı olur. AFM geleneksel iletişim modu AFM, çünkü yumuşak bir malzeme veya yüzeyine gevşek bağlı molekülleri görüntülenmesinde kullanılmıştır 4-10 dokunulduğunda mod nedeniyle tipik olarak uygun değildir yanal kuvvetlerin neden zarar dirsek tarafından numune üzerinde uygulanan. 11 dokunulduğunda mod AFM ölçüde ucu aralıklı yüzeyine dokunmayın etmektense sürekli temas ederek bu güçleri azaltır. Bu modda, konsol veya yüzeye normal olarak rezonans frekansına yakın bir döndürülür. Benzer AFM modu başvurma, topografya analxy (uzaklık) bir fonksiyonu olarak z-piezo hareketini taslak haline getirilmesi suretiyle yzed. Konsol dinamikleri ya da rezonans yanında oldukça kararsız olabilir; Bu nedenle, bir &quot;kararlı durum&quot; durumun dışına otomatikleştirmek için çok zorlu. Özellikle, bu dinamikleri örnek özellikleri ve tarama çevre hem de bağlıdır. Sert bir (er) yüzeyine adsorbe edilmiş yumuşak bir molekül için, molekül için bir iyi ayarlanmış geri besleme döngüsü yüzeyi geri besleme dalgalanmasına yol açabilir. Fazla akışkan Operasyonu konsolun ayarlama zorlaştırmaktadır. Sıcaklık veya sıvı düzeylerindeki değişiklikler set noktası, kazançlar ve diğer görüntüleme parametrelerin sürekli ayarlaması gerekir. Bu ayarlamalar, çok zaman tüketici ve kullanıcılar için zor olma eğilimindedir. Tepe Kuvvetleri Kantitatif Nanomekanik İşletme Haritalama (PF-QNM), mod AFM dokunarak gibi, aralıklı örnek (Şekil 2) başvurarak yanal etkileşimleri önler. 12-15 &lt;/ Sup&gt; Ancak, PF-QNM olmayan rezonans modu ve dokunarak modu AFM çok daha düşük frekanslarda çalışır. Bu çekme modu AFM, sıvı varlığında şiddetlenir özellikle de ayarlama zorlukları ortadan kaldırır. PF-QNM ile, görsel temas her noktada bir kuvvet yanıt eğrisi alınarak toplanır. ScanAsyst yazılım ilavesi ile, tarama parametrelerinin 15 ayar otomatik olabilir ve yüksek çözünürlüklü görüntü bile deneyimsiz kullanıcılar tarafından birkaç dakika içinde elde. Kullanıcı AFM daha aşina olduktan sonra, otomatik parametrelerden herhangi veya tüm görüntü kalitesi elle ince ayar yapmak için deneye izin herhangi bir zamanda devre dışı bırakılmış olabilir. Kuruluşundan bu yana, PF-QNM. Altmoleküler düzeyinde bakteriorodopsin, bir membran proteini ve diğer yerli proteinleri Haritayı uygulanmıştır bakteriyorodopsin için 16-18 protein esneklik ve X-ray kristalografik yapıları arasında doğrudan bir ilişki vardır. 12 PF -QNM yüksek çözünürlüklü canlı hücreler araştırmak için kullanılmıştır. Hücre bütünlüğü ve fonksiyonu için kritik olan eritrosit membran içerisindeki yapı ve mekanik arasındaki 19,20 Dahası, PF-QNM veri açıklığa kavuşturmaktadır önemli bağlantılar. 21 Biz 22 bacteriophytochromes (BphPs) denilen kırmızı ışık fotoreseptör yapısını incelemek için AFM, 23 de dahil olmak üzere, tarama prob mikroskobu (SPM) yöntemlerini kullanmışlardır. 24,25 Onlar kovalent bir sinyal-efektör modülüne böyle bağlantılı bir ışık algılama modülü oluşur histidin kinaz (HK) gibi. 26 ışık algılama modülü genellikle yapısal değişikliklere sinyal-efektör modülü ulaşan ve tüm protein küresel bir dönüşüm yol açan bir dizi, bir fotonun emilimi üzerine yapısal dönüşüme uğrar bir bilin kromofor içeren . Bu dönüşüm dayanarak 24,27-29, iki farklı ışık emici ler vardırBphPs, kırmızı ve uzak-kırmızı ışık emici devletin öngörmesi, Pr ve PFR olarak belirtilir. Pr en BphPs için, termal olarak kararlı, karanlığa adapte edilmiş halidir. Pr / Pfr Fotoçevrim moleküler temeli bütünüyle bağlı olarak, bu proteinlerin sınırlı yapısal bilgisine anlaşılamamıştır 28. D. Bir yapının haricinde radiodurans bu proteinlerin 30 bütün yayınlamış X-ışını kristalografik yapısı, karanlığa adapte edilmiş halde ve efektör yoksundur. Daha sonra, dokunulmamış BphPs etkin Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) ile araştırılmıştır için çok büyük olan ve X-ışını kristalografisi için (özellikle ışık uyarlanmış halde) da bütün halinde kristalize etmek oldukça zordur. BphPs yakın kızılötesi floresan protein belirteçleri olarak tasarlanmış edilmiştir (IFP) &#39;ın., Bu proteinlerin 31 Yapısal karakterizasyon etkili IFP tasarım yardım daha fazla olabilir. 32-36 Bu makalenin odak için bir prosedür sunmaktırPF-QNM yoluyla sıvı hücre AFM kullanılarak BphPs görüntüleme. Bir yöntem olup, fotosentetik bakteri R&#39;nin bacteriophytochrome RpBphP3, (P3) ışık adapte devlet çalışmalarla ortaya konmuştur palustris. Burada sunulan AFM prosedür proteinlerin görüntüleme için uygun ve basit bir yaklaşım hem de diğer biyolojik makro moleküller olduğunu. Bu yöntemle, tek tek moleküllerin yapısal detayları bir üst düzey bilim ders laboratuvar oturumu benzer zaman, kısa bir süre içinde tahsil edilebilir. Kesitlerini ölçmek ve daha boyutlu analiz tamamlayarak, deneysel veri yararlı hesaplama modelleri ile mukayese edilebilir. 37-42

