Analisis Material dengan Invia Confocal Raman Microscope
Invia Confocal Raman Microscope adalah alat canggih yang digunakan untuk analisis material berbasis spektroskopi Raman. Teknologi ini memungkinkan identifikasi struktur kimia, tegangan material, dan komposisi molekuler dengan presisi tinggi. Dikembangkan oleh Renishaw, mikroskop ini banyak digunakan dalam berbagai bidang seperti farmasi, nanoteknologi, material science, dan biologi.
Keunggulan Invia Confocal Raman Microscope
Analisis Non-Destruktif dengan Resolusi Tinggi
Dengan sistem konfokal, alat ini dapat memfokuskan cahaya laser pada titik spesifik sampel, sehingga mengurangi gangguan dari lapisan lain. Hal ini membuatnya ideal untuk mengamati struktur internal material tanpa perlu proses preparasi yang rumit.
Sistem Optik Canggih untuk Pemetaan Spektral
Mikroskop ini memungkinkan pemetaan spektral yang mendalam dan memberikan informasi kuantitatif tentang distribusi komponen dalam suatu sampel. Fitur seperti multiwavelength excitation dan kemampuan otomasi analisis semakin meningkatkan efisiensi penelitian.
Teknologi LiveTrack™ untuk Pemindaian Real-Time
Salah satu fitur unik dari Invia Confocal Raman Microscope adalah LiveTrack™, yang memungkinkan pemetaan sampel dengan permukaan tidak rata secara real-time tanpa kehilangan fokus. Hal ini sangat berguna dalam analisis material dengan topografi yang kompleks.
(Gambar profil permukaan 3D dari koin logam yang menunjukkan kemampuan mikroskop optik 3D dengan teknologi LiveTrack. Koin ini memiliki diameter 18,0 mm dan ketebalan 1,7 mm.)
Kecepatan Tinggi dengan StreamLine™ Imaging
Fitur StreamLine™ Imaging memungkinkan pemetaan area luas dengan kecepatan tinggi tanpa mengorbankan resolusi spektral. Dengan teknologi ini, pengguna dapat menganalisis sampel dalam waktu yang lebih singkat dan tetap mendapatkan data yang akurat.
Teknologi StreamLine dan LiveTrack digunakan untuk mencitrakan fosil ammonit dengan permukaan kompleks yang sulit diukur oleh sistem Raman lain. Variasi pita Raman dari besi sulfida menunjukkan area dengan tekanan kompresi tinggi (merah) dan tekanan tarik tinggi (biru)
Detektor Sensitif dengan Filter Otomatis
Alat ini dilengkapi dengan sistem pemilihan filter otomatis dan detektor yang sangat sensitif, sehingga mampu mendeteksi sinyal yang sangat lemah dengan akurasi tinggi. Ini menjadikannya solusi ideal untuk aplikasi yang memerlukan tingkat sensitivitas tinggi.
Dengan berbagai keunggulannya, Invia Confocal Raman Microscope menjadi pilihan utama bagi para peneliti dan industri dalam memahami sifat material dengan detail yang lebih dalam dan akurat.
Hysitron TI 980 TriboIndenter: Inovasi dalam Uji Nanomekanik
Dalam penelitian dan pengembangan material, presisi dan efisiensi menjadi faktor utama dalam pengujian sifat mekanik pada skala nano. Hysitron TI 980 TriboIndenter dari Bruker hadir sebagai solusi terdepan dengan teknologi mutakhir yang menawarkan kecepatan, akurasi, dan fleksibilitas dalam satu sistem nanoindenter.
Salah satu fitur unggulannya adalah NanoDMA® III, yang memungkinkan analisis viskoelastis dinamis dengan resolusi tinggi pada satu titik sampel. Teknologi ini memastikan pengukuran yang lebih akurat dibandingkan metode statis tradisional, menjadikannya ideal untuk penelitian material polimer, biomaterial, dan komposit.
(Peta modulus komposit matriks keramik terdiri dari 400 pengukuran dalam 67 detik.)
Selain itu, XPM™ (Accelerated Property Mapping) mempercepat pemetaan sifat mekanik hingga 100 kali lebih cepat, memungkinkan karakterisasi material dengan cakupan luas dalam waktu singkat. Kombinasi dengan SPM+ (Scanning Probe Microscopy) juga menghadirkan pencitraan permukaan yang sangat detail, memberikan pemahaman lebih dalam mengenai struktur material.
