RU2680726C1 - Method of studying three-dimensional structures by means of scanning optical probe nanotomography - Google Patents
Method of studying three-dimensional structures by means of scanning optical probe nanotomography Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680726C1 RU2680726C1 RU2017138865A RU2017138865A RU2680726C1 RU 2680726 C1 RU2680726 C1 RU 2680726C1 RU 2017138865 A RU2017138865 A RU 2017138865A RU 2017138865 A RU2017138865 A RU 2017138865A RU 2680726 C1 RU2680726 C1 RU 2680726C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dimensional structure
- study
- sample
- cut
- optical
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
Abstract
Description
Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано для исследования образцов, например биоматериалов и изделий медицинского назначения, методами сканирующей зондовой микроскопии. В частности это может быть исследование внутренних пор зондом сканирующего зондового микроскопа (СЗМ).The invention relates to nanotechnology and can be used to study samples, for example, biomaterials and medical devices, using scanning probe microscopy. In particular, this can be an investigation of the internal pores by a probe of a scanning probe microscope (SPM).
Известен способ исследования трехмерных структур, включающий срез трехмерной структуры ножом криотома и исследование двухмерной структуры зондом с острием сканирующего зондового микроскопа [1]. Недостаток этого способа заключается в ограниченной информативности измерения образцов, связанной с исследованием только его поверхности, что снижает его функциональные возможности.A known method for the study of three-dimensional structures, including a slice of a three-dimensional structure with a cryotome knife and the study of a two-dimensional structure with a probe with a tip of a scanning probe microscope [1]. The disadvantage of this method is the limited information content of the measurement of samples associated with the study of only its surface, which reduces its functionality.
Известен способ исследования трехмерных структур, включающий осуществление первого среза трехмерной структуры ножом и первое исследование первой срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон зондом с чувствительным элементом сканирующего зондового микроскопа, второй срез трехмерной структуры ножом в соответствии с результатами первого исследования и второе исследование второй срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон зондом с чувствительным элементом сканирующего зондового микроскопа [2]. Этот способ выбран нами в качестве прототипа.A known method for the study of three-dimensional structures, including the implementation of the first cut of a three-dimensional structure with a knife and the first study of the first cut-off surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones with a probe with a sensitive element of a scanning probe microscope, a second cut of a three-dimensional structure with a knife in accordance with the results of the first study and a second study of the second cut the surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones with a probe with a sensitive element of a scanning probe microscope [2]. This method is chosen by us as a prototype.
Недостаток этого способа заключается в невозможности оперативно корректировать процесс зондовых измерений, а также в недостаточной информативности способа, что снижает его функциональные возможности.The disadvantage of this method is the inability to promptly adjust the process of probe measurements, as well as the lack of information of the method, which reduces its functionality.
Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей известного способа исследования трехмерных структур.The technical result of the invention is to expand the functionality of the known method for the study of three-dimensional structures.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе исследования трехмерных структур посредством сканирующей оптической зондовой нанотомографии, включающим осуществление первого среза трехмерной структуры ножом и первое исследование первой срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон зондом с чувствительным элементом сканирующего зондового микроскопа, второй срез трехмерной структуры ножом в соответствии с результатами первого исследования и второе исследование второй срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон зондом с чувствительным элементом сканирующего зондового микроскопа, после первого среза трехмерной структуры ножом проводят первое оптическое исследование первой срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон, а второй срез трехмерной структуры осуществляют также по результатам первого оптического исследования первой срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон. Таким образом, второй срез трехмерной структуры осуществляют по результатам первого оптического исследования первой срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон и первого исследования первой срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон зондом с чувствительным элементом сканирующего зондового микроскопа.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for studying three-dimensional structures by means of scanning optical probe nanotomography, including the first cut of a three-dimensional structure with a knife and the first study of the first cut-off surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones by a probe with a sensitive element of a scanning probe microscope, the second cut of a three-dimensional structure knife in accordance with the results of the first study and the second study of the second cut surface after a first cut of a three-dimensional structure with a knife, a first optical study of the first cut surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones is carried out, and a second cut of a three-dimensional structure is also carried out according to the results of the first optical study of the first cut the surface of the sample of a three-dimensional structure and its internal zones. Thus, the second cut of the three-dimensional structure is carried out according to the results of the first optical examination of the first cut surface of the sample of the three-dimensional structure and its internal zones and the first study of the first cut surface of the sample of the three-dimensional structure and its internal zones with a probe with a sensitive element of a scanning probe microscope.
Существует вариант, в котором после второго среза трехмерной структуры ножом осуществляют второе оптическое исследование второй срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон, а второе исследование поверхности трехмерной структуры и ее внутренних зон зондом с чувствительным элементом сканирующего зондового микроскопа осуществляют по результатам второго оптического исследования второй срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон.There is an option in which, after a second cut of a three-dimensional structure with a knife, a second optical study of the second cut-off surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones is performed, and a second study of the surface of a three-dimensional structure and its internal zones with a probe with a sensitive element of a scanning probe microscope is carried out according to the results of the second optical study of the second cut surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones.
