Nature.com ஐப் பார்வையிட்டதற்கு நன்றி. நீங்கள் வரையறுக்கப்பட்ட CSS ஆதரவுடன் கூடிய உலாவி பதிப்பைப் பயன்படுத்துகிறீர்கள். சிறந்த அனுபவத்திற்கு, புதுப்பிக்கப்பட்ட உலாவியைப் பயன்படுத்துமாறு பரிந்துரைக்கிறோம் (அல்லது Internet Explorer இல் இணக்கத்தன்மை பயன்முறையை முடக்கவும்). கூடுதலாக, தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்ய, ஸ்டைல்கள் மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் தளத்தைக் காட்டுகிறோம்.
ஒரே நேரத்தில் மூன்று ஸ்லைடுகளின் கேரோசலைக் காட்டுகிறது. ஒரே நேரத்தில் மூன்று ஸ்லைடுகளின் வழியாக நகர்த்த முந்தைய மற்றும் அடுத்த பொத்தான்களைப் பயன்படுத்தவும் அல்லது ஒரே நேரத்தில் மூன்று ஸ்லைடுகளின் வழியாக நகர்த்த இறுதியில் உள்ள ஸ்லைடர் பொத்தான்களைப் பயன்படுத்தவும்.
மருத்துவ சாதனங்கள் மற்றும் உயிரி மருத்துவ பயன்பாடுகளுக்கான புதிய அதி-மென்மையான பொருட்களின் வளர்ச்சியுடன், அவற்றின் இயற்பியல் மற்றும் இயந்திர பண்புகளின் விரிவான தன்மை முக்கியமானது மற்றும் சவாலானது. கிளைத்த பாலிமர் தூரிகை கட்டமைப்புகளின் அடுக்குடன் பூசப்பட்ட புதிய லெஹ்ஃபில்கான் ஏ பயோமிமெடிக் சிலிகான் ஹைட்ரோஜெல் காண்டாக்ட் லென்ஸின் மிகக் குறைந்த மேற்பரப்பு மாடுலஸை வகைப்படுத்த மாற்றியமைக்கப்பட்ட அணு விசை நுண்ணோக்கி (AFM) நானோஇன்டென்டேஷன் நுட்பம் பயன்படுத்தப்பட்டது. கிளைத்த பாலிமர்களை அணுகும்போது பிசுபிசுப்பு வெளியேற்றத்தின் விளைவுகள் இல்லாமல் தொடர்பு புள்ளிகளை துல்லியமாக தீர்மானிக்க இந்த முறை அனுமதிக்கிறது. கூடுதலாக, போரோஎலாஸ்டிசிட்டியின் விளைவு இல்லாமல் தனிப்பட்ட தூரிகை கூறுகளின் இயந்திர பண்புகளை தீர்மானிக்க இது சாத்தியமாக்குகிறது. மென்மையான பொருட்கள் மற்றும் உயிரியல் மாதிரிகளின் பண்புகளை அளவிடுவதற்கு குறிப்பாக பொருத்தமான வடிவமைப்பு (முனை அளவு, வடிவியல் மற்றும் வசந்த வீதம்) கொண்ட AFM ஆய்வைத் தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலம் இது அடையப்படுகிறது. இந்த முறை மிகவும் மென்மையான பொருள் லெஹ்ஃபில்கான் A இன் துல்லியமான அளவீட்டிற்கான உணர்திறன் மற்றும் துல்லியத்தை மேம்படுத்துகிறது, இது மேற்பரப்பு பகுதியில் (2 kPa வரை) மிகக் குறைந்த நெகிழ்ச்சித்தன்மை கொண்ட மாடுலஸ் மற்றும் உள் (கிட்டத்தட்ட 100%) நீர் சூழலில் மிக அதிக நெகிழ்ச்சித்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. மேற்பரப்பு ஆய்வின் முடிவுகள் லெஹ்ஃபில்கான் A லென்ஸின் மிக மென்மையான மேற்பரப்பு பண்புகளை வெளிப்படுத்தியது மட்டுமல்லாமல், கிளைத்த பாலிமர் தூரிகைகளின் மாடுலஸ் சிலிக்கான்-ஹைட்ரஜன் அடி மூலக்கூறுடன் ஒப்பிடத்தக்கது என்பதையும் காட்டியது. இந்த மேற்பரப்பு பண்புக்கூறு நுட்பத்தை மற்ற மிக மென்மையான பொருட்கள் மற்றும் மருத்துவ சாதனங்களுக்கும் பயன்படுத்தலாம்.
உயிருள்ள திசுக்களுடன் நேரடி தொடர்புக்காக வடிவமைக்கப்பட்ட பொருட்களின் இயந்திர பண்புகள் பெரும்பாலும் உயிரியல் சூழலால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன. இந்த பொருள் பண்புகளின் சரியான பொருத்தம் பாதகமான செல்லுலார் எதிர்வினைகளை ஏற்படுத்தாமல் பொருளின் விரும்பிய மருத்துவ பண்புகளை அடைய உதவுகிறது1,2,3. மொத்த ஒரே மாதிரியான பொருட்களுக்கு, நிலையான நடைமுறைகள் மற்றும் சோதனை முறைகள் (எ.கா., மைக்ரோஇன்டண்டேஷன்4,5,6) கிடைப்பதன் காரணமாக இயந்திர பண்புகளின் தன்மை ஒப்பீட்டளவில் எளிதானது. இருப்பினும், ஜெல்கள், ஹைட்ரஜல்கள், பயோபாலிமர்கள், உயிருள்ள செல்கள் போன்ற மிக மென்மையான பொருட்களுக்கு, அளவீட்டு தெளிவுத்திறன் வரம்புகள் மற்றும் சில பொருட்களின் சீரற்ற தன்மை காரணமாக இந்த சோதனை முறைகள் பொதுவாக பொருந்தாது7. பல ஆண்டுகளாக, பாரம்பரிய உள்தள்ளல் முறைகள் பரந்த அளவிலான மென்மையான பொருட்களை வகைப்படுத்த மாற்றியமைக்கப்பட்டு மாற்றியமைக்கப்பட்டுள்ளன, ஆனால் பல முறைகள் இன்னும் அவற்றின் பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்தும் கடுமையான குறைபாடுகளால் பாதிக்கப்படுகின்றன8,9,10,11,12,13. சூப்பர்சாஃப்ட் பொருட்கள் மற்றும் மேற்பரப்பு அடுக்குகளின் இயந்திர பண்புகளை துல்லியமாகவும் நம்பகத்தன்மையுடனும் வகைப்படுத்தக்கூடிய சிறப்பு சோதனை முறைகளின் பற்றாக்குறை பல்வேறு பயன்பாடுகளில் அவற்றின் பயன்பாட்டை கடுமையாக கட்டுப்படுத்துகிறது.
எங்கள் முந்தைய வேலையில், லெஹ்ஃபில்கான் A (CL) காண்டாக்ட் லென்ஸை அறிமுகப்படுத்தினோம், இது கண்ணின் கார்னியாவின் மேற்பரப்பால் ஈர்க்கப்பட்ட சாத்தியமான பயோமிமெடிக் வடிவமைப்புகளிலிருந்து பெறப்பட்ட அனைத்து அதி-மென்மையான மேற்பரப்பு பண்புகளையும் கொண்ட ஒரு மென்மையான பன்முகத்தன்மை கொண்ட பொருளாகும். இந்த உயிரியல் பொருள் பாலி(2-மெத்தாக்ரிலாய்லாக்ஸிஎதில்பாஸ்போரில்கோலின் (MPC)) (PMPC) இன் கிளைத்த, குறுக்கு-இணைக்கப்பட்ட பாலிமர் அடுக்கை மருத்துவ சாதனங்களுக்காக வடிவமைக்கப்பட்ட சிலிகான் ஹைட்ரோஜெல் (SiHy) 15 இல் ஒட்டுவதன் மூலம் உருவாக்கப்பட்டது. இந்த ஒட்டு செயல்முறை மேற்பரப்பில் மிகவும் மென்மையான மற்றும் அதிக மீள் கிளைத்த பாலிமெரிக் தூரிகை அமைப்பைக் கொண்ட ஒரு அடுக்கை உருவாக்குகிறது. லெஹ்ஃபில்கான் A CL இன் பயோமிமெடிக் அமைப்பு மேம்பட்ட ஈரமாக்குதல் மற்றும் கறைபடிதல் தடுப்பு, அதிகரித்த மசகுத்தன்மை மற்றும் குறைக்கப்பட்ட செல் மற்றும் பாக்டீரியா ஒட்டுதல் போன்ற உயர்ந்த மேற்பரப்பு பண்புகளை வழங்குகிறது என்பதை எங்கள் முந்தைய வேலை உறுதிப்படுத்தியுள்ளது. கூடுதலாக, இந்த பயோமிமெடிக் பொருளின் பயன்பாடு மற்றும் மேம்பாடு மற்ற உயிரி மருத்துவ சாதனங்களுக்கு மேலும் விரிவாக்கத்தையும் பரிந்துரைக்கிறது. எனவே, இந்த மிக மென்மையான பொருளின் மேற்பரப்பு பண்புகளை வகைப்படுத்துவதும், எதிர்கால மேம்பாடுகள் மற்றும் பயன்பாடுகளை ஆதரிக்க ஒரு விரிவான அறிவுத் தளத்தை உருவாக்க கண்ணுடனான அதன் இயந்திர தொடர்புகளைப் புரிந்துகொள்வதும் மிகவும் முக்கியமானது. வணிக ரீதியாகக் கிடைக்கும் பெரும்பாலான SiHy காண்டாக்ட் லென்ஸ்கள், சீரான பொருள் அமைப்பை உருவாக்கும் ஹைட்ரோஃபிலிக் மற்றும் ஹைட்ரோபோபிக் பாலிமர்களின் ஒரே மாதிரியான கலவையால் ஆனவை17. பாரம்பரிய சுருக்க, இழுவிசை மற்றும் மைக்ரோஇன்டென்டேஷன் சோதனை முறைகளைப் பயன்படுத்தி அவற்றின் இயந்திர பண்புகளை ஆராய பல ஆய்வுகள் நடத்தப்பட்டுள்ளன18,19,20,21. இருப்பினும், லெஹ்ஃபில்கான் A CL இன் புதிய பயோமிமெடிக் வடிவமைப்பு, கிளைத்த பாலிமர் தூரிகை கட்டமைப்புகளின் இயந்திர பண்புகள் SiHy அடிப்படை அடி மூலக்கூறிலிருந்து கணிசமாக வேறுபடும் ஒரு தனித்துவமான பன்முகத்தன்மை கொண்ட பொருளாக அமைகிறது. எனவே, வழக்கமான மற்றும் உள்தள்ளல் முறைகளைப் பயன்படுத்தி இந்த பண்புகளை துல்லியமாக அளவிடுவது மிகவும் கடினம். அணுசக்தி நுண்ணோக்கியில் (AFM) செயல்படுத்தப்பட்ட நானோஇன்டென்டேஷன் சோதனை முறையை ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய முறை பயன்படுத்துகிறது, இது உயிரியல் செல்கள் மற்றும் திசுக்கள் போன்ற மென்மையான விஸ்கோஎலாஸ்டிக் பொருட்களின் இயந்திர பண்புகளை தீர்மானிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு முறையாகும், அதே போல் மென்மையான பாலிமர்கள்22,23,24,25. ,26,27,28,29,30. AFM நானோஇன்டெண்டேஷன் சோதனையின் அடிப்படைகள் AFM தொழில்நுட்பத்தின் சமீபத்திய முன்னேற்றங்களுடன் இணைந்து, பரந்த அளவிலான உள்ளார்ந்த சூப்பர்சாஃப்ட் பொருட்களின் அதிகரித்த அளவீட்டு உணர்திறன் மற்றும் சோதனையை வழங்குகின்றன31,32,33,34,35,36. கூடுதலாக, தொழில்நுட்பம் வெவ்வேறு வடிவவியலைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் பிற முக்கிய நன்மைகளை வழங்குகிறது. உள்நோக்கி மற்றும் ஆய்வு மற்றும் பல்வேறு திரவ ஊடகங்களில் சோதனை செய்யும் சாத்தியம்.