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Name of Material/Equipment</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog #</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris-HCl</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>O4997-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>7647-14-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MgCl2</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>7791-18-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multimode 8 AFM</td>
			<td>Bruker-Nano</td>
			<td>492-008-011</td>
			<td>equipped with Nanoscope V controller and J scanner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Probe</td>
			<td>Bruker-Nano</td>
			<td>SNL-10, ScanAsyst-Fluid+</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tapping Mode Fluid Cell</td>
			<td>Bruker-Nano</td>
			<td>MTFML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mica V-4 Grade</td>
			<td>SPI supplies</td>
			<td>1150503</td>
			<td>25 x 25 x .26 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sample support disk</td>
			<td>nanoSurf</td>
			<td>BT02236</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>Plasta-Medic, Inc.</td>
			<td></td>
			<td>100 mm x 15 mm&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>micropipettors</td>
			<td>Denville Scientific</td>
			<td>XL 3000i</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RpBphP3</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Prepared according to cited references</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanoscope software</td>
			<td>Bruker-Nano</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber Optic Light</td>
			<td>Digital Instruments Inc.</td>
			<td>F0-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pelco AFM Disc Gripper</td>
			<td>Ted Pella Inc</td>
			<td>1668</td>
			<td>12 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1 ml syringe</td>
			<td>McKesson</td>
			<td>102-ST1C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf tubes</td>
			<td>Denville Scientific</td>
			<td>C2171</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>The Pymol Molecular Graphic System v.1.5.0.1</td>
			<td>Schrodinger, LLC</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

atomic force microscopy of red-light photoreceptors using peakforce quantitative nanomechanical property mapping