(Ukuran pemindaian 10 μm, resolusi 1024 × 1024, gambar topografi sampel meteorit)
Ukuran pemindaian 30 μm × 30 μm, resolusi 256 × 256 (atas); dan ukuran pemindaian 60 μm × 30 μm, resolusi 512 × 256 (bawah)
Untuk memastikan stabilitas dan presisi tinggi, Performech™ II Advanced Control Module hadir dengan kontrol gaya dan perpindahan ultra-presisi serta tingkat kebisingan yang sangat rendah. Hal ini memungkinkan pengukuran sifat mekanik yang lebih konsisten dan akurat, bahkan pada material dengan kompleksitas tinggi.
Dengan teknologi canggih ini, Hysitron TI 980 TriboIndenter menjadi alat yang sangat andal untuk berbagai aplikasi, mulai dari penelitian semikonduktor, lapisan tipis, hingga karakterisasi biomaterial dan material struktural canggih. Keunggulannya dalam kecepatan, akurasi, dan fleksibilitas menjadikannya pilihan utama bagi laboratorium penelitian dan industri yang mengutamakan inovasi.
Pengukuran Mekanik dan Listrik Dasar untuk Material Li-ion dan Solid-State Batteries Menggunakan AFM
Baterai Li-ion dan solid-state memainkan peran penting dalam kemajuan teknologi modern, dari perangkat elektronik hingga kendaraan listrik. Tantangan utama dalam pengembangan baterai ini adalah meningkatkan efisiensi, daya tahan, dan keamanan, yang memerlukan pemahaman mendalam tentang sifat material elektroda dan elektrolit pada skala nano. Oleh karena itu, diperlukan alat karakterisasi yang tidak hanya memberikan data morfologi permukaan, tetapi juga informasi mekanik dan listrik material secara kuantitatif.
Atomic Force Microscopy (AFM) berperan penting dalam riset material baterai karena kemampuannya mendeteksi sifat mekanik, listrik, dan morfologi secara bersamaan. Pemilihan model AFM yang tepat sangat penting untuk mendapatkan hasil yang akurat dan relevan dalam penelitian ini.
Dimension Icon AFM dari Bruker menawarkan pengukuran presisi tinggi, termasuk mode PeakForce QNM untuk analisis sifat mekanik seperti modulus elastisitas, kekuatan adhesi, dan deformasi tanpa merusak permukaan. Mode ini sangat berguna dalam memetakan perubahan mekanik pada lapisan elektroda akibat siklus pengisian daya dan memberikan data kuantitatif yang akurat pada permukaan kompleks. Ditambah dengan mode Conductive AFM (C-AFM), alat ini memungkinkan analisis sifat listrik material pada skala nano, menjadikannya solusi lengkap untuk karakterisasi material baterai masa depan.
Carbon Nanotubes
Pemetaan topografi dan konduktivitas secara simultan pada carbon nanotubes dinding tunggal yang terpasang longgar pada silikon berpola emas menggunakan TR-TUNA, dengan resolusi 1 µm.
Sebagai contoh, dalam penelitian material baterai seperti carbon nanotubes (CNTs), AFM dengan teknik TR-TUNA dapat memetakan konduktivitasnya pada skala nano. Pemetaan ini memberikan wawasan penting tentang konduktivitas CNTs dan interaksinya dengan permukaan material lain dalam komponen baterai.
Ilmu Material: Mendorong Inovasi dengan Instrumen Analitik Canggih
Inovasi di berbagai industri, mulai dari elektronik fleksibel hingga tekstil pintar, sangat bergantung pada pemahaman mendalam tentang perilaku material pada skala nano. Anasys nanoIR3 merevolusi ilmu material dengan menggabungkan mikroskop gaya atom (AFM) dan spektroskopi inframerah fototermal, menawarkan presisi yang tak tertandingi dalam analisis kimia resolusi tinggi dan karakterisasi material pada skala nano. Pada tingkat mikroskopis ini, material mengungkapkan rahasia kimia dan struktural yang secara langsung memengaruhi kinerjanya. Sebagai contoh, fleksibilitas dan kekuatan polimer, integrasi yang mulus dalam komposit, dan efisiensi semikonduktor sangat bergantung pada pemetaan komposisi kimia pada skala nano.
Mengapa Skala Nano Penting dalam Ilmu Material?