AFM நானோஇன்டென்டேஷனை நிபந்தனையுடன் மூன்று முக்கிய கூறுகளாகப் பிரிக்கலாம்: (1) உபகரணங்கள் (சென்சார்கள், டிடெக்டர்கள், ஆய்வுகள் போன்றவை); (2) அளவீட்டு அளவுருக்கள் (விசை, இடப்பெயர்ச்சி, வேகம், சாய்வு அளவு போன்றவை); (3) தரவு செயலாக்கம் (அடிப்படை திருத்தம், தொடு புள்ளி மதிப்பீடு, தரவு பொருத்துதல், மாடலிங் போன்றவை). இந்த முறையின் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க சிக்கல் என்னவென்றால், AFM நானோஇன்டென்டேஷனைப் பயன்படுத்தி இலக்கியத்தில் பல ஆய்வுகள் ஒரே மாதிரி/செல்/பொருள் வகைக்கு மிகவும் மாறுபட்ட அளவு முடிவுகளைப் புகாரளிக்கின்றன37,38,39,40,41. எடுத்துக்காட்டாக, லெக்கா மற்றும் பலர். இயந்திரத்தனமாக ஒரே மாதிரியான ஹைட்ரஜல் மற்றும் பன்முகத்தன்மை கொண்ட செல்களின் மாதிரிகளின் அளவிடப்பட்ட யங்கின் மாடுலஸில் AFM ஆய்வு வடிவவியலின் செல்வாக்கு ஆய்வு செய்யப்பட்டு ஒப்பிடப்பட்டது. மாடுலஸ் மதிப்புகள் கான்டிலீவர் தேர்வு மற்றும் முனை வடிவத்தை மிகவும் சார்ந்துள்ளது என்று அவர்கள் தெரிவிக்கின்றனர், பிரமிட் வடிவ ஆய்வுக்கு அதிகபட்ச மதிப்பு மற்றும் ஒரு கோள ஆய்வுக்கு 42 என்ற மிகக் குறைந்த மதிப்பு. இதேபோல், செல்ஹுபர்-உன்கெல் மற்றும் பலர். பாலிஅக்ரிலாமைடு (PAAM) மாதிரிகளின் இன்டெண்டர் வேகம், இன்டெண்டர் அளவு மற்றும் தடிமன் ஆகியவை ACM43 நானோஇன்டெண்டேஷன் மூலம் அளவிடப்படும் யங்கின் மாடுலஸை எவ்வாறு பாதிக்கின்றன என்பது காட்டப்பட்டுள்ளது. மற்றொரு சிக்கலான காரணி நிலையான மிகக் குறைந்த மாடுலஸ் சோதனை பொருட்கள் மற்றும் இலவச சோதனை நடைமுறைகள் இல்லாதது. இது நம்பிக்கையுடன் துல்லியமான முடிவுகளைப் பெறுவதை மிகவும் கடினமாக்குகிறது. இருப்பினும், இந்த முறை ஒப்பீட்டு அளவீடுகள் மற்றும் ஒத்த மாதிரி வகைகளுக்கு இடையிலான ஒப்பீட்டு மதிப்பீடுகளுக்கு மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும், எடுத்துக்காட்டாக, புற்றுநோய் செல்களிலிருந்து சாதாரண செல்களை வேறுபடுத்த AFM நானோஇன்டெண்டேஷனைப் பயன்படுத்துதல் 44, 45.
AFM நானோஇன்டென்டேஷனுடன் மென்மையான பொருட்களை சோதிக்கும் போது, ​​மாதிரி மாடுலஸ் மற்றும் அரைக்கோள/சுற்று முனையுடன் நெருக்கமாக பொருந்தக்கூடிய குறைந்த ஸ்பிரிங் மாறிலி (k) கொண்ட ஒரு ஆய்வைப் பயன்படுத்துவது ஒரு பொதுவான விதியாகும், இதனால் முதல் ஆய்வு மென்மையான பொருட்களுடன் முதல் தொடர்பில் மாதிரி மேற்பரப்புகளைத் துளைக்காது. ஆய்வால் உருவாக்கப்படும் விலகல் சமிக்ஞை லேசர் டிடெக்டர் அமைப்பு மூலம் கண்டறியப்படும் அளவுக்கு வலுவாக இருப்பதும் முக்கியம்24,34,46,47. அல்ட்ரா-மென்மையான பன்முகத்தன்மை கொண்ட செல்கள், திசுக்கள் மற்றும் ஜெல்களின் விஷயத்தில், மறுஉருவாக்கம் செய்யக்கூடிய மற்றும் நம்பகமான அளவீடுகளை உறுதி செய்வதற்காக ஆய்வுக்கும் மாதிரி மேற்பரப்புக்கும் இடையிலான ஒட்டும் சக்தியைக் கடப்பது மற்றொரு சவாலாகும்48,49,50. சமீப காலம் வரை, AFM நானோஇன்டென்டேஷனில் பெரும்பாலான பணிகள் ஒப்பீட்டளவில் பெரிய கோள ஆய்வுகள் (CPs) என குறிப்பிடப்படும் உயிரியல் செல்கள், திசுக்கள், ஜெல்கள், ஹைட்ரோஜெல்கள் மற்றும் உயிரி மூலக்கூறுகளின் இயந்திர நடத்தை பற்றிய ஆய்வில் கவனம் செலுத்தியுள்ளன. , 47, 51, 52, 53, 54, 55. இந்த முனைகள் 1 முதல் 50 µm வரை ஆரம் கொண்டவை மற்றும் பொதுவாக போரோசிலிகேட் கண்ணாடி, பாலிமெத்தில் மெதக்ரிலேட் (PMMA), பாலிஸ்டிரீன் (PS), சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு (SiO2) மற்றும் வைரம் போன்ற கார்பன் (DLC) ஆகியவற்றிலிருந்து தயாரிக்கப்படுகின்றன. மென்மையான மாதிரி குணாதிசயத்திற்கு CP-AFM நானோஇன்டண்டேஷன் பெரும்பாலும் முதல் தேர்வாக இருந்தாலும், அதற்கு அதன் சொந்த சிக்கல்கள் மற்றும் வரம்புகள் உள்ளன. பெரிய, மைக்ரான் அளவிலான கோள முனைகளைப் பயன்படுத்துவது மாதிரியுடன் முனையின் மொத்த தொடர்புப் பகுதியை அதிகரிக்கிறது மற்றும் இடஞ்சார்ந்த தெளிவுத்திறனின் குறிப்பிடத்தக்க இழப்பை ஏற்படுத்துகிறது. மென்மையான, ஒத்திசைவற்ற மாதிரிகளுக்கு, உள்ளூர் தனிமங்களின் இயந்திர பண்புகள் ஒரு பரந்த பகுதியில் சராசரியிலிருந்து கணிசமாக வேறுபடலாம், CP உள்தள்ளல் உள்ளூர் அளவில் பண்புகளில் உள்ள எந்த ஒத்திசைவற்ற தன்மையையும் மறைக்க முடியும்52. கூழ்ம ஆய்வுகள் பொதுவாக எபோக்சி பசைகளைப் பயன்படுத்தி முனையில்லாத கான்டிலீவர்களுடன் மைக்ரான் அளவிலான கூழ்ம கோளங்களை இணைப்பதன் மூலம் செய்யப்படுகின்றன. உற்பத்தி செயல்முறையே பல சிக்கல்களால் நிறைந்துள்ளது மற்றும் ஆய்வு அளவுத்திருத்த செயல்பாட்டில் முரண்பாடுகளுக்கு வழிவகுக்கும். கூடுதலாக, கூழ் துகள்களின் அளவு மற்றும் நிறை, அதிர்வு அதிர்வெண், வசந்த விறைப்பு மற்றும் விலகல் உணர்திறன் போன்ற கான்டிலீவரின் முக்கிய அளவுத்திருத்த அளவுருக்களை நேரடியாக பாதிக்கிறது56,57,58. எனவே, வெப்பநிலை அளவுத்திருத்தம் போன்ற வழக்கமான AFM ஆய்வுகளுக்கு பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் முறைகள் CP க்கு துல்லியமான அளவுத்திருத்தத்தை வழங்காமல் போகலாம், மேலும் இந்த திருத்தங்களைச் செய்ய பிற முறைகள் தேவைப்படலாம்57, 59, 60, 61. வழக்கமான CP உள்தள்ளல் சோதனைகள் மென்மையான மாதிரிகளின் பண்புகளை ஆய்வு செய்ய பெரிய விலகல்கள் கான்டிலீவரைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது ஒப்பீட்டளவில் பெரிய விலகல்களில் கான்டிலீவரின் நேரியல் அல்லாத நடத்தையை அளவீடு செய்யும் போது மற்றொரு சிக்கலை உருவாக்குகிறது62,63,64. நவீன கூழ் ஆய்வு உள்தள்ளல் முறைகள் பொதுவாக ஆய்வை அளவீடு செய்யப் பயன்படுத்தப்படும் கான்டிலீவரின் வடிவவியலை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்கின்றன, ஆனால் கூழ் துகள்களின் செல்வாக்கை புறக்கணிக்கின்றன, இது முறையின் துல்லியத்தில் கூடுதல் நிச்சயமற்ற தன்மையை உருவாக்குகிறது38,61. இதேபோல், தொடர்பு மாதிரி பொருத்துதலால் கணக்கிடப்படும் மீள் தொகுதிகள், உள்தள்ளல் ஆய்வின் வடிவவியலை நேரடியாகச் சார்ந்துள்ளது, மேலும் முனை மற்றும் மாதிரி மேற்பரப்பு பண்புகளுக்கு இடையிலான பொருந்தாத தன்மை துல்லியமின்மைக்கு வழிவகுக்கும்27, 65, 66, 67, 68. ஸ்பென்சர் மற்றும் பலரின் சமீபத்திய சில படைப்புகள். CP-AFM நானோஇன்டண்டேஷன் முறையைப் பயன்படுத்தி மென்மையான பாலிமர் தூரிகைகளை வகைப்படுத்தும்போது கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டிய காரணிகள் முன்னிலைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன. வேகத்தின் செயல்பாடாக பாலிமர் தூரிகைகளில் ஒரு பிசுபிசுப்பான திரவத்தைத் தக்கவைத்துக்கொள்வது தலை ஏற்றுதலை அதிகரிப்பதற்கும், எனவே வேகம் சார்ந்த பண்புகளின் வெவ்வேறு அளவீடுகளுக்கும் வழிவகுக்கிறது30,69,70,71 என்று அவர்கள் தெரிவித்தனர்.