Atomik kuvvet mikroskopisi (AFM), bir yüzeyin bir güç yanıtı araştırmak için bir konsol bağlı bir piramit şeklinde bir uca kullanır. Ucunun çökme görüntü topografisine dönüştürülebilen bir lazer ve bölümlere ayrılmış detektör tarafından ~ 10 pN ölçülebilir. Genlik modülasyonu veya &quot;dokunarak modu&quot; AFM bir görüntü üretmek için rezonans frekansında titreşen ise yüzeyi ile aralıklı temas probu içerir. Bir sıvı hücre ile birlikte kullanılan, dokunarak modu AFM gibi fizyolojik ilgili koşullarda proteinler gibi biyolojik makromoleküllerin görüntüleme sağlar. Dokunulduğunda mod AFM probu ve deneyimsiz kullanıcılar için zor olabilir tarama parametreleri çok sayıda sık ayarlamaları manuel ayar gerektirir. Yüksek kaliteli görüntüler elde etmek için, bu ayarlamalar çok zaman tüketir. PeakForce Kantitatif Nanomekanik İşletme Haritalama (PF-QNM) bir kuvvet yanıtlayanların ölçerek bir görüntü oluştururnumune ile temas her noktada için tek başlarına eğrisi. ScanAsyst yazılım ile, PF-QNM otomatik olabilir. Bu yazılım otomatik olarak belirli bir örnek için ayar noktası, sürücü frekansı, tarama hızı, kazanç, ve diğer önemli tarama parametreleri ayarlar. Sadece bu süreç kırılgan sondaları ve örnekleri hem koruyor, önemli ölçüde yüksek çözünürlüklü görüntüleri elde etmek için gerekli süreyi azaltır. PF-QNM sıvı AFM görüntüleme için uyumludur; Bu nedenle, biyolojik olarak ilgili malzemeleri görüntülenmesi için geniş bir uygulama alanına sahiptir. Bu çalışmada sunulan yöntem, fotosentez R. gelen bir bakteriyel kırmızı ışık fotoreseptör, RpBphP3 (P3) görüntüler elde PF-QNM uygulanmasını açıklar onun ışık adapte devlet palustris. Bu yöntem kullanılarak, bireysel protein P3 dimerleri ve dimerlerin agrega bir görüntüleme tampon varlığında bir mika yüzeye gözlenmiştir. Uygun yüzey ayarlamalar ve / veya çözelti konsantrasyonu Bu yöntemle,genel olarak diğer ilgili biyolojik makromoleküller ve yumuşak malzemeler için uygulanabilir.

Hafif uyarlanmış halde bir fotoreseptör protein, P3, temsili AFM görsel, Şekil 3 ve 4&#39;te sunulmaktadır. Bir taze kırılmış mika alt-tabaka (Şekil 3A) protein adsorpsiyonu için uygun, düz bir yüzeydir. Bir negatif kontrol olarak, temiz mika bir görüntü toplama çeşitli nedenlerle önemlidir. İlk olarak, sıvı hücre temiz temin edilmiş olup, önceki deneylerden elde edilen herhangi bir kalıntı malzemeler yüzey kirletecektir. İkinci olarak, bu ...

Watch this Scientific Journal Video about Atomic Force Microscopy of Red-Light Photoreceptors Using PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping at JoVE.com

Atomic Force Microscopy of Red-Light Photoreceptors Using PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping

A method for investigating the structure of a protein photoreceptor using atomic force microscopy (AFM) is described in this paper. PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (PF-QNM) reveals intact protein dimers on a mica surface.

PeakForce Kantitatif Nanomekanik Gayrimenkul Eşleme Kullanma Kırmızı Işık fotoreseptör Atomik Kuvvet Mikroskobu

Atomic force microscopy (AFM) uses a pyramidal tip attached to a cantilever to probe the force response of a surface. The deflections of the tip can be ...

atomic-force-microscopy-red-light-photoreceptors-using-peakforce

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

11.7K Görüntüleme.  Northeastern Illinois University. A method for investigating the structure of a protein photoreceptor using atomic force microscopy (AFM) is described in this paper. PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (PF-QNM) reveals intact protein dimers on a mica surface. 

Video: Atomic Force Microscopy of Red-Light Photoreceptors Using PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping

Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. Thus, understanding of spatial variations in composition as well as electrical properties of OPV materials is of paramount importance for moving PV technology forward.1,2 In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution. Currently, materials properties measurements performed using commercially available AFM-based techniques (PeakForce, conductive AFM) generally provide only qualitative information. The values for resistance as well as Young's modulus measured using our method on the prototypical ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM system correspond well with literature data. The P3HT:PC61BM blend separates onto PC61BM-rich and P3HT-rich domains. Mechanical properties of PC61BM-rich and P3HT-rich domains are different, which allows for domain attribution on the surface of the film. Importantly, combining mechanical and electrical data allows for correlation of the domain structure on the surface of the film with electrical properties variation measured through the thickness of the film.