Существует вариант, в котором проводят дополнительное оптическое исследование первой срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон (обозначено нами как третье оптическое исследование) одновременно с первым исследованием срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон зондом с чувствительным элементом сканирующего зондового микроскопа.There is a variant in which an additional optical study of the first cut-off surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones (designated by us as the third optical study) is carried out simultaneously with the first study of the cut-off surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones by a probe with a sensitive element of a scanning probe microscope.
Существует вариант, в котором проводят дополнительное оптическое исследование второй срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон (обозначено нами как четвертое оптическое исследование) одновременно со вторым исследованием поверхности трехмерной структуры и ее внутренних зон зондом с чувствительным элементом сканирующего зондового микроскопа.There is a variant in which an additional optical study of the second cut-off surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones (designated by us as the fourth optical study) is carried out simultaneously with a second study of the surface of a three-dimensional structure and its internal zones by a probe with a sensitive element of a scanning probe microscope.
Существует вариант, в котором первое оптическое исследованиеThere is an option in which the first optical study
осуществляют с изменением угла наблюдения первой срезанной поверхности.carried out with a change in the viewing angle of the first cut surface.
Существует вариант, в котором второе оптическое исследованиеThere is an option in which a second optical study
осуществляют с изменением угла наблюдения второй срезанной поверхности.carried out with a change in the viewing angle of the second cut surface.
Существует вариант, в котором третье оптическое исследованиеThere is an option in which a third optical study
осуществляют с изменением угла наблюдения первой срезанной поверхности.carried out with a change in the viewing angle of the first cut surface.
Существует вариант, в котором четвертое оптическое исследованиеThere is an option in which the fourth optical study
осуществляют с изменением угла наблюдения второй срезанной поверхности.carried out with a change in the viewing angle of the second cut surface.
Существует вариант, в котором первую срезанную поверхностьThere is an option in which the first cut surface
образца трехмерной структуры и ее внутренние зоны подают первое лазерное излучение.a sample of a three-dimensional structure and its internal zones supply the first laser radiation.
Существует вариант, в котором на вторую срезанную поверхность образца трехмерной структуры и ее внутренние зоны подают второе лазерное излучение.There is an option in which a second laser radiation is supplied to a second cut surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones.
Существует вариант, в котором на первую срезанную поверхность образца трехмерной структуры и ее внутренние зоны, а также на вторую срезанную поверхность образца трехмерной структуры и ее внутренние зоны подают, по меньшей мере, по два дополнительных лазерных излучения.There is an option in which at least two additional laser radiation is supplied to the first cut surface of the sample of the three-dimensional structure and its internal zones, as well as to the second cut surface of the sample of the three-dimensional structure and its internal zones.
Существует вариант, в котором первое и второе оптическое исследование внутренних зон трехмерной структуры осуществляют после введения в них через капилляр жидкости с наночастицами.There is an option in which the first and second optical studies of the internal zones of the three-dimensional structure are carried out after the introduction of a liquid with nanoparticles through them through a capillary.
Существует вариант, в котором в качестве наночастиц используют наночастицы золота.There is an option in which gold nanoparticles are used as nanoparticles.
Существует вариант, в котором в качестве наночастиц используют наночастицы золота с биологически активными веществами.There is an option in which gold nanoparticles with biologically active substances are used as nanoparticles.
Существует вариант, в котором биологически активные вещества сопряжены с флуоресцентными маркерами.There is an option in which biologically active substances are coupled with fluorescent markers.
На фиг. 1 изображено устройство для реализации способа.In FIG. 1 shows a device for implementing the method.
На фиг. 2 изображен вариант использования способа при низких температурах.In FIG. 2 shows an embodiment of the method at low temperatures.
На фиг. 3-4 представлены результаты исследований трехмерной структуры образца двухкомпонентного полимерного волокна предложенным способом.In FIG. 3-4 presents the results of studies of the three-dimensional structure of a sample of a two-component polymer fiber by the proposed method.