இந்த ஆய்வில், மாற்றியமைக்கப்பட்ட AFM நானோஇன்டென்டேஷன் முறையைப் பயன்படுத்தி, அல்ட்ரா-மென்மையான அதிக மீள் தன்மை கொண்ட பொருள் லெஹ்ஃபில்கான் A CL இன் மேற்பரப்பு மாடுலஸை நாங்கள் வகைப்படுத்தியுள்ளோம். இந்த பொருளின் பண்புகள் மற்றும் புதிய அமைப்பைக் கருத்தில் கொண்டு, பாரம்பரிய உள்தள்ளல் முறையின் உணர்திறன் வரம்பு இந்த மிகவும் மென்மையான பொருளின் மாடுலஸை வகைப்படுத்த போதுமானதாக இல்லை, எனவே அதிக உணர்திறன் மற்றும் குறைந்த உணர்திறன் நிலை கொண்ட AFM நானோஇன்டென்டேஷன் முறையைப் பயன்படுத்துவது அவசியம். தற்போதுள்ள கூழ்மப்பிரிப்பு AFM ஆய்வு நானோஇன்டென்டேஷன் நுட்பங்களின் குறைபாடுகள் மற்றும் சிக்கல்களை மதிப்பாய்வு செய்த பிறகு, உணர்திறன், பின்னணி இரைச்சல், தொடர்பு புள்ளியை துல்லியமாகக் கண்டறிதல், திரவத் தக்கவைப்பு சார்பு மற்றும் துல்லியமான அளவீடு போன்ற மென்மையான பன்முகத்தன்மை கொண்ட பொருட்களின் வேக மாடுலஸை அளவிடுவதற்கு ஒரு சிறிய, தனிப்பயன்-வடிவமைக்கப்பட்ட AFM ஆய்வை ஏன் தேர்ந்தெடுத்தோம் என்பதைக் காட்டுகிறோம். கூடுதலாக, உள்தள்ளல் முனையின் வடிவம் மற்றும் பரிமாணங்களை துல்லியமாக அளவிட முடிந்தது, கூம்பு-கோள பொருத்த மாதிரியைப் பயன்படுத்தி நுனியின் தொடர்பு பகுதியை பொருளுடன் மதிப்பிடாமல் நெகிழ்ச்சித்தன்மையின் மாடுலஸை தீர்மானிக்க அனுமதிக்கிறது. இந்த வேலையில் அளவிடப்படும் இரண்டு மறைமுகமான அனுமானங்கள் முழு மீள் பொருள் பண்புகள் மற்றும் உள்தள்ளல் ஆழம்-சுயாதீன மாடுலஸ் ஆகும். இந்த முறையைப் பயன்படுத்தி, முறையை அளவிடுவதற்கு அறியப்பட்ட மாடுலஸுடன் அல்ட்ரா-மென்மையான தரநிலைகளை முதலில் சோதித்தோம், பின்னர் இரண்டு வெவ்வேறு காண்டாக்ட் லென்ஸ் பொருட்களின் மேற்பரப்புகளை வகைப்படுத்த இந்த முறையைப் பயன்படுத்தினோம். அதிகரித்த உணர்திறனுடன் AFM நானோஇன்டெண்டேஷன் மேற்பரப்புகளை வகைப்படுத்தும் இந்த முறை மருத்துவ சாதனங்கள் மற்றும் உயிரி மருத்துவ பயன்பாடுகளில் சாத்தியமான பயன்பாட்டுடன் கூடிய பரந்த அளவிலான பயோமிமெடிக் பன்முகத்தன்மை கொண்ட அல்ட்ராசாஃப்ட் பொருட்களுக்குப் பொருந்தும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.
லெஃபில்கான் ஏ காண்டாக்ட் லென்ஸ்கள் (அல்கான், ஃபோர்ட் வொர்த், டெக்சாஸ், அமெரிக்கா) மற்றும் அவற்றின் சிலிகான் ஹைட்ரஜல் அடி மூலக்கூறுகள் நானோஇன்டெண்டேஷன் பரிசோதனைகளுக்குத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டன. சோதனையில் சிறப்பாக வடிவமைக்கப்பட்ட லென்ஸ் மவுண்ட் பயன்படுத்தப்பட்டது. சோதனைக்காக லென்ஸை நிறுவ, அது குவிமாடம் வடிவ ஸ்டாண்டில் கவனமாக வைக்கப்பட்டு, காற்று குமிழ்கள் உள்ளே வராமல் பார்த்துக் கொள்ளப்பட்டது, பின்னர் விளிம்புகளுடன் சரி செய்யப்பட்டது. லென்ஸ் ஹோல்டரின் மேற்புறத்தில் உள்ள பொருத்துதலில் உள்ள ஒரு துளை, திரவத்தை இடத்தில் வைத்திருக்கும் போது நானோஇன்டெண்டேஷன் பரிசோதனைகளுக்கு லென்ஸின் ஒளியியல் மையத்திற்கு அணுகலை வழங்குகிறது. இது லென்ஸ்களை முழுமையாக நீரேற்றமாக வைத்திருக்கிறது. 500 μl காண்டாக்ட் லென்ஸ் பேக்கேஜிங் கரைசல் சோதனை தீர்வாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது. அளவு முடிவுகளைச் சரிபார்க்க, வணிக ரீதியாக கிடைக்கக்கூடிய செயல்படுத்தப்படாத பாலிஅக்ரிலாமைடு (PAAM) ஹைட்ரஜல்கள் பாலிஅக்ரிலாமைடு-கோ-மெத்திலீன்-பைசாக்ரிலாமைடு கலவையிலிருந்து (100 மிமீ பெட்ரிசாஃப்ட் பெட்ரி டிஷ்கள், மேட்ரிஜென், இர்வின், CA, அமெரிக்கா) தயாரிக்கப்பட்டன, இது 1 kPa இன் அறியப்பட்ட மீள் மாடுலஸ் ஆகும். AFM ஹைட்ரோஜெல்-புரோப் இடைமுகத்தில் 4-5 சொட்டுகள் (தோராயமாக 125 µl) பாஸ்பேட் பஃபர் செய்யப்பட்ட உப்பு (கார்னிங் லைஃப் சயின்சஸ், டெவ்க்ஸ்பரி, MA, USA இலிருந்து PBS) மற்றும் OPTI-FREE Puremoist காண்டாக்ட் லென்ஸ் கரைசலை (Alcon, Vaud, TX, USA) 1 துளி பயன்படுத்தவும்.
லெஹ்ஃபில்கான் A CL மற்றும் SiHy அடி மூலக்கூறுகளின் மாதிரிகள், ஸ்கேனிங் டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோப் (STEM) டிடெக்டர் பொருத்தப்பட்ட FEI குவாண்டா 250 ஃபீல்ட் எமிஷன் ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோப் (FEG SEM) அமைப்பைப் பயன்படுத்தி காட்சிப்படுத்தப்பட்டன. மாதிரிகளைத் தயாரிக்க, லென்ஸ்கள் முதலில் தண்ணீரில் கழுவப்பட்டு பை-வடிவ ஆப்புகளாக வெட்டப்பட்டன. மாதிரிகளின் ஹைட்ரோஃபிலிக் மற்றும் ஹைட்ரோபோபிக் கூறுகளுக்கு இடையில் வேறுபட்ட வேறுபாட்டை அடைய, 0.10% நிலைப்படுத்தப்பட்ட RuO4 கரைசல் ஒரு சாயமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது, அதில் மாதிரிகள் 30 நிமிடங்கள் மூழ்கடிக்கப்பட்டன. லெஹ்ஃபில்கான் A CL RuO4 சாயம் பூசுவது மேம்பட்ட வேறுபட்ட வேறுபாட்டை அடைவதற்கு மட்டுமல்லாமல், கிளைத்த பாலிமர் தூரிகைகளின் கட்டமைப்பை அவற்றின் அசல் வடிவத்தில் பாதுகாக்கவும் உதவுகிறது, பின்னர் அவை STEM படங்களில் தெரியும். பின்னர் அவை அதிகரித்து வரும் எத்தனால் செறிவுடன் தொடர்ச்சியான எத்தனால்/நீர் கலவைகளில் கழுவப்பட்டு நீரிழப்பு செய்யப்பட்டன. பின்னர் மாதிரிகள் EMBed 812/Araldite எபோக்சியுடன் வார்க்கப்பட்டன, இது ஒரே இரவில் 70°C இல் குணப்படுத்தப்பட்டது. ரெசின் பாலிமரைசேஷன் மூலம் பெறப்பட்ட மாதிரித் தொகுதிகள் ஒரு அல்ட்ராமைக்ரோடோமைப் பயன்படுத்தி வெட்டப்பட்டன, இதன் விளைவாக வரும் மெல்லிய பகுதிகள் 30 kV முடுக்கி மின்னழுத்தத்தில் குறைந்த வெற்றிட பயன்முறையில் STEM கண்டறிதலைப் பயன்படுத்தி காட்சிப்படுத்தப்பட்டன. அதே SEM அமைப்பு PFQNM-LC-A-CAL AFM ஆய்வின் விரிவான குணாதிசயத்திற்குப் பயன்படுத்தப்பட்டது (ப்ரூக்கர் நானோ, சாண்டா பார்பரா, CA, USA). AFM ஆய்வின் SEM படங்கள் 30 kV முடுக்கி மின்னழுத்தத்துடன் ஒரு பொதுவான உயர் வெற்றிட பயன்முறையில் பெறப்பட்டன. AFM ஆய்வு முனையின் வடிவம் மற்றும் அளவு பற்றிய அனைத்து விவரங்களையும் பதிவு செய்ய வெவ்வேறு கோணங்களிலும் உருப்பெருக்கங்களிலும் படங்களைப் பெறுங்கள். படங்களில் ஆர்வமுள்ள அனைத்து முனை பரிமாணங்களும் டிஜிட்டல் முறையில் அளவிடப்பட்டன.
