POSDRU/159/1.5/S/138963 Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM Activitatea A4. Metode avansate de caracterizare a materialelor. Investigatii morfo-structurale prin Microscopie de Forta Atomica (AFM) – Notiuni teoretice Conf.dr.ing. Cătălin ZAHARIA, UPB, Departament Bioresurse si Stiinta Polimerilor UPB, Local Polizu, Corp A, Sala A III.2 04 august 2015
51
Embed
Investigatii morfo-structurale prin Microscopie de Forta Atomica
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
POSDRU/159/1.5/S/138963
Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM
Activitatea A4. Metode avansate de caracterizare a
materialelor. Investigatii morfo-structurale prin Microscopie
de Forta Atomica (AFM) – Notiuni teoretice
Conf.dr.ing. Cătălin ZAHARIA, UPB, Departament Bioresurse si Stiinta Polimerilor
UPB, Local Polizu, Corp A, Sala A III.2
04 august 2015
POSDRU/159/1.5/S/138963
Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM
TIPURI DE MICROSCOAPE
Instrument pentru obtinerea unor imagini marite cu o mare rezolutie a detaliilor
Microscoapele optice si electronice sunt cele mai utilizate
Microscoape: acustice utilizeaza ultrasunete de inalta frecventa
Microscoapele cu efect tunel
Microscoapele de forta, care formeaza imagini dupa felul probei de a resimti
bombardamentele cu particule. Acestea pot mari de milioane de ori, pentru a reda un
singur atom.
POSDRU/159/1.5/S/138963
Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM
NOTIUNI DE MICROSCOPIE
Folosirea lentilelor este mentionata inca din perioada Egiptului antic (secolul 6 inainte de
Hristos).
Au fost descoperite lentile intr-o pestera sacra din Creta in secolul 5 inainte de Hristos.
Totusi, aparitia unor lentile care sa corectezele deficientele de citit ale ochiului au aparut
mult mai tarziu (anul 800 dupa Hristos) – pietre de citit folosite de calugari presbiopici
(sfere de sticla).
Folosirea lentilelor s-a accentuat dupa aparitia ochelarilor (Salvino D’Armate din Florenta,
Italia, 1258-1312) undeva in secolul al XIII-lea.
Luand in calcul aparita si utilizarea din ce in ce mai mult a lentilelor si ochelarilor, pasul
pana la descoperirea microscopului era doar o notiune de timp.
POSDRU/159/1.5/S/138963
Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM
Microscopia optica – a aparut putin dupa anul 1500
Sacharias Janssen (1580–1638) impreuna cu tatal sau Hans Janssen incep sa desfasoare
experimente cu diferite lentile introduse in tuburi (tuburile sunt considerate stramosii
microscopului compus de transmisie si telescopului).
Primul microscop compus inventat de Sacharias Janssen avea o putere de marire de 3-9 ori.
Galilelo Galilei utilizeaza telescopul ca un microscop pentru a mari componente ale insectelor
(1610). In 1624 Galilei a realizat un microscop cu ajutorul caruia ulterior s-au scris lucrari
despre anatomia insectelor.
Giovanni Faber a definit termenul de microscop: micron-mic si skopein-a vedea, a privi
(termenul provine din limba greaca).
Robert Hooke realizeaza primul microscop compus de interes practic in anul 1675, devenind
pionierul observatiilor microscopice de precizie. El a observat pori in materialul de tip pluta.
POSDRU/159/1.5/S/138963
Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM
Ernst Abbe (1840–1905) – un alt pionier in domeniul lentilelor - propune o formula
matematica denumită Conditia de sinus a lui Abbe”, cu ajutorul careia se putea obtine, in
cifre, rezolutia maxima posibila a microscopului optic.
Richard Zsigmondy (1865–1929, Premiul Nobel in Chimie in anul 1925) inventeaza
ultramicroscopul, instrument cu ajutorul caruia se pot studia obiecte foarte mici – studiul
miscarii Browniene.
Frits Zernike (1888–1966, Premiul Nobel in Fizica in 1953) inventeaza microscopul cu
contrast de faza (1932) – in acest mod de puteau studia materiale biologice incolore sau
transparente.
Un alt tip de microscopie optica este cea de baleiaj cu fascicul laser. Aceasta microscopie are
2 directii principale: microscopia confocală si microscopia in camp apropiat.
Principiul microscopiei confocale a fost patentat de Marvin Minsky in 1957.
Comparativ cu microscopia clasica, microscopia confocala permite controlarea adancimii campului,
elimina sau reduce informaţia de fundal a planului focal (se obtine o claritate mai buna a imaginii), si are
capacitatea de a colecta sectiuni optice seriale din grosimea materialelor analizate.
POSDRU/159/1.5/S/138963
Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM
POSDRU/159/1.5/S/138963
Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM
POSDRU/159/1.5/S/138963
Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM
POSDRU/159/1.5/S/138963
Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM
MISCROCOPIA ELECTRONICA
Aparitia microscopului electronic este legata de fizicianul Louis de Broglie (1924). Datorita lungimii de
unda mai mici a electronilor, microscopul electronic furnizeaza o rezolutie mult mai buna decat cele
optice.
1931 – Ernst Ruska (1906-1988) construieste prima lentila electronica, iar prin folosirea in serie a mai
multor asemenea lentile, Ernst Ruska si Max Knoll (1897–1969) construiesc in 1933 primul microscop
electronic.
1938 - Manfred von Ardenne (1907–1997) construieste microscopul electronic de transmisie cu baleiaj
sau Scanning TEM (STEM) si ulterior un microscop electronic universal (M von Ardenne and D.
Beischer, 1940).
1981 - Gerd Binnig (1947-, Premiul Nobel in Fizica in 1986) si Heinrich Rohrer (1933-, Premiul Nobel in
Fizica in 1986) inventeaza la IBM Zurich Research Laboratory microscopul electronic de baleiaj cu efect
tunel (STM). STM permite furnizarea unor imagini tridimensionale ale suprafetelor pana la nivel atomic.
Bining a observat pentru prima data un virus iesind dintr-o celula vie.
POSDRU/159/1.5/S/138963
Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM
Microscop electronic prin transmisie
TEM
http://www.nano.pitt.edu/node/237
Microscop electronic de baleiaj SEM
http://www.cas.miamioh.edu/~rakovajf/facilities.
html
POSDRU/159/1.5/S/138963
Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM
Microscop cu forta atomica AFM
https://www.kfu.edu.sa/en/Colleges/Science/Dep
artments/Dep_1/Pages/section_6.aspx
POSDRU/159/1.5/S/138963
Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM
Microscopul cu forta atomica (AFM)
1986 - Gerd Binnig alaturi de Christoph Gerber de la IBM Zurich si Calvin Quate de la
Universitatea Stanford California produc prototipul unui nou tip de scanner, microscopul cu forta
atomica (AFM).
AFM permite vizualizarea imaginilor cu un contrast topografic foarte bun si masurarea precisa a
suprafetelor. Imaginile tridimensionale in AFM sunt obtinute fara o preparare costisitoare a
probelor ce urmeaza a fi studiate si ofera informatii mult mai complete decat cele bidimensionale
obtinute din probele taiate transversal.
1988 - Alfred Cerezo, Terence Godfrey si George Smith aplica un senzor de detectie a pozitiei la un
microscop cu forta atomica, facand astfel posibila vizualizarea 3D la nivel atomic.
POSDRU/159/1.5/S/138963
Performanţă sustenabilă în cercetarea doctorală şi post doctorală - PERFORM