NanoIR3 memungkinkan para peneliti menghadapi tantangan kritis dalam desain material. Kemampuan canggihnya memungkinkan visualisasi distribusi polimer dengan presisi tinggi, memungkinkan pengembangan material yang lebih tahan lama untuk kondisi ekstrem. Pada komposit, alat ini mengidentifikasi titik lemah, memastikan integrasi yang lebih kuat dan lebih andal. Pada semikonduktor, NanoIR3 mengungkap struktur skala nano yang menentukan efisiensi energi dan stabilitas jangka panjang, mendorong terobosan dalam elektronik dan sel surya.
Karakterisasi Kimia Sampel PS-co-PMMA Block Copolymer dengan Tapping AFM-IR (Dr. Gilles Pecastaings dan Antoine Segolene di Universitas Bordeaux)
Pengukuran nanoIR pada Serat Nano Polimer (John Rabolt et al, Universitas Delaware)
Mengubah Ilmu Material dengan Anasys nanoIR3
Dampak alat ini sangat luas. Alat ini membantu dalam merancang polimer yang kokoh namun dapat beradaptasi untuk elektronik fleksibel, memetakan distribusi atom dalam superkonduktor untuk aplikasi energi tinggi, dan menganalisis integrasi nanosensor dalam tekstil pintar untuk menciptakan pakaian yang memantau kesehatan dan kinerja. Dengan alat pencitraan biokimia canggih dan kemampuan yang tak tertandingi untuk melakukan analisis skala nano, Anasys nanoIR3 bukan sekadar alat—ini adalah katalis untuk inovasi, mendorong batas ilmu material, dan mempercepat kemajuan di berbagai industri.
Our use of plastics has skyrocketed, and now we’re finding these microplastics in everything from food chains to oceans. These little pieces don’t break down easily and might harm the environment, even ending up in us! To understand their impact, we need to identify them.
Raman spectroscopy: A powerful tool to see the small stuff
This technique lets us examine individual particles automatically and painlessly. Unlike other methods, Raman can analyze a wide range of particle sizes, from 1 micrometer to hundreds of micrometers. It can also tell similar materials apart very well. We can use Raman to study microplastics in anything from rivers to animal guts, even drinking water and the air!
Automating the analysis: Finding microplastics in bottled water
We filtered bottled water through a special filter and used a powerful microscope with Raman to analyze a tiny area. This area contained a lot of particles!
The image was analyzed using the Renishaw’s Particle Analysis module to produce a list of 5,663 particles for potential analysis. 3. In this case, the particles to target for analysis were chosen based on their size relative to the filter holes. The minimum particle area was limited to 4 µm2 (2.3 µm in diameter) producing 1,026 particles. The largest particle, fiber-like in aspect ratio, had a length of 147 µm. Each particle was analyzed sequentially and automatically using 532 nm laser excitation and a 50× objective. The microscope then automatically analyzed each particle, one by one.
What did we find?
We identified 18 different materials, including things like minerals, pigments, dyes, and of course, microplastics! We found that most of the particles were either polypropylene (a type of plastic) or calcium carbonate (a mineral). Smaller particles were mostly calcium carbonate, while larger ones were more likely to be polypropylene.
Raman can even identify dyes and pigments!
This information can help bottled water companies improve their filtration processes. Raman can even analyze particles with mixed components, like a particle containing both plastic and a pigment.
This powerful technique allows us to see and identify tiny plastic particles with incredible detail, helping us understand the microplastics problem.
Pengembangan produk yang bermanfaat menggunakan lapisan film yang sangat tipis (kurang dari 500nm) memerlukan pengukuran properti mekaniknya secara presisi. Namun, pedoman pengujian yang ada untuk lapisan halus ini menjadi tidak dapat diandalkan, terutama untuk lapisan yang lebih tipis dari 200nm.
Kabar baiknya, nanoindentasi dan pengujian gores nano menawarkan solusi. Teknik ini memungkinkan pengukuran langsung dan kontinu dari properti kritis seperti kekakuan, kekuatan, dan ketahanan aus. Mereka bahkan dapat mendeteksi kerusakan halus pada lapisan ultra-tipis ini di bawah berbagai kondisi (suhu, lingkungan).