லெஹ்ஃபில்கான் A CL, SiHy அடி மூலக்கூறு மற்றும் PAAm ஹைட்ரோஜெல் மாதிரிகளைக் காட்சிப்படுத்தவும் நானோஇன்டெண்டேட் செய்யவும் "திரவத்தில் பீக்ஃபோர்ஸ் QNM" பயன்முறையுடன் கூடிய ஒரு பரிமாண ஃபாஸ்ட்ஸ்கேன் பயோ ஐகான் அணு விசை நுண்ணோக்கி (ப்ரூக்கர் நானோ, சாண்டா பார்பரா, CA, USA) பயன்படுத்தப்பட்டது. இமேஜிங் சோதனைகளுக்கு, 0.50 ஹெர்ட்ஸ் ஸ்கேன் விகிதத்தில் மாதிரியின் உயர் தெளிவுத்திறன் படங்களைப் பிடிக்க 1 nm பெயரளவு முனை ஆரம் கொண்ட PEAKFORCE-HIRS-FA ஆய்வு (ப்ரூக்கர்) பயன்படுத்தப்பட்டது. அனைத்து படங்களும் நீர் கரைசலில் எடுக்கப்பட்டன.
AFM நானோஇன்டென்டேஷன் சோதனைகள் PFQNM-LC-A-CAL ஆய்வு (ப்ரூக்கர்) ஐப் பயன்படுத்தி மேற்கொள்ளப்பட்டன. AFM ஆய்வு 345 nm தடிமன், 54 µm நீளம் மற்றும் 4.5 µm அகலம் கொண்ட 45 kHz அதிர்வு அதிர்வெண் கொண்ட நைட்ரைடு கான்டிலீவரில் ஒரு சிலிக்கான் முனையைக் கொண்டுள்ளது. இது மென்மையான உயிரியல் மாதிரிகளில் அளவு நானோமெக்கானிக்கல் அளவீடுகளை வகைப்படுத்தவும் செய்யவும் குறிப்பாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. சென்சார்கள் தொழிற்சாலையில் முன்-அளவீடு செய்யப்பட்ட வசந்த அமைப்புகளுடன் தனித்தனியாக அளவீடு செய்யப்படுகின்றன. இந்த ஆய்வில் பயன்படுத்தப்பட்ட ஆய்வுகளின் வசந்த மாறிலிகள் 0.05–0.1 N/m வரம்பில் இருந்தன. முனையின் வடிவம் மற்றும் அளவை துல்லியமாக தீர்மானிக்க, ஆய்வு SEM ஐப் பயன்படுத்தி விரிவாக வகைப்படுத்தப்பட்டது. படத்தில். படம் 1a PFQNM-LC-A-CAL ஆய்வின் உயர் தெளிவுத்திறன், குறைந்த உருப்பெருக்கம் ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் மைக்ரோகிராஃபினைக் காட்டுகிறது, இது ஆய்வு வடிவமைப்பின் முழுமையான பார்வையை வழங்குகிறது. படத்தில். படம் 1b, ஆய்வு முனையின் மேல் பகுதியின் விரிவாக்கப்பட்ட காட்சியைக் காட்டுகிறது, இது நுனியின் வடிவம் மற்றும் அளவு பற்றிய தகவல்களை வழங்குகிறது. தீவிர முனையில், ஊசி சுமார் 140 nm விட்டம் கொண்ட ஒரு அரைக்கோளமாகும் (படம் 1c). இதற்குக் கீழே, முனை கூம்பு வடிவமாகச் சுருங்கி, தோராயமாக 500 nm அளவிடப்பட்ட நீளத்தை அடைகிறது. குறுகும் பகுதிக்கு வெளியே, முனை உருளை வடிவமானது மற்றும் மொத்த முனை நீளம் 1.18 µm இல் முடிகிறது. இது ஆய்வு முனையின் முக்கிய செயல்பாட்டு பகுதியாகும். கூடுதலாக, 45 µm முனை விட்டம் மற்றும் 2 N/m ஸ்பிரிங் மாறிலி கொண்ட ஒரு பெரிய கோள பாலிஸ்டிரீன் (PS) ஆய்வு (நோவாஸ்கன் டெக்னாலஜிஸ், இன்க்., பூன், அயோவா, அமெரிக்கா) கூழ்ம ஆய்வாக சோதனை செய்வதற்குப் பயன்படுத்தப்பட்டது. ஒப்பீட்டிற்காக PFQNM-LC-A-CAL 140 nm ஆய்வுடன்.
நானோஇன்டென்டேஷன் போது AFM ஆய்வுக்கும் பாலிமர் தூரிகை அமைப்புக்கும் இடையில் திரவம் சிக்கிக்கொள்ளக்கூடும் என்று தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது, இது AFM ஆய்வு உண்மையில் மேற்பரப்பைத் தொடுவதற்கு முன்பு மேல்நோக்கி விசையை செலுத்தும்69. திரவத் தக்கவைப்பு காரணமாக ஏற்படும் இந்த பிசுபிசுப்பு வெளியேற்ற விளைவு வெளிப்படையான தொடர்பு புள்ளியை மாற்றக்கூடும், இதன் மூலம் மேற்பரப்பு மாடுலஸ் அளவீடுகளை பாதிக்கும். திரவத் தக்கவைப்பில் ஆய்வு வடிவியல் மற்றும் உள்தள்ளல் வேகத்தின் விளைவை ஆய்வு செய்ய, லெஹ்ஃபில்கான் A CL மாதிரிகளுக்கு 1 µm/s மற்றும் 2 µm/s நிலையான இடப்பெயர்ச்சி விகிதங்களில் 140 nm விட்டம் ஆய்வைப் பயன்படுத்தி உள்தள்ளல் விசை வளைவுகள் வரையப்பட்டன. ஆய்வு விட்டம் 45 µm, நிலையான விசை அமைப்பு 6 nN 1 µm/s இல் அடையப்பட்டது. 140 nm விட்டம் கொண்ட ஆய்வுடன் கூடிய பரிசோதனைகள் 1 µm/s உள்தள்ளல் வேகத்திலும் 300 pN இன் செட் விசையிலும் மேற்கொள்ளப்பட்டன, மேல் கண்ணிமையின் உடலியல் வரம்பிற்குள் (1–8 kPa) தொடர்பு அழுத்தத்தை உருவாக்கத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டன. அழுத்தம் 72. 1 kPa அழுத்தம் கொண்ட PAA ஹைட்ரஜலின் மென்மையான ஆயத்த மாதிரிகள் 140 nm விட்டம் கொண்ட ஒரு ஆய்வைப் பயன்படுத்தி 1 μm/s வேகத்தில் 50 pN இன் உள்தள்ளல் விசைக்காக சோதிக்கப்பட்டன.
PFQNM-LC-A-CAL ஆய்வின் நுனியின் கூம்பு வடிவப் பகுதியின் நீளம் தோராயமாக 500 nm ஆக இருப்பதால், எந்த உள்தள்ளல் ஆழத்திற்கும் < 500 nm, உள்தள்ளலின் போது ஆய்வின் வடிவியல் அதன் கூம்பு வடிவத்திற்கு உண்மையாக இருக்கும் என்று பாதுகாப்பாகக் கருதலாம். கூடுதலாக, சோதனைக்கு உட்பட்ட பொருளின் மேற்பரப்பு ஒரு மீளக்கூடிய மீள் பதிலை வெளிப்படுத்தும் என்று கருதப்படுகிறது, இது பின்வரும் பிரிவுகளிலும் உறுதிப்படுத்தப்படும். எனவே, முனையின் வடிவம் மற்றும் அளவைப் பொறுத்து, எங்கள் AFM நானோஇன்டண்டேஷன் சோதனைகளை (நானோஸ்கோப்) செயலாக்க, விற்பனையாளரின் மென்பொருளில் கிடைக்கும், பிரிஸ்கோ, செபாஸ்டியன் மற்றும் ஆடம்ஸ் ஆகியோரால் உருவாக்கப்பட்ட கூம்பு-கோள பொருத்துதல் மாதிரியைத் தேர்ந்தெடுத்தோம். பிரிப்பு தரவு பகுப்பாய்வு மென்பொருள், ப்ரூக்கர்) 73. கோள உச்சக் குறைபாடுள்ள கூம்புக்கான விசை-இடப்பெயர்ச்சி உறவை மாதிரி விவரிக்கிறது. படம். படம் 2, ஒரு கோள முனையுடன் ஒரு திடமான கூம்பு தொடர்பு கொள்ளும்போது தொடர்பு வடிவவியலைக் காட்டுகிறது, இங்கு R என்பது கோள முனையின் ஆரம், a என்பது தொடர்பு ஆரம், b என்பது கோள முனையின் முடிவில் உள்ள தொடர்பு ஆரம், δ என்பது தொடர்பு ஆரம். உள்தள்ளல் ஆழம், θ என்பது கூம்பின் அரை கோணம். இந்த ஆய்வின் SEM படம் 140 nm விட்டம் கொண்ட கோள முனை ஒரு கூம்புடன் தொடுநிலையாக இணைகிறது என்பதை தெளிவாகக் காட்டுகிறது, எனவே இங்கே b என்பது R வழியாக மட்டுமே வரையறுக்கப்படுகிறது, அதாவது b = R cos θ. விற்பனையாளர் வழங்கிய மென்பொருள் a > b ஐக் கருதி விசைப் பிரிப்புத் தரவிலிருந்து யங்கின் மாடுலஸ் (E) மதிப்புகளைக் கணக்கிட கூம்பு-கோள உறவை வழங்குகிறது. உறவு:
இங்கு F என்பது உள்தள்ளல் விசை, E என்பது யங்கின் மாடுலஸ், ν என்பது பாய்சனின் விகிதம். தொடர்பு ஆரம் a ஐப் பயன்படுத்தி மதிப்பிடலாம்:
கிளைத்த பாலிமர் தூரிகைகளின் மேற்பரப்பு அடுக்குடன் கூடிய லெஃபில்கான் காண்டாக்ட் லென்ஸின் பொருளில் அழுத்தப்பட்ட கோள முனையுடன் கூடிய திடமான கூம்பின் தொடர்பு வடிவவியலின் திட்டம்.
a ≤ b எனில், அந்த உறவு ஒரு வழக்கமான கோள உள்தள்ளலுக்கான சமன்பாட்டிற்குக் குறைகிறது;
PMPC பாலிமர் தூரிகையின் கிளைத்த அமைப்புடன் உள்தள்ளல் ஆய்வின் தொடர்பு, கோள தொடர்பு ஆரம் b ஐ விட தொடர்பு ஆரம் a ஐ அதிகமாக மாற்றும் என்று நாங்கள் நம்புகிறோம். எனவே, இந்த ஆய்வில் நிகழ்த்தப்பட்ட மீள் மாடுலஸின் அனைத்து அளவு அளவீடுகளுக்கும், a > b வழக்குக்கு பெறப்பட்ட சார்புநிலையைப் பயன்படுத்தினோம்.