Organic photovoltaic (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale inhomogeneity of OPV materials affects performance of photovoltaic devices. In this paper, we describe a protocol for quantitative measurements of electrical and mechanical properties of OPV materials with sub-100 nm resolution.

Eşzamanlı Sayısal İletkenlik ve AFM kullanarak Organik Fotovoltaik Malzemeler Mekanik Özellikleri Ölçümleri

Organic photovoltaic  (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale  inhomogeneity of OPV materials affects performance ...

Mühendislik

Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low friction at the interface. Nevertheless, these systems can be sensitive to wear due to interdigitation of the opposing brushes. In a recent publication, we have shown via molecular dynamics simulations and atomic force microscopy experiments, that using an immiscible polymer brush system terminating the substrate and the slider surfaces, respectively, can eliminate such interdigitation. As a consequence, wear in the contacts is reduced. Moreover, the friction force is two orders of magnitude lower compared to traditional miscible polymer brush systems. This newly proposed system therefore holds great potential for application in industry. Here, the methodology to construct an immiscible polymer brush system of two different brushes each solvated by their own preferred solvent is presented. The procedure how to graft poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) from a flat surface and poly(methyl methacrylate) (PMMA) from an atomic force microscopy (AFM) colloidal probe is described. PNIPAM is solvated in water and PMMA in acetophenone. Via friction force AFM measurements, it is shown that the friction for this system is indeed reduced by two orders of magnitude compared to the miscible system of PMMA on PMMA solvated in acetophenone.

The methodology to perform friction force microscopy experiments for contacting brushes is presented: Two polymer brushes that are grafted from (a) substrates and (b) colloidal probes are slid to show that, by using two contacting immiscible brush systems, friction in sliding contacts is reduced compared to miscible brush systems.

Polimer Fırçalar Karşı karışmayan hazırlanması ve Sürtünme Kuvvet Mikroskobu Ölçümleri,

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low ...

Investigating Single Molecule Adhesion by Atomic Force Spectroscopy

Atomic force spectroscopy is an ideal tool to study molecules at surfaces and interfaces. An experimental protocol to couple a large variety of single molecules covalently onto an AFM tip is presented. At the same time the AFM tip is passivated to prevent unspecific interactions between the tip and the substrate, which is a prerequisite to study single molecules attached to the AFM tip. Analyses to determine the adhesion force, the adhesion length, and the free energy of these molecules on solid surfaces and bio-interfaces are shortly presented and external references for further reading are provided. Example molecules are the poly(amino acid) polytyrosine, the graft polymer PI-g-PS and the phospholipid POPE (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine). These molecules are desorbed from different surfaces like CH3-SAMs, hydrogen terminated diamond and supported lipid bilayers under various solvent conditions. Finally, the advantages of force spectroscopic single molecule experiments are discussed including means to decide if truly a single molecule has been studied in the experiment.

A protocol to couple a large variety of single molecules covalently onto an AFM tip is presented. Procedures and examples to determine the adhesion force and free energy of these molecules on solid supports and bio-interfaces are provided.

Atomik Kuvvet Spektroskopi Tek Molekül Yapışma incelenmesi

Atomic force spectroscopy is an ideal tool to study molecules at surfaces and interfaces. An experimental protocol to couple a large variety of single ...

Dynamic Pore-scale Reservoir-condition Imaging of Reaction in Carbonates Using Synchrotron Fast Tomography

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve geologic seals and allow CO2 to escape. However, the dissolution processes at reservoir conditions are poorly understood. Thus, time-resolved experiments are needed to observe and predict the nature and rate of dissolution at the pore scale. Synchrotron fast tomography is a method of taking high-resolution time-resolved images of complex pore structures much more quickly than traditional &#181;-CT. The Diamond Lightsource Pink Beam was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 hours. The images were segmented and the porosity and permeability were measured using image analysis and network extraction. Porosity increased uniformly along the length of the sample; however, the rate of increase of both porosity and permeability slowed at later times.

Synchrotron fast tomography was used to dynamically image dissolution of limestone in the presence of CO2-saturated brine at reservoir conditions. 100 scans were taken at a 6.1 &#181;m resolution over a period of 2 h.

Sinkrotron Hızlı Tomografi ile Karbonat içinde Reaksiyon Dinamik Gözenek ölçekli Rezervuar-koşul Görüntüleme

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve ...