Teknologi nano menyediakan presisi dan kontrol yang diperlukan untuk mengukur properti ini secara akurat, bahkan untuk film yang hanya setebal beberapa lapisan atom. Hal ini memungkinkan para peneliti dan teknisi untuk mengembangkan lapisan film ultra-tipis yang handal untuk produk masa depan.
Bruker telah mengembangkan teknik lanjutan untuk penggambaran yang disebut Mode Kontak dan Mode Tapping. Teknik-teknik ini memungkinkan ilmuwan untuk mempelajari sifat-sifat listrik, magnetik, atau material dari sampel mereka. Seiring perkembangan ilmu pengetahuan, peneliti menginginkan metode yang lebih beragam. Teknologi PeakForce Tapping baru dari Bruker menawarkan cara penggambaran modern yang memberikan informasi tentang detail permukaan, sifat-sifat listrik, dan perilaku mekanik sekaligus.
Selain itu, Mode DataCube dari Bruker menyediakan informasi yang sangat detail, seperti perubahan listrik dan pengukuran gaya, untuk setiap bagian kecil dari sampel. Selain itu, metode AFM-nDMA mereka melihat bagaimana material berperilaku saat ditekan atau ditarik dengan kecepatan yang berbeda.
Sejak ditemukannya pada tahun 1991 oleh Sumio Ijima, carbon nanotube telah menarik perhatian peneliti. Hal ini disebabkan sifat elektoronik, termal, dan mekaniknya.
Seperti diketahui, carbon nanotube merupakan turunan struktur carbon yang dapat digambarkan sebagai lembaran grafit setebal 1 atom yang digulung menyerupai silinder dan berdiameter dengan order nanometer.
Carbon nanotube terbagi atas dua kelas berbeda, yakni Single Wall Carbon Nanotube (SWCNT) dan Multi Wall Carbon Nanotube (MWCNT). Pada SWCNT dinding nanotube hanya terdiri dari satu lapisan graphene saja.
Artinya, lembaran tersebut digulung tanpa celah untuk membentuk silinder berongga. Dengan demikian, kerap disebut sebagai nanotube graphene (GNTs).
Keunggulan SWCNT
Sifat unggul SWCNT dibandingkan multi-wall nanotube, yakni memiliki sifat listrik, termal, dan mekanik yang lebih baik. Bahkan, SWCNT memiliki kekuatan sepulu kali lebih kuat dibandingkan baja, dan enam kali lebih ringan. Contohnya, material komposit Single Wall Carbon Nanotube banyak dimanfaatkan di berbagai teknik, misalnya mengurangi bobot pesawat ruang angkasa sebesar 50%.
Lalu, SWCNT dapat menunjukkan karakteristik listrik logam atau semikonduktor berdasarkan diameter dan kiralitasnya sehingga cocok untuk nanoscale wires dan komponen listrik. Sementara itu, konduktivitas termalnya yang tinggi menjadikannya sebagai materials yang tepat untuk sensor jarak maupun aplikasi lainnya.
Analisis Single Wall Carbon Nanotube dengan Raman
Meskipun Single Wall Carbon Nanotube memiliki berbagai keunggulan sayangnya, ia berukuran kecil dan memiliki kepadatan tinggi. Karena itu, menjadikannya sulit untuk dikarakterisasi dengan metode tradisional.
Salah satu, metode analisis yang dapat mengkarakterisasi Single Wall Carbon Nanotube dengan tepat, yaitu Raman Spectroscopy. Metode Raman Spectroscopy merupakan salah satu teknik analisis utama untuk mengkarakterisasi SWCNT.
Spektrum Raman sendiri, digunakan untuk menentukan diameter tabung, kiralitas, sifat elektronik, dan regangan yang terdapat baik dalam sampel nanotube massal dan tersisolasi.
Structural and Chemical Analyser (SCA) dari Renishaw adalah sistem yang menggabungkan Raman microscopy dengan Scanning Electron Microscope (SEM). Tentunya, hal ini menjadikan penentuan lokasi dan analisis Raman SWCNTs terisolasi dapat dilakukan dengan cepat dan mudah.
SCA bekerja dengan menggunakan SEM untuk memvisualisasikan permukaan sampel. Nantinya, Raman spectrometer berguna untuk mengumpulkan spektrum dari area tertentu pada gambar. Dengan demikian, proses identifikasi dan penentuan lokasi SWCNTs dapat dilakukan tanpa perlu memindahkan sampel atau optik pengumpulan.