Устройство для реализации предложенного способа содержит платформу 1, на которой на первых направляющих 2 установлена первая подвижная по координате X каретка 3 с пьезосканером 4, содержащим фланец 5, в котором закреплен первый держатель 6 зонда 7, имеющего чувствительный элемент 8. Первая подвижная каретка 3 может быть сопряжена с первым приводом 9. Чувствительный элемент 8 может быть установлен с возможностью взаимодействия с образцом 10, закрепленным во втором держателе 11, размещенным на механизме поворота 12, установленном на второй подвижной координатам Y или Y, Z каретке 13. При этом вторая подвижная каретка 13 может быть установлена на вторых направляющих 14, расположенных на платформе 1. Вторая подвижная каретка 13 может быть сопряжена со вторым приводом 15. На платформе 1 на третьих направляющих 16 установлена третья подвижная каретка 17 с ножом 18, сопряженная с третьим приводом 19. Элементы 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 представляют собой сканирующий зондовый микроскоп (см. подробно в [2, 3], который может быть подключен к первому блоку управления 22. Это подключение показано условно. Второй блок управления 23 может быть соединен с механизмом поворота 12, вторым приводом 15 и третьим приводом 19. Элементы с 10 по 23 за исключением блока 22 входят в состав микротома. Блоки 22 и 23 могут быть объединены в один блок (не показано).A device for implementing the proposed method comprises a platform 1 on which a
В качестве зонда 7 может использоваться кварцевый резонатор с чувствительным элементом (см. подробно в [4]). В качестве чувствительного элемента 8 могут использоваться заостренные иглы, описанные в [5], а также нитевидные кристаллы, технология получения которых описаны в [6]. В качестве первых направляющих 2 и вторых направляющих 14 можно использовать линейные направляющие, описанные в [2], либо две линейные направляющие, установленные одна на другой. Вторые направляющие 14 и второй привод 15 показаны условно и могут быть выполнены аналогично описанным в [1]. Тем не менее следует заметить, что в серийно выпускаемых микротомах и криотомах часто элементы 14, 15 и 16 представляют собой шарнирную конструкцию, описанную, например, в [8].As
Механизм поворота 12 может иметь шарнирное исполнение (см., например [9], либо быть выполненным на сферической опоре, как на фиг.1, и закрепляться вручную, например, с использованием накидного элемента или стопорного винта (не показаны).The
Третья подвижная каретка 17 может осуществлять перемещения по координатам X, Y, а также вращение вокруг оси 24. Это может быть двухкоординатный стол на основе двух линейных направляющих с поворотным механизмом. Двухкоординатное перемещение может быть механизированным, а вращение осуществляться вручную и закрепляться накидным элементом или стопорным винтом (не показаны). Координатные столы, осуществляющие все описанные перемещения, подробно описаны в [10, 11, 12]. Микротом и криотом, обеспечивающие срез образца 10 и формирование гладкой поверхности 25, описаны также в [1, 13].The third
В качестве образца 10 может использоваться образец пористой трехмерной структуры с характерным размером пор от 1 нм до нескольких сотен мкм, выполненной на основе биоматериалов или полимеров. В качестве образца 10 может также использоваться образец непористой трехмерной структуры, выполненной на основе биоматериалов или полимеров. Учитывая также, что неровность среза образца 10 практически всегда находится в диапазоне нескольких нанометров, то, по сути, любая измеряемая поверхность может рассматриваться как трехмерная структура.As
Поверхность 25 образца 10 оптически сопряжена с оптическим блоком 30, имеющим первый модуль изменения угла 31 и первый модуль перемещения 32 в плоскости координат YZ.The
Поверхность 25 образца 10 также оптически сопряжена с первым источником лазерного излучения 33, имеющим второй модуль изменения угла 34 и второй модуль перемещения 35 в плоскости координат YZ.The
Поверхность 25 образца 10 также оптически сопряжена со вторым источником лазерного излучения 36, имеющим третий модуль изменения угла 37 и третий модуль перемещения 38 в плоскости координат YZ.The
В качестве оптического блока 30 можно использовать оптический микроскоп с горизонтальным расположением оптической оси, в качестве которого может быть использована оптическая система Optem 70XL [14].As the
В качестве первого источника лазерного излучения 33 можно использовать, например, лазерный модуль с длиной волны излучения 635 нм Thorlabs LDM 635 [15].As the first source of
В качестве второго источника лазерного излучения 36 можно использовать например, лазерный модуль с длиной волны излучения 405 нм Thorlabs LDM 405 [16].As a second source of
В качестве первого модуля изменения угла 31, второго модуля изменения угла 34 и третьего модуля изменения угла 37 можно использовать приводы, описанные в [17, 18].The drives described in [17, 18] can be used as the first module for changing the
В качестве первого модуля перемещения 32, второго модуля перемещения 35 и третьего модуля перемещения 38 можно использовать модули, описанные в [19].As the
В варианте использования способа при низких температурах, например, посредством криотома (фиг. 2) платформа 1 с первыми средствами перемещения 40 зонда 7, вторыми средствами перемещения 41 образца 10 и третьими средствами перемещения 42 ножа 18 расположена внутри камеры 45, соединенной с источником хладагента 46.In an embodiment of the method at low temperatures, for example, by means of a cryotome (Fig. 2), platform 1 with the first means of
Реализация способа осуществляется следующим образом. Закрепляют зонд 7 (фиг. 1) в первом держателе 6. Закрепляют образец 10 во втором держателе 11. Используя подвижку образца 10 относительно ножа 18, осуществляют срез образца 10 и формирование гладкой поверхности 25 образца 10. Используя первый привод 9, подводят чувствительный элемент 8 к поверхности 25 образца 10. Используя пьезосканер 4, осуществляют сканирование поверхности 25 и измерение ее характеристик. Подробно работу СЗМ см. в [1, 2, 3, 13].The implementation of the method is as follows. The
В результате первого оптического исследования посредством оптического блока 30 выявляют оптические неоднородности, которыми могут быть обусловлены неровностями поверхности, гетерогенностью химического состава или структурными неоднородностями образца. При этом зона оптического наблюдения может на порядки превосходить зоны зондовых измерений, что упрощает выбор глубины второго среза и выбор области первых зондовых исследований.As a result of the first optical study, optical inhomogeneities are detected by the
В результате второго оптического исследования проще выбирать требуемую зону для вторых зондовых исследований.As a result of the second optical study, it is easier to select the desired zone for the second probe studies.