Evanescent Field Based Photoacoustics: Optical Property Evaluation at Surfaces

Here, we present a protocol to estimate material and surface optical properties using the photoacoustic effect combined with total internal reflection. Optical property evaluation of thin films and the surfaces of bulk materials is an important step in understanding new optical material systems and their applications. The method presented can estimate thickness, refractive index, and use absorptive properties of materials for detection. This metrology system uses evanescent field-based photoacoustics (EFPA), a field of research based upon the interaction of an evanescent field with the photoacoustic effect. This interaction and its resulting family of techniques allow the technique to probe optical properties within a few hundred nanometers of the sample surface. This optical near field allows for the highly accurate estimation of material properties on the same scale as the field itself such as refractive index and film thickness. With the use of EFPA and its sub techniques such as total internal reflection photoacoustic spectroscopy (TIRPAS) and optical tunneling photoacoustic spectroscopy (OTPAS), it is possible to evaluate a material at the nanoscale in a consolidated instrument without the need for many instruments and experiments that may be cost prohibitive.

Here we present a protocol to estimate material and surface optical properties using the photoacoustic effect combined with total internal reflection. This technique evanescent field-based photoacoustics can be used to create a photoacoustic metrology system to estimate materials&#39; thicknesses, bulk and thin film refractive indices, and explore their optical properties.

Evanescent Alan Bazlı photoacoustics: Optik Mülkiyet Değerlendirme Yüzeylerde

Here, we present a protocol to estimate material and surface optical properties using the photoacoustic effect combined with total internal reflection. ...

Sub-nanometer Resolution Imaging with Amplitude-modulation Atomic Force Microscopy in Liquid

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown that when operated in amplitude-modulation (tapping) mode, atomic or molecular-level resolution images can be achieved over a wide range of soft and hard samples in liquid. In these situations, small oscillation amplitudes (SAM-AFM) enhance the resolution by exploiting the solvated liquid at the surface of the sample. Although the technique has been successfully applied across fields as diverse as materials science, biology and biophysics and surface chemistry, obtaining high-resolution images in liquid can still remain challenging for novice users. This is partly due to the large number of variables to control and optimize such as the choice of cantilever, the sample preparation, and the correct manipulation of the imaging parameters. Here, we present a protocol for achieving high-resolution images of hard and soft samples in fluid using SAM-AFM on a commercial instrument. Our goal is to provide a step-by-step practical guide to achieving high-resolution images, including the cleaning and preparation of the apparatus and the sample, the choice of cantilever and optimization of the imaging parameters. For each step, we explain the scientific rationale behind our choices to facilitate the adaptation of the methodology to every user's specific system.

We present a method for achieving sub-nanometer resolution images with amplitude-modulation (tapping mode) atomic force microscopy in liquid. The method is demonstrated on commercial atomic force microscopes. We explain the rationale behind our choices of parameters and suggest strategies for resolution optimization.

Sıvı olarak Genlik modülasyonu Atomik Kuvvet Mikroskobu ile alt nanometre Çözünürlüklü Görüntüleme

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown ...

Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit manipulation, and integrated single-photon detectors. Here, we present the key aspects of preparing and testing a silicon photonic quantum chip with an integrated photon source and two-photon interferometer. The most important aspect of an integrated quantum circuit is minimizing loss so that all of the generated photons are detected with the highest possible fidelity. Here, we describe how to perform low-loss edge coupling by using an ultra-high numerical aperture fiber to closely match the mode of the silicon waveguides. By using an optimized fusion splicing recipe, the UHNA fiber is seamlessly interfaced with a standard single-mode fiber. This low-loss coupling allows the measurement of high-fidelity photon production in an integrated silicon ring resonator and the subsequent two-photon interference of the produced photons in a closely integrated Mach-Zehnder interferometer. This paper describes the essential procedures for the preparation and characterization of high-performance and scalable silicon quantum photonic circuits.

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum systems. Presented here is a method for preparing and testing a silicon photonic chip for quantum measurements.

Silikon Halka Rezonatörü Foton Kaynak Kuantum Girişim ölçümü

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit ...