SCA digunakan untuk mempelajari sampel massal SWCNTs. Spektra Raman menunjukkan bahwa sampel tersebut mengandung Single Wall Carbon Nanotube dengan diameter berkisar 0,9 – 1,3 nanometer.
SCA juga dapat digunakan untuk mempelajari sampel mikro SWCNTs yang diorientasikan di antara dua gold electrodes. Spektra Raman menunjukkan bahwa nanotube dalam sampel mikro memiliki diameter yang sama, yakni 1,1 nanometet.
Tidak hanya itu, SCA telah digunakan untuk mempelajari single nanotube yang disuspensi dalam cairan. Spektra Raman menunjukkan bahwa SWCNT bersifat logam.
Keunggulan Structural and Chemical Analyser (SCA) Renishaw
SCA adalah instrumen serbaguna yang dapat digunakan dari Renishaw untuk mempelajari berbagai sampel Single Wall Carbon Nanotube dengan cepat dan akurat. Berikut manfaat SCA dalam penentuan lokasi dan analisis Raman dengan cepat dari SWNTs terisolasi.
SCA menggabungkan kekuatan pemisahan dan visualisasi SEM dengan kekuatan identifikasi kimia dan fisik spektroskopi Raman.
SCA dapat digunakan untuk menentukan lokasi sampel dengan SEM dan mengkarakterisasi sifat kimia dan strukturalnya dengan Raman, tanpa harus memindahkan sampel atau optik.
SCA, instrumen serbaguna yang dapat digunakan untuk mempelajari berbagai sampel SWNT.
SCA instrumen yang cepat dan akurat, menjadikannya alat yang ideal untuk aplikasi penelitian.
Tribolab adalah sebuah tribometer skala laboratorium yang diproduksi oleh Bruker. Biasanya, tribolab dapat digunakan untuk menguji berbagai jenis surfaces, termasuk logam, plastik, dan keramik.
Pengembangan lubricants dan surfaces pada mesin reciprocating dan kompresor kian dilakukan. Karenanya, pengukuran kinerja lubricants menjadi faktor kritis dalam estimasi akurat efisiensi bahan bakar.
Sebab itu, dalam melakukan hal tersebut diperlukannya tribometer skala laboratorium. Evaluasi tribologi pada sistem reciprocating dapat dilakukan secara efektif pada skala laboratorium melalui penerapan profil gerakan dan kecepatan yang tepat sehingga dapat mensimulasikan gerakan sebenarnya dari tribosistem.
Sistem reciprocating dalam sistem tribologi
Saat melakukan sistem reciprocating diperlukanya pemilihan elemen yang berperan penting dalam sistem tribologi, seperti di bawah ini.
Material dan geometri sampel yang diuji
Tekanan kontak antara permukaan yang dikendalikan oleh beban, geometri, dan material permukaan kontak
Frekuensi reciprocating dan panjang stroke yang akan mengarahkan profil gerakan dan kecepatan
Suhu terkendali nantinya mengaktivasi peristiwa tribo-kimia pada permukaan yang diuji
Tidak hanya itu, dibutuhkan pula beberapa faktor parameter utama yang diukur selama pengujian. Berikut parameter utama yang dimaksud.
Perubahan gesekan sepanjang stroke, karena gesekan tidak stabil dalam sistem recprocating
Perubahan suhu
Keausan yang diukur setelah pengujian.
Keunggulan penggunaan tribometer
Penggunaan tribometer skala kecil memiliki keuntungan tersendiri, yakni lubricants dan surfaces dapat dengan mudah dikarakterisasi setelah pengujian dengan menggunakan alat meterologi lainnya, seperti profilometer dan analisis kimia/spektrometer.
Di bawah ini, terdapat gambar 1 yang menunjukkan setup TriboLab untuk pengujian reciprocating dengan frekuensi tinggi. Setup ini dilengkapi tahap fast reciprocating stage, piezo-based sensor, normal-force sensor, dan pemanas 400°C.
Rakitan sensor telah dirancang dengan kemampuan berputar agar pengguna dapat mengganti sampel yang lebih rendah dengan cepat dan mengaplikasikan lubricants.
Gambar 2 menunjukkan hasil dari pengujian engine oil 5W-30 menggunakan konfigurasi reciprocating ball-on-flat (steel-on-steel) dan sistem ASTM D6425-17 dengan setup HFRR. Selanjutnya, perubahan gesekan diamati dan diplot sebagai fungsi waktu, data dikumpulkan dan direkam dalam resolusi tinggi untuk memantau variasi kecil gesekan sepanjang stroke.