Первое оптическое исследование и второе оптическое исследование, осуществляемое с изменением угла наблюдения поверхности 25 позволяет более детально и точно определять оптические неоднородности, что упрощает последующие зондовые исследования посредством более детальных оптических исследований трехмерных структур.The first optical study and the second optical study, carried out with a change in the viewing angle of the
Лазерные излучения могут подаваться на срезанную исследуемую поверхность образца как до, так и во время проведения исследований.Laser radiation can be applied to the cut-off test surface of the sample both before and during the study.
В результате воздействия лазерного излучения на трехмерные структуры так же может происходить изменение морфологии белковых микроструктур [20] на поверхности 25 в результате кросс-линкинга белковых молекул, а так же полимеризация структур на поверхности 25 [21, 22].As a result of the action of laser radiation on three-dimensional structures, a change in the morphology of protein microstructures [20] on
Так же в результате воздействия лазерного излучения может возбуждаться локальная флуоресценция флуоресцентных молекул или наночастиц на поверхности 25, что позволяет выполнять анализ химического состава и распределения наночастиц на поверхности 25 в корреляции с зондовыми измерениями той же области, и получать дополнительную информацию об исследуемых трехмерных структурах [23], что расширяет функциональные возможности способа.Also, as a result of the action of laser radiation, local fluorescence of fluorescent molecules or nanoparticles on
Подача на поверхность 25 первого и второго лазерных излучений одновременно позволяет выполнять оптические исследования в режиме флуоресцентной микроскопии на основе подавления спонтанного испускания, что повышает разрешение оптических исследований. [24].The supply of the first and second laser radiation to surface 25 at the same time allows optical studies in fluorescence microscopy based on the suppression of spontaneous emission, which increases the resolution of optical studies. [24].
В одном из вариантов исследование трехмерной структуры осуществляют после введения в них через капилляр жидкости с наночастицами. Для этого может использоваться микропипетка. В качестве наночастиц можно использовать наночастицы с размерами 2-100 нм, например полупроводниковые нанокристаллы или наночастицы золота с биологически активными веществами. В качестве биологически активных веществ могут использоваться, например, моноклональные антитела против антигенов тяжелой цепи клатрина [25] и кавеолина-1 [26] сопряженные с флуоресцентными маркерами, например Alexa Fluor 647, которые могут быть закреплены на наночастицах [27].In one embodiment, the study of the three-dimensional structure is carried out after introducing into them through the capillary liquid with nanoparticles. A micropipette can be used for this. As nanoparticles, you can use nanoparticles with sizes of 2-100 nm, for example, semiconductor nanocrystals or gold nanoparticles with biologically active substances. As biologically active substances, for example, monoclonal antibodies against the antigens of the heavy chain of clathrin [25] and caveolin-1 [26] coupled with fluorescent markers, for example Alexa Fluor 647, which can be attached to nanoparticles [27], can be used.