Characterization of Ultra-fine Grained and Nanocrystalline Materials Using Transmission Kikuchi Diffraction

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and nanocrystalline materials. The traditional techniques associated with scanning electron microscopy (SEM), such as electron backscatter diffraction (EBSD), do not possess the required spatial resolution due to the large interaction volume between the electrons from the beam and the atoms of the material. Transmission electron microscopy (TEM) has the required spatial resolution. However, due to a lack of automation in the analysis system, the rate of data acquisition is slow which limits the area of the specimen that can be characterized. This paper presents a new characterization technique, Transmission Kikuchi Diffraction (TKD), which enables the analysis of the microstructure of UFG and nanocrystalline materials using an SEM equipped with a standard EBSD system. The spatial resolution of this technique can reach 2 nm. This technique can be applied to a large range of materials that would be difficult to analyze using traditional EBSD. After presenting the experimental set up and describing the different steps necessary to realize a TKD analysis, examples of its use on metal alloys and minerals are shown to illustrate the resolution of the technique and its flexibility in term of material to be characterized.

This paper provides a detailed method to characterize the microstructure of ultra-fine grained and nanocrystalline materials using a scanning electron microscope equipped with a standard electron backscatter diffraction system. Metal alloys and minerals presenting refined microstructures are analyzed using this technique, showing the diversity of its possible applications.

İletim Kikuchi difraksiyonu kullanılarak ultra-ince taneli ve Nanokristal Malzemelerin Karakterizasyonu

One of the challenges in microstructure analysis nowadays resides in the reliable and accurate characterization of ultra-fine grained (UFG) and ...

An Efficient Method for Selective Desalination of Radioactive Iodine Anions by Using Gold Nanoparticles-Embedded Membrane Filter

Here, we demonstrate a detail protocol for the preparation of nanomaterials-embedded composite membranes and its application to the efficient and ion-selective removal of radioactive iodines. By using citrate-stabilized gold nanoparticles (mean diameter: 13 nm) and cellulose acetate membranes, gold nanoparticle-embedded cellulose acetate membranes (Au-CAM) have easily been fabricated. The nano-adsorbents on Au-CAM were highly stable in the presence of high concentration of inorganic salts and organic molecules. The iodide ions in aqueous solutions could rapidly be captured by this engineered membrane. Through a filtration process using an Au-CAM containing filter unit, excellent removal efficiency (&gt;99%) as well as ion-selective desalination result was achieved in a short time. Moreover, Au-CAM provided good reusability without significant decrease of its performances. These results suggested that the present technology using the engineered hybrid membrane will be a promising process for the large-scale decontamination of radioactive iodine from liquid wastes.

An efficient method for the rapid and ion-selective desalination of radioactive iodine in several aqueous solutions is described by using gold nanoparticles-immobilized cellulose acetate membrane filters.

Radyoaktif iyot anyon altın nano tanecikleri gömülü membran filtre kullanarak, seçici tuzdan arındırma için verimli bir yöntem

Here, we demonstrate a detail protocol for the preparation of nanomaterials-embedded composite membranes and its application to the efficient and ...

Surface Mapping of Earth-like Exoplanets using Single Point Light Curves

Spatially resolving exoplanet features from single-point observations is essential for evaluating the potential habitability of exoplanets. The ultimate goal of this protocol is to determine whether these planetary worlds harbor geological features and/or climate systems. We present a method of extracting information from multi-wavelength single-point light curves and retrieving surface maps. It uses singular value decomposition (SVD) to separate sources that contribute to light curve variations and infer the existence of partially cloudy climate systems. Through analysis of the time series obtained from SVD, physical attributions of principal components (PCs) could be inferred without assumptions of any spectral properties. Combining with viewing geometry, it is feasible to reconstruct surface maps if one of the PCs are found to contain surface information. Degeneracy originated from convolution of the pixel geometry and spectrum information determines the quality of reconstructed surface maps, which requires the introduction of regularization. For the purpose of demonstrating the protocol, multi-wavelength light curves of Earth, which serves as a proxy exoplanet, are analyzed. Comparison between the results and the ground truth is presented to show the performance and limitation of the protocol. This work provides a benchmark for future generalization of exoplanet applications.

The protocol extracts information from light curves of exoplanets and constructs their surface maps. It uses light curves of Earth, which serves as a proxy exoplanet, to demonstrate the approach.

Tek NoktaLı Işık Eğrileri kullanarak Dünya benzeri dış gezegenlerin yüzey haritalaması

Spatially resolving exoplanet features from single-point observations is essential for evaluating the potential habitability of exoplanets. The ultimate ...