Variasi gesekan sepanjang stroke umumnya disebabkan oleh kombinasi perubahan pada permukaan, peralihan pada lubricants, dan getaran yang dihasilkan dari gerakan mekanis. Dari data resolusi tinggi ini, perubahan arah mudah divisualisasikan.
Berikutnya, gambar 3 menunjukkan koefisien gesekan (COF) sebagai fungsi posisi. Hal ini dikarenakan kecepatannya termasuk sinusoidal bukan linear.
Pun, terdapat sistem HFRR sehingga dapat melakukan pencatatan posisi yang tepat sebab menggunakan LVDT (transformator perpindahan variabel linier) yang terintegrasi dalam tahap reciprocating cepat. Grafik ini, dengan jelas menunjukkan bagaimana gesekan mencapai maksimum di setiap titik ekstrik stroke serta bagaimana perubahan arah berikutnya.
UMT Tribolab Bruker
Software pendukung pada UMT Tribolab Bruker memberikan fleksibelitas penuh kepada pengguna untuk menganalisis data yang diperoleh dari pengujian reciprocating dengan frekuensi tinggi.
Lalu, dalam menghitung COF pengguna dapat memilih dari beberapa metode, seperti metode sederhana yang menggunakan persentase nilai gesekan tertinggi di tiap stroke (Gambar 4 kiri) atau metode advanced yang memilih persentase titik di tengah stroke (Gambar 4 kanan).
Tentunya, kemampuan ini membantu user dalam menyesuaikan pengumpulan dan analisis data kemudian, memberikan nilai gesekan yang dapat membantu memahami perbedaan kecil antar lubricants.
Pada gambar 5 menunjukkan perbedaan antara perhitungan COF secara keseluruhan saat menggunakan metode yang berbeda untuk engine oil yang sama.
Saat menghitung COF dengan metode yang berbeda, dapat dilihat bagaimana nilai COF berubah secara dramatis dari nilai keseluruhan sekitar ~0,14 saat menggunakan metode sederhana dengan 1% dari top point menjadi ~0,11.
Selanjutnya, saat menggunakan 30% dari top point menjadi lebih rendah (~0,10). Pun, saat menggunakan metode advanced dengan 50% dari titik di tengah stroke. Metode advanced cenderung lebih konsisten dengan 50% dan 80% dari overlapping points.
Dengan demikian metode sederhana kurang konsisten dibandingkan metode advanced. Akan tetapi, metode ini tetap diperlukan untuk menghitung gesekan dari puncak ke puncak (persentase kecil dari top points) sesuai dengan standar ASTM.
Begitupun, metode yang dipilih untuk menghitung COF sangat penting dalam melakukan perbandingan lubricants yang paling dekat dengan performance. Hal ini tidak hanya nilai absolut sederhana saat mengacu pada gesekan sistem reciprocating, namun sangat bergantung pada metode analisis.
Dalam gambar 6 menerangkan bahwa pengujian yang dilakukan dengan ASTM D6425-17 pada dua lubricants (oil A:5W-30, oil B:0W-20) yang mendekati performancenya dan bagaimana data dapat berbeda dalam metode yang digunakan.
Saat menggunakan metode sederhana dengan 1% dari top points, perbedaan antara oils A dan B dapat lebih terlihat. Hal ini sangat berbeda jika dibandingkan saat menggunakan metode advanced dengan 50% dari points yang mana kondisi lubricants overlapping.
Rig reciprocating frekuensi tinggi dari UMT Tribolab terbukti sebagai teknik yang dapat diandalkan untuk skrining material dan pelumas pada aplikasi recprocating, misalnya mesin dan kompresor.
Fleksibelitas sistem ini, menjadikan evaluasi lubricants pada sistem yang berbeda serta dengan keunggulan untuk mengendalikan analisis data. Bahkan, UMT Tribolab dapat melakukan protokol serupa dengan ASTM 6425 untuk mengevaluasi gesekan pada lubricants serta membantu perbedaan penting dalam berbagai fungsi tribosistem.