В качестве примера реализации способа представлено исследование трехмерной структуры двухкомпонентного полимерного волокна на основе ядра из алифатического полиэстера с добавкой жидкокристаллического ароматического полиэстера. Данное волокно характеризуется наличием микропузырей, возникающих вблизи его оси. Исследуемое волокно заливалось в эпоксидную смолу и закреплялось в держателе образца микротома, после чего выполнялся срез волокна ножом микротома и формирование поверхности 25. Затем выполнялось первое оптическое исследование поверхности 25 при помощи оптического микроскопа для локализации области среза волокна и установления наличия полостей, возникающих при срезе микропузырей. Затем выполнялось измерение участка поверхности 25 размером 90×90 мкм с помощью чувствительного элемента сканирующего зондового микроскопа в соответствии с результатами первого оптического исследования. При наличии на сканируемом участке поверхности полостей, возникающих за счет среза микропузырей, скорость сканирования чувствительного элемента сканирующего зондового микроскопа уменьшалась для того, чтобы минимизировать возможные повреждения зонда. Если установленная при помощи первого оптического исследования глубина полости превышала 5 мкм, выполнялся дополнительный второй срез поверхности ножом микротома. Затем проводилось дополнительное исследование поверхности и внутренних зон трехмерной структуры чувствительным элементом сканирующего зондового микроскопа. В качестве чувствительного элемента сканирующего зондового микроскопа использовался зонд, чувствительный элемент которого выполнен в виде линейной вольфрамовой иглы, закрепленной на кварцевом резонаторе. Подобные зонды описаны в [28]. Описанный цикл оптических исследований и исследований поверхности с помощью чувствительного элемента зондового микроскопа был повторен 22 раза. В результате исследования были получены 22 последовательных изображения срезов волокна 50 и выполнена трехмерная реконструкция структуры волокон, включающая в себя структуры микропузырей 51. Примеры единичного изображения поверхности, полученного в режиме сканирующего зондового микроскопа и трехмерной реконструкции, объединяющей 22 полученных изображения представлены на Фиг. 3 и Фиг. 4 соответственно. Трехмерная морфология и взаимосвязанность системы микропузырей в волокне имеют ключевое значение для предсказания возможности эффективного газотранспорта в данном волокне.As an example of the implementation of the method, the study of the three-dimensional structure of a two-component polymer fiber based on a core of aliphatic polyester with the addition of liquid crystal aromatic polyester is presented. This fiber is characterized by the presence of microbubbles arising near its axis. The investigated fiber was poured into epoxy resin and fixed in the microtome sample holder, after which the fiber was cut with a microtome knife and
То, что после первого среза трехмерной структуры ножом проводят первое оптическое исследование первой срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон, а второй срез трехмерной структуры осуществляют также по результатам первого оптического исследования первой срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон позволяет оптимизировать толщину второго среза благодаря оценки размеров неоднородности первой срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон, что расширяет функциональные возможности способа.The fact that after the first cut of the three-dimensional structure with a knife, the first optical study of the first cut surface of the sample of the three-dimensional structure and its internal zones is carried out, and the second cut of the three-dimensional structure is also carried out according to the results of the first optical study of the first cut surface of the sample of the three-dimensional structure and its internal zones. cut due to the estimation of the size of the heterogeneity of the first cut surface of the sample of the three-dimensional structure and its internal zones, which expands the functionality of the method.
То, что после второго среза трехмерной структуры ножом осуществляют второе оптическое исследование второй срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон, а второе исследование поверхности трехмерной структуры и ее внутренних зон зондом с чувствительным элементом сканирующего зондового микроскопа осуществляют по результатам второго оптического исследования второй срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон позволяет выбирать области зондовых исследований на стадии оптических исследований, что ускоряет процесс и расширяет функциональные возможности способа.The fact that after the second cut of the three-dimensional structure with a knife, a second optical study of the second cut surface of the sample of the three-dimensional structure and its internal zones is carried out, and the second study of the surface of the three-dimensional structure and its internal zones with a probe with a sensitive element of the scanning probe microscope is carried out according to the results of the second optical study of the second cut surface a sample of a three-dimensional structure and its internal zones allows us to choose the areas of probe studies at the stage of optical research that accelerates and enhances the functionality of the process.
Оптические исследования срезанных поверхностей образца до зондовых исследований позволяет выделять аномальные неровности срезанной поверхности и выбирать режимы зондовых исследований минимизирующие повреждения чувствительного элемента 8.Optical studies of the cut-off surfaces of the sample before probe studies make it possible to isolate the abnormal irregularities of the cut surface and to select probe research modes that minimize damage to the
То, что проводят третье оптическое исследование первой срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон одновременно с первым исследованием срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон зондом с чувствительным элементом сканирующего зондового микроскопа позволяет в процессе зондовых исследований выявлять неоднородности первой срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон, корректировать процесс зондовых исследований благодаря выбору оптимальных режимов и скорости сканирования и ускорять его. Это расширяет функциональные возможности способа.The fact that the third optical study of the first cut-off surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones is carried out simultaneously with the first study of the cut-off surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones by a probe with a sensitive element of a scanning probe microscope makes it possible to identify inhomogeneities of the first cut-off surface of a sample of a three-dimensional structure during probe studies and its internal zones, to adjust the process of probe studies due to the choice of optimal modes and with scan speed and speed it up. This extends the functionality of the method.
То, что проводят четвертое оптическое исследование второй срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон одновременно со вторым исследованием поверхности трехмерной структуры и ее внутренних зон зондом с чувствительным элементом сканирующего зондового микроскопа позволяет в процессе зондовых исследований выявлять неоднородности первой срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон, корректировать процесс зондовых исследований и ускорять его. Это расширяет функциональные возможности способа.The fact that the fourth optical study of the second cut-off surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones is carried out simultaneously with the second study of the surface of a three-dimensional structure and its internal zones by a probe with a sensitive element of a scanning probe microscope makes it possible to identify inhomogeneities of the first cut-off surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones, adjust the probe research process and accelerate it. This extends the functionality of the method.