இந்த ஆய்வில் ஆய்வு செய்யப்பட்ட அல்ட்ராசாஃப்ட் பயோமிமெடிக் பொருட்கள், மாதிரி குறுக்குவெட்டின் ஸ்கேனிங் டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி (STEM) மற்றும் மேற்பரப்பின் அணுசக்தி நுண்ணோக்கி (AFM) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி விரிவாகப் படமாக்கப்பட்டன. இந்த விரிவான மேற்பரப்பு பண்புக்கூறு எங்கள் முன்னர் வெளியிடப்பட்ட படைப்பின் நீட்டிப்பாக நிகழ்த்தப்பட்டது, இதில் PMPC-மாற்றியமைக்கப்பட்ட லெஹ்ஃபில்கான் A CL மேற்பரப்பின் மாறும் கிளைத்த பாலிமெரிக் தூரிகை அமைப்பு பூர்வீக கார்னியல் திசுக்களுக்கு ஒத்த இயந்திர பண்புகளை வெளிப்படுத்தியது என்பதை நாங்கள் தீர்மானித்தோம். இந்த காரணத்திற்காக, காண்டாக்ட் லென்ஸ் மேற்பரப்புகளை பயோமிமெடிக் பொருட்கள் என்று குறிப்பிடுகிறோம்14. படம் 3a இல், b லெஹ்ஃபில்கான் A CL அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பில் கிளைத்த PMPC பாலிமர் தூரிகை கட்டமைப்புகளின் குறுக்குவெட்டுகளைக் காட்டுகிறது மற்றும் சிகிச்சையளிக்கப்படாத SiHy அடி மூலக்கூறையும் காட்டுகிறது. இரண்டு மாதிரிகளின் மேற்பரப்புகளும் உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட AFM படங்களைப் பயன்படுத்தி மேலும் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன, இது STEM பகுப்பாய்வின் முடிவுகளை மேலும் உறுதிப்படுத்தியது (படம் 3c, d). ஒன்றாக எடுத்துக்கொண்டால், இந்தப் படங்கள் PMPC கிளைத்த பாலிமர் தூரிகை அமைப்பின் தோராயமான நீளத்தை 300–400 nm இல் கொடுக்கின்றன, இது AFM நானோஇன்டென்டேஷன் அளவீடுகளை விளக்குவதற்கு மிகவும் முக்கியமானது. படங்களிலிருந்து பெறப்பட்ட மற்றொரு முக்கிய கவனிப்பு என்னவென்றால், CL பயோமிமெடிக் பொருளின் ஒட்டுமொத்த மேற்பரப்பு அமைப்பு SiHy அடி மூலக்கூறு பொருளிலிருந்து உருவவியல் ரீதியாக வேறுபட்டது. அவற்றின் மேற்பரப்பு உருவ அமைப்பில் உள்ள இந்த வேறுபாடு, உள்தள்ளும் AFM ஆய்வுடன் அவற்றின் இயந்திர தொடர்புகளின் போது மற்றும் பின்னர் அளவிடப்பட்ட மாடுலஸ் மதிப்புகளில் தெளிவாகத் தெரியும்.
(a) லெஹ்ஃபில்கான் A CL மற்றும் (b) SiHy அடி மூலக்கூறின் குறுக்குவெட்டு STEM படங்கள். அளவுகோல், 500 nm. லெஹ்ஃபில்கான் A CL அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பு (c) மற்றும் அடிப்படை SiHy அடி மூலக்கூறின் (d) (3 µm × 3 µm) AFM படங்கள்.
பயோஇன்ஸ்பையர்டு பாலிமர்கள் மற்றும் பாலிமர் தூரிகை கட்டமைப்புகள் இயல்பாகவே மென்மையானவை மற்றும் பல்வேறு உயிரி மருத்துவ பயன்பாடுகளில் பரவலாக ஆய்வு செய்யப்பட்டு பயன்படுத்தப்படுகின்றன74,75,76,77. எனவே, அவற்றின் இயந்திர பண்புகளை துல்லியமாகவும் நம்பகத்தன்மையுடனும் அளவிடக்கூடிய AFM நானோஇன்டென்டேஷன் முறையைப் பயன்படுத்துவது முக்கியம். ஆனால் அதே நேரத்தில், இந்த மிக மென்மையான பொருட்களின் தனித்துவமான பண்புகள், மிகக் குறைந்த மீள் மாடுலஸ், அதிக திரவ உள்ளடக்கம் மற்றும் அதிக நெகிழ்ச்சித்தன்மை போன்றவை, உள்தள்ளல் ஆய்வின் சரியான பொருள், வடிவம் மற்றும் வடிவத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பதை பெரும்பாலும் கடினமாக்குகின்றன. அளவு. உள்தள்ளல் மாதிரியின் மென்மையான மேற்பரப்பைத் துளைக்காதபடி இது முக்கியமானது, இது மேற்பரப்புடன் தொடர்பு புள்ளி மற்றும் தொடர்பு பகுதியை தீர்மானிப்பதில் பிழைகளுக்கு வழிவகுக்கும்.
இதற்கு, அல்ட்ரா-மென்மையான பயோமிமெடிக் பொருட்களின் (லெஹ்ஃபில்கான் ஏ சிஎல்) உருவவியல் பற்றிய விரிவான புரிதல் அவசியம். இமேஜிங் முறையைப் பயன்படுத்தி பெறப்பட்ட கிளைத்த பாலிமர் தூரிகைகளின் அளவு மற்றும் அமைப்பு பற்றிய தகவல்கள், AFM நானோஇன்டென்டேஷன் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி மேற்பரப்பின் இயந்திர குணாதிசயத்திற்கான அடிப்படையை வழங்குகிறது. மைக்ரான் அளவிலான கோள கூழ்ம ஆய்வுகளுக்குப் பதிலாக, உயிரியல் மாதிரிகள் 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84 இன் இயந்திர பண்புகளின் அளவு வரைபடத்திற்காக சிறப்பாக வடிவமைக்கப்பட்ட 140 nm முனை விட்டம் கொண்ட PFQNM-LC-A-CAL சிலிக்கான் நைட்ரைடு ஆய்வு (ப்ரூக்கர்) ஐத் தேர்ந்தெடுத்தோம். வழக்கமான கூழ்ம ஆய்வுகளுடன் ஒப்பிடும்போது ஒப்பீட்டளவில் கூர்மையான ஆய்வுகளைப் பயன்படுத்துவதற்கான காரணத்தை பொருளின் கட்டமைப்பு அம்சங்களால் விளக்கலாம். படம் 3a இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, CL லெஹ்ஃபில்கான் A இன் மேற்பரப்பில் உள்ள கிளைத்த பாலிமர் தூரிகைகளுடன் ஆய்வு முனை அளவை (~140 nm) ஒப்பிடுகையில், முனை இந்த தூரிகை அமைப்புகளுடன் நேரடித் தொடர்புக்கு வரும் அளவுக்கு பெரியதாக உள்ளது என்று முடிவு செய்யலாம், இது முனை அவற்றின் வழியாக துளையிடும் வாய்ப்பைக் குறைக்கிறது. இந்தப் புள்ளியை விளக்க, படம் 4 இல் லெஹ்ஃபில்கான் A CL மற்றும் AFM ஆய்வின் உள்தள்ளல் முனையின் STEM படம் (அளவிற்கு வரையப்பட்டது) உள்ளது.
லெஹ்ஃபில்கான் A CL மற்றும் ACM உள்தள்ளல் ஆய்வின் STEM படத்தைக் காட்டும் திட்ட வரைபடம் (அளவிற்கு வரையப்பட்டது).
கூடுதலாக, 140 nm முனை அளவு சிறியதாக இருப்பதால், CP-AFM நானோஇன்டென்டேஷன் முறையால் உற்பத்தி செய்யப்படும் பாலிமர் தூரிகைகளுக்கு முன்னர் அறிவிக்கப்பட்ட ஒட்டும் வெளியேற்ற விளைவுகளின் அபாயத்தைத் தவிர்க்க முடியும். இந்த AFM முனையின் சிறப்பு கூம்பு-கோள வடிவம் மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் சிறிய அளவு (படம் 1) காரணமாக, லெஹ்ஃபில்கான் A CL நானோஇன்டென்டேஷன் மூலம் உருவாக்கப்படும் விசை வளைவின் தன்மை உள்தள்ளல் வேகம் அல்லது ஏற்றுதல்/இறக்குதல் வேகத்தைச் சார்ந்து இருக்காது என்று நாங்கள் கருதுகிறோம். எனவே, இது போரோஎலாஸ்டிக் விளைவுகளால் பாதிக்கப்படுவதில்லை. இந்த கருதுகோளைச் சோதிக்க, லெஹ்ஃபில்கான் A CL மாதிரிகள் PFQNM-LC-A-CAL ஆய்வைப் பயன்படுத்தி ஒரு நிலையான அதிகபட்ச விசையில் உள்தள்ளப்பட்டன, ஆனால் இரண்டு வெவ்வேறு வேகங்களில், இதன் விளைவாக வரும் இழுவிசை மற்றும் பின்வாங்கும் விசை வளைவுகள் பிரிப்பில் (µm) விசையை (nN) திட்டமிடப் பயன்படுத்தப்பட்டன, படம் 5a இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. ஏற்றுதல் மற்றும் இறக்குதலின் போது விசை வளைவுகள் முழுமையாக ஒன்றுடன் ஒன்று சேர்கின்றன என்பது தெளிவாகிறது, மேலும் பூஜ்ஜிய உள்தள்ளல் ஆழத்தில் விசை வெட்டு படத்தில் உள்தள்ளல் வேகத்துடன் அதிகரிக்கிறது என்பதற்கான தெளிவான சான்றுகள் எதுவும் இல்லை, இது தனிப்பட்ட தூரிகை கூறுகள் போரோஎலாஸ்டிக் விளைவு இல்லாமல் வகைப்படுத்தப்பட்டன என்பதைக் குறிக்கிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, திரவ தக்கவைப்பு விளைவுகள் (பிசுபிசுப்பு வெளியேற்றம் மற்றும் போரோஎலாஸ்டிக் விளைவுகள்) அதே உள்தள்ளல் வேகத்தில் 45 µm விட்டம் கொண்ட AFM ஆய்வுக்கு தெளிவாகத் தெரியும், மேலும் படம் 5b இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி நீட்சி மற்றும் பின்வாங்கும் வளைவுகளுக்கு இடையிலான ஹிஸ்டெரிசிஸால் முன்னிலைப்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த முடிவுகள் கருதுகோளை ஆதரிக்கின்றன மற்றும் 140 nm விட்டம் கொண்ட ஆய்வுகள் அத்தகைய மென்மையான மேற்பரப்புகளை வகைப்படுத்த ஒரு நல்ல தேர்வாகும் என்று கூறுகின்றன.
