基于原子力显微镜技术测量衬底表面柔软样品高度的方法研究  

Measurement of Height of Soft Sample Based on Atomic Force Microscopy

作　　者：周星飞[1] 孙洁林[2] 李晓军[1,3] 路庆华[2] 李刚[2] 黄一波[1] 李民乾[1] 胡钧[1,2] 

机构地区：[1]中国科学院上海原子核研究所 [2]上海交通大学Bio-X生命科学研究中心 [3]华东师范大学化学系,上海200062

出　　处：《现代科学仪器》2003年第2期13-14,共2页Modern Scientific Instruments

基　　金：国家自然科学基金委员会(Grant No.29975010,19725415 and 19890380(0385));中国科学院(KJ 951-A1-603,KJ 951-A1-409,KJ 952-J1-469,KJCX 1-06,KSCX 1-06 and STZ-00-07);上海市科学技术委员会(0114 NM 070,00 XD 14029);国家科技部重大基础研究专研(Project NO.:2002CCA00600)基金资助。

摘　　要：利用原子力显微镜技术 (AFM)研究柔软样品特别是生物分子的力学性质是当前生物物理的热点之一 ,但在柔软样品的压弹性 (例如高度测量 )方面的研究结果远离实际情况。一个相当重要的原因是因为目前AFM技术本身的限制。例如目前的AFM技术测量得到的空气中DNA分子的高度约 0 .7～ 0 .8nm ,而普遍接受的DNA分子的直径约2nm。利用我们发展的振动模式扫描极化力显微镜 (VSPFM)技术 ,测得在空气中双链DNA分子 (dSDNA)的高度在 1.3nm左右。研究表明 ,对比目前的AFM技术 ,VSPFM具有针尖与样品相互作用力极小、作用力可以精确控制、几种工作模式可以自由稳定切换等优势 ,非常适合于柔软样品 (尤其是生物分子 )的表面局域弹性性质 (如高度测量 )The elasticity of soft sample,especially biomolecules,is one of the most attractive issues in the field of nano measurement with atomic force microscopy (AFM).However,present results on the compressive elasticity of soft sample,for instance height measurement,are far from the reality due to the inherent limitation of current AFM technology.For example,the measured height of dsDNA by tapping mode AFM (TM AFM) is close to 0.7～0.8nm in air,while the well accepted diameter of dsDNA is about 2 nm by the developed vibrating mode scanning polarization force microscopy (VSPFM). The measured height of DNA molecule is about 1.3nm. A controllable ultra samll force is achieved in different modes of VSPFM, which can fulfill the requirement of investigating the elasticity of soft sample,especially biomolecules in general.

关 键 词：振动模式 扫描极化力显微镜 柔软样品 生物分子 高度 

分 类 号：TH742[机械工程—光学工程]