Оптические исследования срезанных поверхностей образца в процессе зондовых исследований позволяет выявлять нарушения поверхности 25 зондом 7 в процессе зондовых исследований и оперативно корректировать режимы и скорости сканирования и ускорять его.Optical studies of the cut-off surfaces of the sample in the process of probe research allows detecting
То, что первое оптическое исследование осуществляют с изменением угла наблюдения первой срезанной поверхности позволяет более точно измерять неоднородности срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон.The fact that the first optical study is carried out with a change in the viewing angle of the first cut surface makes it possible to more accurately measure the inhomogeneities of the cut surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones.
То, что второе оптическое исследование осуществляют с изменением угла наблюдения второй срезанной поверхности позволяет более точно измерять неоднородности срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон.The fact that the second optical study is carried out with a change in the viewing angle of the second cut surface makes it possible to more accurately measure the inhomogeneities of the cut surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones.
То, что третье оптическое исследование осуществляют с изменением угла наблюдения первой срезанной поверхности позволяет более точно измерять неоднородности срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон.The fact that the third optical study is carried out with a change in the viewing angle of the first cut surface makes it possible to more accurately measure the heterogeneity of the cut surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones.
То, что четвертое оптическое исследование осуществляют с изменением угла наблюдения второй срезанной поверхности позволяет более точно измерять неоднородности срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон.The fact that the fourth optical study is carried out with a change in the viewing angle of the second cut surface makes it possible to more accurately measure the heterogeneity of the cut surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones.
То, что на первую срезанную поверхность образца трехмерной структуры и ее внутренние зоны подают первое лазерное излучение позволяет выполнять оптические исследования трехмерных структур в режиме флуоресцентной микроскопии. Это расширяет функциональные возможности способа.The fact that the first laser radiation is fed to the first cut surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones allows optical studies of three-dimensional structures in fluorescence microscopy. This extends the functionality of the method.
То, что на вторую срезанную поверхность образца трехмерной структуры и ее внутренние зоны подают второе лазерное излучение позволяет выполнять оптические исследования трехмерных структур в режиме флуоресцентной микроскопии. Это расширяет функциональные возможности способа.The fact that the second laser radiation is supplied to the second cut surface of the sample of the three-dimensional structure and its internal zones allows optical studies of three-dimensional structures in fluorescence microscopy. This extends the functionality of the method.
То, что на первую срезанную поверхность образца трехмерной структуры и ее внутренние зоны, а также на вторую срезанную поверхность образца трехмерной структуры и ее внутренние зоны подают, по меньшей мере, по два дополнительных лазерных излучения позволяет выполнять оптические исследования трехмерных структур в режиме флуоресцентной микроскопии на основе подавления спонтанного испускания, характеризующейся повышенным разрешением. Это расширяет функциональные возможности способа.The fact that at least two additional laser radiation is applied to the first cut surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones, as well as to the second cut surface of a sample of a three-dimensional structure and allows optical studies of three-dimensional structures in fluorescence microscopy based on suppression of spontaneous emission, characterized by increased resolution. This extends the functionality of the method.
То, что первое и второе оптическое исследование внутренних зон трехмерной структуры осуществляют после введения в них через капилляр жидкости с наночастицами позволяет более точно измерять неоднородности срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон.The fact that the first and second optical studies of the internal zones of the three-dimensional structure is carried out after introducing a liquid with nanoparticles through the capillary into them allows more accurate measurement of the inhomogeneities of the cut surface of the sample of the three-dimensional structure and its internal zones.
То, что в качестве наночастиц используют наночастицы золота позволяет более точно измерять неоднородности срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон.The fact that gold nanoparticles are used as nanoparticles makes it possible to more accurately measure the inhomogeneities of the cut surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones.
То, что в качестве наночастиц используют наночастицы золота с биологически активными веществами позволяет более точно измерять неоднородности распределения биологических молекул на срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон. Это расширяет функциональные возможности способа.The fact that gold nanoparticles with biologically active substances are used as nanoparticles makes it possible to more accurately measure the heterogeneity of the distribution of biological molecules on the cut surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones. This extends the functionality of the method.
То, что биологически активные вещества сопряжены с флуоресцентными маркерами позволяет более точно измерять неоднородности распределения биологических молекул на срезанной поверхности образца трехмерной структуры и ее внутренних зон. Это расширяет функциональные возможности способа.The fact that biologically active substances are coupled with fluorescent markers allows more accurate measurement of the heterogeneity of the distribution of biological molecules on the cut surface of a sample of a three-dimensional structure and its internal zones. This extends the functionality of the method.