ACM ஐப் பயன்படுத்தி lehfilcon A CL உள்தள்ளல் விசை வளைவுகள்; (a) இரண்டு ஏற்றுதல் விகிதங்களில் 140 nm விட்டம் கொண்ட ஒரு ஆய்வைப் பயன்படுத்துதல், மேற்பரப்பு உள்தள்ளலின் போது போரோஎலாஸ்டிக் விளைவு இல்லாததைக் காட்டுகிறது; (b) 45 µm மற்றும் 140 nm விட்டம் கொண்ட ஆய்வுகளைப் பயன்படுத்துதல். s சிறிய ஆய்வுகளுடன் ஒப்பிடும்போது பெரிய ஆய்வுகளுக்கு பிசுபிசுப்பு வெளியேற்றம் மற்றும் போரோஎலாஸ்டிசிட்டியின் விளைவுகளைக் காட்டுகிறது.
அல்ட்ராசாஃப்ட் மேற்பரப்புகளை வகைப்படுத்த, AFM நானோஇன்டென்டேஷன் முறைகள் ஆய்வு செய்யப்படும் பொருளின் பண்புகளை ஆய்வு செய்ய சிறந்த ஆய்வைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். முனை வடிவம் மற்றும் அளவு தவிர, AFM கண்டறிதல் அமைப்பின் உணர்திறன், சோதனை சூழலில் முனை விலகலுக்கான உணர்திறன் மற்றும் கான்டிலீவர் விறைப்பு ஆகியவை நானோஇன்டென்டேஷன் அளவீடுகளின் துல்லியம் மற்றும் நம்பகத்தன்மையை தீர்மானிப்பதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. எங்கள் AFM அமைப்பிற்கு, நிலை உணர்திறன் கண்டறிதல் (PSD) கண்டறிதல் வரம்பு தோராயமாக 0.5 mV ஆகும், மேலும் இது முன்-அளவிடப்பட்ட ஸ்பிரிங் வீதத்தையும் PFQNM-LC-A-CAL ஆய்வின் கணக்கிடப்பட்ட திரவ விலகல் உணர்திறனையும் அடிப்படையாகக் கொண்டது, இது கோட்பாட்டு சுமை உணர்திறனுடன் ஒத்திருக்கிறது. 0.1 pN ஐ விடக் குறைவு. எனவே, இந்த முறை எந்தவொரு புற இரைச்சல் கூறும் இல்லாமல் குறைந்தபட்ச உள்தள்ளல் விசை ≤ 0.1 pN ஐ அளவிட அனுமதிக்கிறது. இருப்பினும், இயந்திர அதிர்வு மற்றும் திரவ இயக்கவியல் போன்ற காரணிகளால் AFM அமைப்பு புற இரைச்சலை இந்த நிலைக்குக் குறைப்பது கிட்டத்தட்ட சாத்தியமற்றது. இந்தக் காரணிகள் AFM நானோஇன்டென்டேஷன் முறையின் ஒட்டுமொத்த உணர்திறனைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன, மேலும் தோராயமாக ≤ 10 pN பின்னணி இரைச்சல் சமிக்ஞையையும் ஏற்படுத்துகின்றன. மேற்பரப்பு பண்புருவாக்கத்திற்காக, லெஹ்ஃபில்கான் A CL மற்றும் SiHy அடி மூலக்கூறு மாதிரிகள் SEM பண்புருவாக்கத்திற்காக 140 nm ஆய்வைப் பயன்படுத்தி முழுமையாக நீரேற்றப்பட்ட நிலைமைகளின் கீழ் உள்தள்ளப்பட்டன, இதன் விளைவாக விசை வளைவுகள் விசை (pN) மற்றும் அழுத்தத்திற்கு இடையில் மிகைப்படுத்தப்பட்டன. பிரிப்பு வரைபடம் (µm) படம் 6a இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. SiHy அடிப்படை அடி மூலக்கூறுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​லெஹ்ஃபில்கான் A CL விசை வளைவு, முட்கரண்டி பாலிமர் தூரிகையுடன் தொடர்பு கொள்ளும் இடத்தில் தொடங்கி, அடிப்படைப் பொருளுடன் முனையின் சாய்வு குறியிடும் தொடர்பில் கூர்மையான மாற்றத்துடன் முடிவடையும் ஒரு இடைநிலை கட்டத்தை தெளிவாகக் காட்டுகிறது. விசை வளைவின் இந்த இடைநிலைப் பகுதி, மேற்பரப்பில் கிளைத்த பாலிமர் தூரிகையின் உண்மையான மீள் நடத்தையை எடுத்துக்காட்டுகிறது, இது இழுவிசை வளைவை நெருக்கமாகப் பின்பற்றும் சுருக்க வளைவு மற்றும் தூரிகை அமைப்பு மற்றும் பருமனான SiHy பொருளுக்கு இடையிலான இயந்திர பண்புகளில் உள்ள வேறுபாட்டால் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. லெஃபில்கானை ஒப்பிடும் போது. PCS இன் STEM படத்தில் (படம் 3a) ஒரு கிளைத்த பாலிமர் தூரிகையின் சராசரி நீளத்தையும், படம் 3a. 6a இல் உள்ள அப்சிஸ்ஸாவுடன் அதன் விசை வளைவையும் பிரிப்பது, இந்த முறை மேற்பரப்பின் உச்சியை அடையும் முனை மற்றும் கிளைத்த பாலிமரைக் கண்டறிய முடியும் என்பதைக் காட்டுகிறது. தூரிகை கட்டமைப்புகளுக்கு இடையேயான தொடர்பு. கூடுதலாக, விசை வளைவுகளின் நெருக்கமான ஒன்றுடன் ஒன்று திரவ தக்கவைப்பு விளைவைக் குறிக்கவில்லை. இந்த வழக்கில், ஊசிக்கும் மாதிரியின் மேற்பரப்புக்கும் இடையில் எந்த ஒட்டுதலும் இல்லை. இரண்டு மாதிரிகளுக்கான விசை வளைவுகளின் மேல் பகுதிகள் ஒன்றுடன் ஒன்று, அடி மூலக்கூறு பொருட்களின் இயந்திர பண்புகளின் ஒற்றுமையை பிரதிபலிக்கின்றன.
(a) லெஹ்ஃபில்கான் A CL அடி மூலக்கூறுகள் மற்றும் SiHy அடி மூலக்கூறுகளுக்கான AFM நானோஇன்டண்டேஷன் விசை வளைவுகள், (b) பின்னணி இரைச்சல் வரம்பு முறையைப் பயன்படுத்தி தொடர்பு புள்ளி மதிப்பீட்டைக் காட்டும் விசை வளைவுகள்.