Molekul biologis pertama yang dividualisasikan oleh Atomic Force Microscopy (AFM) ialah DNA. Hal ini dilakukan untuk mempelajari struktur, topologi, dinamika DNA, dan bagaimana interaksinya dengan protein. Teknologi PeakForce Tapping Mode ekslusif dari Bruker dapat melakukan imaging double helix DNA dengan resolusi tinggi yang dapat mengukur kekuatan imaging tanpa memerlukan probe khusus ataupun design AFM yang terbatas.
Pengenalan AFM ke dalam penelitian Biologi
Pada awal tahun 90-an pengenalan TappingMode meningkat secara signifikan dalam penggunaan AFM untuk penelitian biologi. Dalam TappingMode, probe berosilasi pada frekuensi resonansi fundamental dengan posisi vertikal dari tip (atau sampel) kemudian disesuaikan untuk mempertahankan amplitude osilasi yang konstan saat probe melakukan scan melewati surface.
Sayangnya, Tapping Mode menghasilkan resolusi gambar lebih rendah dibandingkan Contact Mode AFM. Untuk itu, faktor utama dalam meraih hasil gambar AFM berkualitas tinggi membutuhkan kontrol gaya interaksi antara probe dan sampel selama proses imaging.
Tahun 2010, Bruker memperkenalkan PeakForce Tapping Mode dalam AFM. Metode yang digunakan secara luas dalam penelitian biomolekuler sebab kemampuannya menghasilkan gambar beresolusi tinggi secara konsisten.
Pada PeakForce Tapping, jarak antara probe dan sampel dimodulasi secara sinusoidal dengan mempertahankan gaya maksimum antara keduanya.
Gambar 1. In PeakForce Tapping Mode the AFM probe is modulated at low frequency (1-2 kHz). (A) As the probe is brought into contact with the surface, the feedback signal is the maximum or “peak” force applied to the surface. (B) If the motion of the probe is considered in terms of Z position, one is essentially performing a force curve at every position of the sample surface
Feedback loop waktu secara nyata digunakan untuk mengontrol posisi probe dan penggunaan sinusoidal ramping sehingga kecepatan scanning lebih tinggi. Bahkan, teknologi PeakForce Tapping menggunakaan mode imaging ScanAsyst yang mengoptimalisasi setpoint imaging secara otomatis.
Metode PeakForce Tapping Mode pada DNA
Metode PeakForce Tapping Mode berhasil melakukan imaging DNA dengan resolusi tinggi. Hingga saat ini, DNA merupakan contoh sampel yang tepat untuk teknik tersebut serta telah banyak diimaging menggunakan AFM.
Pada gambar DNA, struktur heliks ganda dapat terlihat dengan jelas. Dalam beberapa penelitian sebelumnya, DNA diadsorpsi pada permukaan mika kemudian dimodifikasi untuk menciptakan interface positif. Hadirnya kontrol gaya interaksi antara probe dan DNA mengakibatkan proses imaging DNA dalam kondisi fisiologis yang lebih relevan.
Gambar 2. PeakForce Tapping image of groove depth variations in the DNA plasmid topography obtained using the FastScan Bio AFM and FastScan-D probes (small cantilever and standard silicon tip). (A) Low-magnification AFM topography image of a plasmid showing corrugation. The white rectangle indicates the area imaged in B. (B) Higher-magnification trace (white arrow to right) and retrace (white arrow to left) images of this area showing corrugation consistent with the B form of DNA, for consecutive images. (C) Trace (solid) and retrace (dashed) height profiles taken along straight lines as indicated in B, closely following the backbone of the four plasmid scans and averaged over a 5 -pixel (~0.5) width. The height profiles confirm the observed corrugation to be the alternating major and minor grooves of double helix structure and that these grooves vary in depth along the DNA strand. The height profiles have been offset by multiples of 0.6 nm for clarity. Color scales: 3.5 nm (A), 1.1 nm (B). Reproduced with permission from Pyne et al.3
Beberapa keuntungan yang dimiliki imaging DNA melalui metode PeakForce Tapping Mode, yakni melindungi probe dan sampel dari kerusakan potensial dengan menggunakan gaya imaging rendah. Tidak hanya itu, metode ini dapat memudahkan proses imaging fluida lingkungan.
Tentunya, hal ini berbeda dengan metode Tapping Mode yang mana tidak ada kebutuhan untuk mengatur kantilever dan pengoptimalan otomatis dalam metode ScanAsyst meningkatkan kecepatan dan konsistensi imaging.