ЛитератураLiterature
1. Патент RU 2389032, 2010.1. Patent RU 2389032, 2010.
2. Патент RU 2545471, 2015.2. Patent RU 2545471, 2015.
3. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. - М.: Техносфера, 2009. - 144 с. 3. Mironov V.L. The basics of scanning probe microscopy. - M .: Technosphere, 2009 .-- 144 p.
4. Патент RU 2208763, 2003.4. Patent RU 2208763, 2003.
5. Патент RU 2358239, 2009.5. Patent RU 2358239, 2009.
6. Публикация Microsc. Microanal. Microstruct., 3 (1992), с. 313-331.6. Publication Microsc. Microanal. Microstruct., 3 (1992), p. 313-331.
7. Патент RU 2152103, 2000.7. Patent RU 2152103, 2000.
8. Патент RU 2233490, 2015.8. Patent RU 2233490, 2015.
9. Патент US 4950909, 1990.9. Patent US 4950909, 1990.
10. Патент RU 2377620, 2009.10. Patent RU 2377620, 2009.
11. Патент RU 2242054, 2004.11. Patent RU 2242054, 2004.
12. Патент RU 2306621,2001.12. Patent RU 2306621,2001.
13. Патент RU 2427846, 2011.13. Patent RU 2427846, 2011.
14. http.//www.labtek.net/Optem.htm14. http.//www.labtek.net/Optem.htm
15. https://www.thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=LDM63515. https://www.thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=LDM635
16. https://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=LDM40516. https://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=LDM405
17. Патент RU 2448626, 2013.17. Patent RU 2448626, 2013.
18. Патент RU 2488126, 2013.18. Patent RU 2488126, 2013.
19. Патент RU 2498321, 2013.19. Patent RU 2498321, 2013.
20. S Turunen, E 
21. C. Decker, Laser-Induced Polymerization, Materials for Microlithography. Chapter 9, p. 207-223, ACS Symposium Series, Vol. 266 (1984).21. C. Decker, Laser-Induced Polymerization, Materials for Microlithography. Chapter 9, p. 207-223, ACS Symposium Series, Vol. 266 (1984).
22. M.T. Raimondi, S.M. Eaton, M.M. Nava, M. Lagana, G. Cerullo, R. Osellame, Two-photon laser polymerization: from fundamentals to biomedical application in tissue engineering and regenerative medicine, J Appl Biomater Function Mater 2012; 10(1): 56-6622. M.T. Raimondi, S.M. Eaton, M.M. Nava, M. Lagana, G. Cerullo, R. Osellame, Two-photon laser polymerization: from fundamentals to biomedical application in tissue engineering and regenerative medicine, J Appl Biomater Function Mater 2012; 10 (1): 56-66
23. К.E. Mochalov, A.E. Efimov, A. Bobrovsky, I.I. Agapov, A.A. Chistyakov, V.A. Oleinikov, A. Sukhanova, I. Nabiev, "Combined Scanning Probe Nanotomography and Optical Microspectroscopy: A Correlative Technique for 3D Characterization of Nanomaterials," ACS Nano 7(10), 8953 (2013).23. K.E. Mochalov, A.E. Efimov, A. Bobrovsky, I.I. Agapov, A.A. Chistyakov, V.A. Oleinikov, A. Sukhanova, I. Nabiev, "Combined Scanning Probe Nanotomography and Optical Microspectroscopy: A Correlative Technique for 3D Characterization of Nanomaterials," ACS Nano 7 (10), 8953 (2013).
24. C. Alonso, An Overview of Stimulated Emission Depletion (STED) Microscopy and Applications, J Biomol Tech. 2013 May; 24(Suppl): S4.24. C. Alonso, An Overview of Stimulated Emission Depletion (STED) Microscopy and Applications, J Biomol Tech. 2013 May; 24 (Suppl): S4.
25. https://www.cellsignal.com/products/primary-antibodies/clathrin-heavy-chain-d3c6-xp-rabbit-mab/479625. https://www.cellsignal.com/products/primary-antibodies/clathrin-heavy-chain-d3c6-xp-rabbit-mab/4796
26. https://www.cellsignal.com/products/primary-antibodies/caveolin-1-d46g3-xp-rabbit-mab/326726. https://www.cellsignal.com/products/primary-antibodies/caveolin-1-d46g3-xp-rabbit-mab/3267
27. L.P. Fernando P.K. Kandel, J. Yu, J. McNeill, P.C. Ackroyd, K.A. Christensen, Mechanism of Cellular Uptake of Highly Fluorescent Conjugated Polymer Nanoparticles, Biomacromolecules, 2010, 11(10), pp 2675-2682.27. L.P. Fernando P.K. Kandel, J. Yu., J. McNeill, P.C. Ackroyd, K.A. Christensen, Mechanism of Cellular Uptake of Highly Fluorescent Conjugated Polymer Nanoparticles, Biomacromolecules, 2010, 11 (10), pp 2675-2682.