விசை வளைவின் நுணுக்கமான விவரங்களைப் படிக்க, லெஹ்ஃபில்கான் A CL மாதிரியின் இழுவிசை வளைவு படம் 6b இல் y-அச்சில் அதிகபட்சமாக 50 pN விசையுடன் மீண்டும் வரையப்பட்டுள்ளது. இந்த வரைபடம் அசல் பின்னணி இரைச்சல் பற்றிய முக்கியமான தகவல்களை வழங்குகிறது. சத்தம் ±10 pN வரம்பில் உள்ளது, இது தொடர்பு புள்ளியை துல்லியமாக தீர்மானிக்கவும் உள்தள்ளல் ஆழத்தைக் கணக்கிடவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இலக்கியத்தில் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளபடி, மாடுலஸ்85 போன்ற பொருள் பண்புகளை துல்லியமாக மதிப்பிடுவதற்கு தொடர்பு புள்ளிகளை அடையாளம் காண்பது மிகவும் முக்கியமானது. விசை வளைவு தரவை தானியங்கி முறையில் செயலாக்குவதை உள்ளடக்கிய ஒரு அணுகுமுறை மென்மையான பொருட்களுக்கான தரவு பொருத்துதல் மற்றும் அளவு அளவீடுகளுக்கு இடையே மேம்பட்ட பொருத்தத்தைக் காட்டுகிறது86. இந்த வேலையில், தொடர்பு புள்ளிகளின் எங்கள் தேர்வு ஒப்பீட்டளவில் எளிமையானது மற்றும் புறநிலையானது, ஆனால் அதற்கு அதன் வரம்புகள் உள்ளன. தொடர்பு புள்ளியை தீர்மானிப்பதற்கான எங்கள் பழமைவாத அணுகுமுறை சிறிய உள்தள்ளல் ஆழங்களுக்கு (<100 nm) சற்று அதிகமாக மதிப்பிடப்பட்ட மாடுலஸ் மதிப்புகளை ஏற்படுத்தக்கூடும். வழிமுறை அடிப்படையிலான தொடுபுள்ளி கண்டறிதல் மற்றும் தானியங்கி தரவு செயலாக்கத்தைப் பயன்படுத்துவது எதிர்காலத்தில் எங்கள் முறையை மேலும் மேம்படுத்த இந்த வேலையின் தொடர்ச்சியாக இருக்கலாம். எனவே, ±10 pN வரிசையில் உள்ளார்ந்த பின்னணி இரைச்சலுக்கு, படம் 6b இல் உள்ள x-அச்சில் ≥10 pN மதிப்புள்ள முதல் தரவு புள்ளியாக தொடர்பு புள்ளியை வரையறுக்கிறோம். பின்னர், 10 pN இன் இரைச்சல் வரம்பிற்கு ஏற்ப, ~0.27 µm அளவில் ஒரு செங்குத்து கோடு மேற்பரப்புடன் தொடர்பு புள்ளியைக் குறிக்கிறது, அதன் பிறகு அடி மூலக்கூறு ~270 nm இன் உள்தள்ளல் ஆழத்தை சந்திக்கும் வரை நீட்சி வளைவு தொடர்கிறது. சுவாரஸ்யமாக, இமேஜிங் முறையைப் பயன்படுத்தி அளவிடப்பட்ட கிளைத்த பாலிமர் தூரிகை அம்சங்களின் (300–400 nm) அளவை அடிப்படையாகக் கொண்டு, CL லெஹ்ஃபில்கானின் உள்தள்ளல் ஆழம் பின்னணி இரைச்சல் வரம்பை பயன்படுத்தி கவனிக்கப்பட்ட ஒரு மாதிரி சுமார் 270 nm ஆகும், இது STEM உடன் அளவீட்டு அளவிற்கு மிக அருகில் உள்ளது. இந்த முடிவுகள் இந்த மிகவும் மென்மையான மற்றும் அதிக மீள் கிளைத்த பாலிமர் தூரிகை கட்டமைப்பின் உள்தள்ளலுக்கான AFM ஆய்வு முனையின் வடிவம் மற்றும் அளவின் பொருந்தக்கூடிய தன்மை மற்றும் பொருந்தக்கூடிய தன்மையை மேலும் உறுதிப்படுத்துகின்றன. தொடர்பு புள்ளிகளைக் கண்டறிவதற்கான ஒரு வரம்பாக பின்னணி இரைச்சலைப் பயன்படுத்தும் எங்கள் முறையை ஆதரிக்க இந்தத் தரவு வலுவான ஆதாரங்களையும் வழங்குகிறது. எனவே, கணித மாதிரியாக்கம் மற்றும் விசை வளைவு பொருத்துதலிலிருந்து பெறப்பட்ட எந்த அளவு முடிவுகளும் ஒப்பீட்டளவில் துல்லியமாக இருக்க வேண்டும்.
AFM நானோஇன்டென்டேஷன் முறைகளின் அளவு அளவீடுகள் தரவுத் தேர்வு மற்றும் அடுத்தடுத்த பகுப்பாய்விற்குப் பயன்படுத்தப்படும் கணித மாதிரிகளை முழுமையாகச் சார்ந்துள்ளது. எனவே, ஒரு குறிப்பிட்ட மாதிரியைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கு முன், உள்தள்ளலின் தேர்வு, பொருள் பண்புகள் மற்றும் அவற்றின் தொடர்புகளின் இயக்கவியல் தொடர்பான அனைத்து காரணிகளையும் கருத்தில் கொள்வது அவசியம். இந்த வழக்கில், SEM மைக்ரோகிராஃப்களைப் பயன்படுத்தி முனை வடிவியல் கவனமாக வகைப்படுத்தப்பட்டது (படம் 1), மேலும் முடிவுகளின் அடிப்படையில், கடினமான கூம்பு மற்றும் கோள முனை வடிவவியலுடன் கூடிய 140 nm விட்டம் கொண்ட AFM நானோஇன்டென்டிங் ஆய்வு லெஹ்ஃபில்கான் A CL79 மாதிரிகளை வகைப்படுத்த ஒரு நல்ல தேர்வாகும். கவனமாக மதிப்பீடு செய்யப்பட வேண்டிய மற்றொரு முக்கியமான காரணி சோதிக்கப்படும் பாலிமர் பொருளின் நெகிழ்ச்சித்தன்மை ஆகும். நானோஇன்டென்டேஷன் (படங்கள் 5a மற்றும் 6a) ஆரம்ப தரவு பதற்றம் மற்றும் சுருக்க வளைவுகளின் ஒன்றுடன் ஒன்று சேரும் அம்சங்களை தெளிவாக கோடிட்டுக் காட்டினாலும், அதாவது, பொருளின் முழுமையான மீள் மீட்பு, தொடர்புகளின் முற்றிலும் மீள் தன்மையை உறுதிப்படுத்துவது மிகவும் முக்கியம். இதற்காக, லெஹ்ஃபில்கான் A CL மாதிரியின் மேற்பரப்பில் ஒரே இடத்தில் 1 µm/s என்ற உள்தள்ளல் விகிதத்தில் இரண்டு தொடர்ச்சியான உள்தள்ளல்கள் முழு நீரேற்ற நிலைமைகளின் கீழ் செய்யப்பட்டன. இதன் விளைவாக வரும் விசை வளைவு தரவு படம் 7 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது, மேலும் எதிர்பார்த்தபடி, இரண்டு அச்சுகளின் விரிவாக்கம் மற்றும் சுருக்க வளைவுகள் கிட்டத்தட்ட ஒரே மாதிரியாக உள்ளன, இது கிளைத்த பாலிமர் தூரிகை கட்டமைப்பின் உயர் நெகிழ்ச்சித்தன்மையை எடுத்துக்காட்டுகிறது.
லெஃபில்கான் A CL இன் மேற்பரப்பில் ஒரே இடத்தில் உள்ள இரண்டு உள்தள்ளல் விசை வளைவுகள் லென்ஸ் மேற்பரப்பின் சிறந்த நெகிழ்ச்சித்தன்மையைக் குறிக்கின்றன.
ஆய்வு முனை மற்றும் லெஹ்ஃபில்கான் A CL மேற்பரப்பின் SEM மற்றும் STEM படங்களிலிருந்து பெறப்பட்ட தகவல்களின் அடிப்படையில், கூம்பு-கோள மாதிரி என்பது AFM ஆய்வு முனைக்கும் சோதிக்கப்படும் மென்மையான பாலிமர் பொருளுக்கும் இடையிலான தொடர்புகளின் நியாயமான கணித பிரதிநிதித்துவமாகும். கூடுதலாக, இந்த கூம்பு-கோள மாதிரிக்கு, அச்சிடப்பட்ட பொருளின் மீள் பண்புகள் பற்றிய அடிப்படை அனுமானங்கள் இந்த புதிய பயோமிமெடிக் பொருளுக்கு உண்மையாக உள்ளன மற்றும் மீள் மாடுலஸை அளவிடப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
உள்தள்ளல் ஆய்வு பண்புகள் (வடிவம், அளவு மற்றும் வசந்த விறைப்பு), உணர்திறன் (பின்னணி இரைச்சல் மற்றும் தொடர்பு புள்ளி மதிப்பீடு) மற்றும் தரவு பொருத்துதல் மாதிரிகள் (அளவு மாடுலஸ் அளவீடுகள்) உள்ளிட்ட AFM நானோஇன்டெண்டேஷன் முறை மற்றும் அதன் கூறுகளின் விரிவான மதிப்பீட்டிற்குப் பிறகு, இந்த முறை பயன்படுத்தப்பட்டது. அளவு முடிவுகளை சரிபார்க்க வணிக ரீதியாக கிடைக்கக்கூடிய அல்ட்ரா-மென்மையான மாதிரிகளை வகைப்படுத்தவும். 1 kPa மீள் மாடுலஸ் கொண்ட ஒரு வணிக பாலிஅக்ரிலாமைடு (PAAM) ஹைட்ரோஜெல் 140 nm ஆய்வைப் பயன்படுத்தி நீரேற்றப்பட்ட நிலைமைகளின் கீழ் சோதிக்கப்பட்டது. தொகுதி சோதனை மற்றும் கணக்கீடுகளின் விவரங்கள் துணைத் தகவலில் வழங்கப்பட்டுள்ளன. அளவிடப்பட்ட சராசரி மாடுலஸ் 0.92 kPa என்றும், அறியப்பட்ட மாடுலஸிலிருந்து %RSD மற்றும் சதவீதம் (%) விலகல் 10% க்கும் குறைவாக இருப்பதாகவும் முடிவுகள் காட்டுகின்றன. இந்த முடிவுகள் அல்ட்ராசாஃப்ட் பொருட்களின் மாடுலியை அளவிட இந்த வேலையில் பயன்படுத்தப்படும் AFM நானோஇன்டெண்டேஷன் முறையின் துல்லியம் மற்றும் மறுஉருவாக்கத்தை உறுதிப்படுத்துகின்றன. லெஹ்ஃபில்கான் A CL மாதிரிகளின் மேற்பரப்புகள் மற்றும் SiHy அடிப்படை அடி மூலக்கூறானது, அல்ட்ராசாஃப்ட் மேற்பரப்பின் வெளிப்படையான தொடர்பு மாடுலஸை உள்தள்ளல் ஆழத்தின் செயல்பாடாக ஆய்வு செய்ய அதே AFM நானோஇன்டென்டேஷன் முறையைப் பயன்படுத்தி மேலும் வகைப்படுத்தப்பட்டன. ஒவ்வொரு வகையின் மூன்று மாதிரிகளுக்கும் (n = 3; ஒரு மாதிரிக்கு ஒரு உள்தள்ளல்) 300 pN விசையிலும், 1 µm/s வேகத்திலும், முழு நீரேற்றத்திலும் உள்தள்ளல் விசை பிரிப்பு வளைவுகள் உருவாக்கப்பட்டன. உள்தள்ளல் விசை பகிர்வு வளைவு ஒரு கூம்பு-கோள மாதிரியைப் பயன்படுத்தி தோராயமாக மதிப்பிடப்பட்டது. உள்தள்ளல் ஆழத்தைச் சார்ந்த மாடுலஸைப் பெற, தொடர்பு புள்ளியிலிருந்து தொடங்கி 20 nm இன் ஒவ்வொரு அதிகரிப்பிலும் விசை வளைவின் 40 nm அகலமான பகுதி அமைக்கப்பட்டது, மேலும் விசை வளைவின் ஒவ்வொரு படியிலும் மாடுலஸின் அளவிடப்பட்ட மதிப்புகள். ஸ்பின் சை மற்றும் பலர். கூழ்ம AFM ஆய்வு நானோஇன்டென்டேஷன் மூலம் பாலி(லாரில் மெதக்ரிலேட்) (P12MA) பாலிமர் தூரிகைகளின் மாடுலஸ் சாய்வை வகைப்படுத்த இதேபோன்ற அணுகுமுறை பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது, மேலும் அவை ஹெர்ட்ஸ் தொடர்பு மாதிரியைப் பயன்படுத்தும் தரவுகளுடன் ஒத்துப்போகின்றன. இந்த அணுகுமுறை படம் 8 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, வெளிப்படையான தொடர்பு மாடுலஸ் (kPa) மற்றும் உள்தள்ளல் ஆழம் (nm) ஆகியவற்றின் வரைபடத்தை வழங்குகிறது, இது வெளிப்படையான தொடர்பு மாடுலஸ்/ஆழ சாய்வை விளக்குகிறது. CL லெஹ்ஃபில்கான் A மாதிரியின் கணக்கிடப்பட்ட மீள் மாடுலஸ் மாதிரியின் மேல் 100 nm க்குள் 2–3 kPa வரம்பில் உள்ளது, அதையும் தாண்டி அது ஆழத்துடன் அதிகரிக்கத் தொடங்குகிறது. மறுபுறம், மேற்பரப்பில் தூரிகை போன்ற படலம் இல்லாமல் SiHy அடிப்படை அடி மூலக்கூறை சோதிக்கும்போது, ​​300 pN விசையில் அடையப்படும் அதிகபட்ச உள்தள்ளல் ஆழம் 50 nm க்கும் குறைவாக உள்ளது, மேலும் தரவுகளிலிருந்து பெறப்பட்ட மாடுலஸ் மதிப்பு சுமார் 400 kPa ஆகும், இது மொத்தப் பொருட்களுக்கான யங்கின் மாடுலஸின் மதிப்புகளுடன் ஒப்பிடத்தக்கது.
