原子力顯微鏡可以在大氣和液體環(huán)境下對(duì)各種材料納米區(qū)域的形貌和物理性質(zhì)進(jìn)行探測(cè),廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、納米功能材料、生物、化工、食品等研究領(lǐng)域中。不過與掃描電鏡、透射電鏡等常規(guī)形貌表征工具相比,AFM原子力顯微鏡似乎還不為部分師生所熟知。為此,本短文以分析測(cè)試中心現(xiàn)配置的原子力顯微鏡儀器為例,為初接觸AFM原子力顯微鏡的同學(xué)做一些簡單的介紹,重點(diǎn)是關(guān)于如何制備原子力顯微鏡待測(cè)樣品。
為了順利獲得形貌或力學(xué)、電學(xué)等性能的數(shù)據(jù),樣品的準(zhǔn)備至關(guān)重要。AFM原子力顯微鏡屬于掃描探針型顯微鏡,探針在樣品表面掃描屬于touching(接觸)模式,不同于光學(xué)顯微鏡等的seeing(觀察)模式,所以制樣的一個(gè)基本的要求是:樣品要平整地固定在基底表面,否則掃描過程中樣品可能輕微移動(dòng),導(dǎo)致掃描失敗或形貌失真。下面列舉幾種常見的樣品固定方法:
導(dǎo)電玻璃、金屬、聚合物薄膜等成型樣品,可以直接固定在基底上。常見的固定方法是采用雙面膠固定在樣品托上;測(cè)試電學(xué)性能時(shí),需要用導(dǎo)電膠、銀漿等固定,以形成導(dǎo)電通道。
石墨烯等納米片,或其他粉末材料,可以超聲分散在水、乙醇等溶劑中,再滴加在云母片、硅片等平整基底上。云母片需要新鮮剝離*表面的一層,硅片需要預(yù)先進(jìn)行清洗(建議在乙醇中超聲清洗)。
特殊情況下,可以利用靜電力等加強(qiáng)樣品的固定。例如,通常情況下云母表面帶有負(fù)電荷,調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)溶液pH,使其帶有正電荷,這樣結(jié)合就比較牢固;而帶負(fù)電的DNA可以經(jīng)過硅烷化處理,連接到基底表面。
為了制備含雜質(zhì)的蛋白質(zhì)樣品或其他高濃度樣品,可以使用清洗步驟。以制備Aβ蛋白樣品為例,可以參考以下制樣過程。
第Y步:用移液槍取數(shù)微升蛋白溶液,滴加在云母表面上,靜置幾分鐘;
第E步:將云母片傾斜約45°角,用200微升超純水沖洗云母片表面。云母片底部可以放置無塵紙,這樣沖洗留下的水和多余樣品可以及時(shí)被吸干,不會(huì)回流到云母片表面。
第三步:自然晾干云母片,或者用氮?dú)廨p輕吹干表面。
在以上制樣過程中,移取樣品的量、靜置時(shí)間、沖洗用溶劑的類型和用量可以根據(jù)不同樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。該制樣方法可以有效去除蛋白中的鹽類或其他雜質(zhì),對(duì)于高濃度或含有雜質(zhì)的其他樣品也有很好的借鑒意義。
以上是一些常規(guī)的制樣方法,供初次接觸原子力顯微鏡的師生參考。實(shí)際制樣過程中,樣品的分散、固定、成型方法是多樣的,特別是納米材料,容易團(tuán)聚,為了得到理想的形貌,需要多方嘗試制樣的方法。在實(shí)際測(cè)試過程中,需要多與測(cè)試的老師進(jìn)行溝通,并根據(jù)測(cè)試結(jié)果反饋和指導(dǎo)后續(xù)的制樣過程,在此就不一一介紹了。