28. N.B. Matsko, J. Wagner, A. Efimov, I. Haynl, S. Mitsche, W. Czapek, B. Matsko, W. Grogger, F. Hofer, Self-Sensing and - Actuating Probes for Tapping Mode AFM Measurements of Soft Polymers at a Wide Range of Temperatures, Journal of Modem Physics, 2011, 2, p. 72-78.28. N.B. Matsko, J. Wagner, A. Efimov, I. Haynl, S. Mitsche, W. Czapek, B. Matsko, W. Grogger, F. Hofer, Self-Sensing and - Actuating Probes for Tapping Mode AFM Measurements of Soft Polymers at a Wide Range of Temperatures, Journal of Modem Physics, 2011, 2, p. 72-78.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017138865A RU2680726C1 (en) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | Method of studying three-dimensional structures by means of scanning optical probe nanotomography |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017138865A RU2680726C1 (en) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | Method of studying three-dimensional structures by means of scanning optical probe nanotomography |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680726C1 true RU2680726C1 (en) | 2019-02-26 |
Family
ID=65479252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017138865A RU2680726C1 (en) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | Method of studying three-dimensional structures by means of scanning optical probe nanotomography |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680726C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5461907A (en) * | 1993-03-23 | 1995-10-31 | Regents Of The University Of California | Imaging, cutting, and collecting instrument and method |
| US20070154354A1 (en) * | 2001-09-12 | 2007-07-05 | Faris Sadeg M | Probes and methods of making probes using folding techniques |
| RU2427846C1 (en) * | 2010-06-21 | 2011-08-27 | Закрытое акционерное общество "Институт прикладной нанотехнологии" | Scanning probe microscope having nanotome |
| RU2545471C1 (en) * | 2014-02-07 | 2015-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method of research of three-dimensional structures |
-
2017
- 2017-11-08 RU RU2017138865A patent/RU2680726C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5461907A (en) * | 1993-03-23 | 1995-10-31 | Regents Of The University Of California | Imaging, cutting, and collecting instrument and method |
| US20070154354A1 (en) * | 2001-09-12 | 2007-07-05 | Faris Sadeg M | Probes and methods of making probes using folding techniques |
| RU2427846C1 (en) * | 2010-06-21 | 2011-08-27 | Закрытое акционерное общество "Институт прикладной нанотехнологии" | Scanning probe microscope having nanotome |
| RU2545471C1 (en) * | 2014-02-07 | 2015-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method of research of three-dimensional structures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Katayama et al. | Real‐time nanomicroscopy via three‐dimensional single‐particle tracking | |
| Macháň et al. | Lipid diffusion in planar membranes investigated by fluorescence correlation spectroscopy | |
| Dufrêne et al. | Recent progress in AFM molecular recognition studies | |
| US10459212B2 (en) | Optical trap for rheological characterization of biological materials | |
| US8051493B2 (en) | Probe microscopy and probe position monitoring apparatus | |
| JP4448493B2 (en) | Scanning probe microscope and molecular structure change observation method | |
| NL2020862B1 (en) | Probing mechanical properties of biological matter | |
| US20200340954A1 (en) | Photoacoustic and optical microscopy combiner and method of generating a photoacoustic image of a sample | |
| Oie et al. | Local elasticity imaging of vascular tissues using a tactile mapping system | |
| RU2680726C1 (en) | Method of studying three-dimensional structures by means of scanning optical probe nanotomography | |
| CN104677865B (en) | A kind of microscopic analysis device | |
| JP2000146804A (en) | Method for determining distance between near-field probe and sample surface to be inspected and near-field microscope | |
| JP2004069428A (en) | Atomic force and molecular force microscope | |
| CN114217095A (en) | Scanning probe microscope suitable for semiconductor defect location | |
| RU2545471C1 (en) | Method of research of three-dimensional structures | |
| Verhulsel et al. | High bandwidth noninvasive measurements of the linear viscoelasticity of collagen gels | |
| JP2005091353A (en) | Sample-measuring apparatus and sample-measuring method | |
| Walder et al. | Combined macro-and microrheometer for use with Langmuir monolayers | |
| Fantner et al. | Correlative Microscopy Using Scanning Probe Microscopes | |
| Chtcheglova et al. | Functional AFM imaging of cellular membranes using functionalized tips | |
| Efimov et al. | Scanning probe nanotomograph: features of engineering solutions for low-temperature analysis of biomedical materials | |
| RU2617194C1 (en) | Optical quantum thermometer | |
| Sarkar | Interaction forces and reaction kinetics of ligand-cell receptor systems using atomic force microscopy | |
| Gentner et al. | Microscale viscosity imaging using heterodyne holographic analysis of nanorods rotation | |
| Dashtabi et al. | Nonlinear optical microscopy improvement by focal-point axial modulation |