லெஹ்ஃபில்கான் A CL மற்றும் SiHy அடி மூலக்கூறுகளுக்கான வெளிப்படையான தொடர்பு மாடுலஸ் (kPa) vs. உள்தள்ளல் ஆழம் (nm) கூம்பு-கோள வடிவவியலுடன் மாடுலஸை அளவிட AFM நானோஇன்டெண்டேஷன் முறையைப் பயன்படுத்துகிறது.
நாவல் பயோமிமெடிக் கிளைத்த பாலிமர் தூரிகை கட்டமைப்பின் மேல் மேற்பரப்பு மிகவும் குறைந்த நெகிழ்ச்சித்தன்மையை (2–3 kPa) வெளிப்படுத்துகிறது. இது STEM படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஃபோர்க் செய்யப்பட்ட பாலிமர் தூரிகையின் இலவச தொங்கும் முனையுடன் பொருந்தும். CL இன் வெளிப்புற விளிம்பில் ஒரு மாடுலஸ் சாய்வு இருப்பதற்கான சில சான்றுகள் இருந்தாலும், முக்கிய உயர் மாடுலஸ் அடி மூலக்கூறு அதிக செல்வாக்கு செலுத்துகிறது. இருப்பினும், மேற்பரப்பின் மேல் 100 nm கிளைத்த பாலிமர் தூரிகையின் மொத்த நீளத்தின் 20% க்குள் உள்ளது, எனவே இந்த உள்தள்ளல் ஆழ வரம்பில் மாடுலஸின் அளவிடப்பட்ட மதிப்புகள் ஒப்பீட்டளவில் துல்லியமானவை மற்றும் கீழ் பொருளின் விளைவை வலுவாக சார்ந்து இல்லை என்று கருதுவது நியாயமானது.
SiHy அடி மூலக்கூறுகளின் மேற்பரப்பில் ஒட்டப்பட்ட கிளைத்த PMPC பாலிமர் தூரிகை கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட லெஹ்ஃபில்கான் A காண்டாக்ட் லென்ஸ்களின் தனித்துவமான பயோமிமெடிக் வடிவமைப்பு காரணமாக, பாரம்பரிய அளவீட்டு முறைகளைப் பயன்படுத்தி அவற்றின் மேற்பரப்பு கட்டமைப்புகளின் இயந்திர பண்புகளை நம்பத்தகுந்த முறையில் வகைப்படுத்துவது மிகவும் கடினம். அதிக நீர் உள்ளடக்கம் மற்றும் மிக அதிக நெகிழ்ச்சித்தன்மை கொண்ட லெஃபில்கான் A போன்ற அதி-மென்மையான பொருட்களை துல்லியமாக வகைப்படுத்துவதற்கான மேம்பட்ட AFM நானோஇன்டென்டேஷன் முறையை இங்கே நாங்கள் வழங்குகிறோம். இந்த முறை AFM ஆய்வின் பயன்பாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்டது, அதன் முனை அளவு மற்றும் வடிவியல் அச்சிடப்பட வேண்டிய அதி-மென்மையான மேற்பரப்பு அம்சங்களின் கட்டமைப்பு பரிமாணங்களுடன் பொருந்த கவனமாக தேர்ந்தெடுக்கப்படுகின்றன. ஆய்வுக்கும் கட்டமைப்பிற்கும் இடையிலான இந்த பரிமாணங்களின் கலவையானது அதிகரித்த உணர்திறனை வழங்குகிறது, இது போரோஎலாஸ்டிக் விளைவுகளைப் பொருட்படுத்தாமல், கிளைத்த பாலிமர் தூரிகை கூறுகளின் குறைந்த மாடுலஸ் மற்றும் உள்ளார்ந்த மீள் பண்புகளை அளவிட அனுமதிக்கிறது. லென்ஸ் மேற்பரப்பின் சிறப்பியல்பான தனித்துவமான கிளைத்த PMPC பாலிமர் தூரிகைகள் நீர் சூழலில் சோதிக்கப்படும் போது மிகக் குறைந்த மீள் மாடுலஸ் (2 kPa வரை) மற்றும் மிக அதிக நெகிழ்ச்சித்தன்மை (கிட்டத்தட்ட 100%) ஆகியவற்றைக் கொண்டிருந்தன என்பதை முடிவுகள் காண்பித்தன. AFM நானோஇன்டென்டேஷனின் முடிவுகள், பயோமிமெடிக் லென்ஸ் மேற்பரப்பின் வெளிப்படையான தொடர்பு மாடுலஸ்/ஆழ சாய்வை (30 kPa/200 nm) வகைப்படுத்தவும் எங்களுக்கு அனுமதித்தன. இந்த சாய்வு கிளைத்த பாலிமர் தூரிகைகள் மற்றும் SiHy அடி மூலக்கூறுக்கு இடையிலான மாடுலஸ் வேறுபாடு அல்லது பாலிமர் தூரிகைகளின் கிளைத்த அமைப்பு/அடர்த்தி அல்லது அவற்றின் கலவை காரணமாக இருக்கலாம். இருப்பினும், கட்டமைப்பு மற்றும் பண்புகளுக்கு இடையிலான உறவை முழுமையாகப் புரிந்துகொள்ள மேலும் ஆழமான ஆய்வுகள் தேவை, குறிப்பாக இயந்திர பண்புகளில் தூரிகை கிளைப்பதன் விளைவு. இதே போன்ற அளவீடுகள் பிற அல்ட்ரா-மென்மையான பொருட்கள் மற்றும் மருத்துவ சாதனங்களின் மேற்பரப்பின் இயந்திர பண்புகளை வகைப்படுத்த உதவும்.
தற்போதைய ஆய்வின் போது உருவாக்கப்பட்ட மற்றும்/அல்லது பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட தரவுத்தொகுப்புகள், நியாயமான கோரிக்கையின் பேரில் அந்தந்த ஆசிரியர்களிடமிருந்து கிடைக்கின்றன.
ரஹ்மதி, எம்., சில்வா, ஈ.ஏ., ரெஸ்லேண்ட், ஜே.இ., ஹேவர்ட், கே. மற்றும் ஹாஜென், எச்.ஜே. உயிரியல் பொருட்களின் மேற்பரப்புகளின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளுக்கான உயிரியல் எதிர்வினைகள். வேதியியல். சமூகம். பதிப்பு. 49, 5178–5224 (2020).
சென், எஃப்.எம் மற்றும் லியு, எக்ஸ். திசு பொறியியலுக்கான மனிதனால் பெறப்பட்ட உயிரி பொருட்களின் மேம்பாடு. நிரலாக்கம். பாலிமர். அறிவியல். 53, 86 (2016).
சாட்லர், கே. மற்றும் பலர். மீளுருவாக்க மருத்துவத்தில் உயிரியல் பொருட்களின் வடிவமைப்பு, மருத்துவ செயல்படுத்தல் மற்றும் நோய் எதிர்ப்பு சக்தி. தேசிய மேட் ரெவ். 1, 16040 (2016).
ஆலிவர் WK மற்றும் ஃபார் GM சுமை மற்றும் இடப்பெயர்ச்சி அளவீடுகளுடன் உள்தள்ளல் சோதனைகளைப் பயன்படுத்தி கடினத்தன்மை மற்றும் மீள் மாடுலஸை தீர்மானிப்பதற்கான மேம்படுத்தப்பட்ட முறை. J. அல்மா மேட்டர். சேமிப்பு தொட்டி. 7, 1564–1583 (2011).
வாலி, எஸ்.எம். உள்தள்ளல் கடினத்தன்மை சோதனையின் வரலாற்று தோற்றம். அல்மா மேட்டர். அறிவியல். தொழில்நுட்பங்கள். 28, 1028–1044 (2012).
ப்ராய்ட்மேன், இ. மேக்ரோ-, மைக்ரோ- மற்றும் நானோஸ்கேலில் உள்தள்ளல் கடினத்தன்மை அளவீடுகள்: ஒரு விமர்சன மதிப்பாய்வு. பழங்குடி. ரைட். 65, 1–18 (2017).
காஃப்மேன், ஜே.டி மற்றும் கிளாப்பெரிச், எஸ்.எம். மேற்பரப்பு கண்டறிதல் பிழைகள் மென்மையான பொருட்களின் நானோஇன்டெண்டேஷனில் மாடுலஸ் மிகைப்படுத்தலுக்கு வழிவகுக்கும். ஜே. மெச்சா. நடத்தை. பயோமெடிக்கல் சயின்ஸ். அல்மா மேட்டர். 2, 312–317 (2009).
கரிம்சாடே ஏ., கோலூர் எஸ்.எஸ்.ஆர்., அயதொல்லாகி எம்.ஆர்., புஷ்ரோவா ஏ.ஆர். மற்றும் யஹ்யா எம்.யு. சோதனை மற்றும் கணக்கீட்டு முறைகளைப் பயன்படுத்தி பன்முகத்தன்மை கொண்ட நானோகலவைகளின் இயந்திர பண்புகளை தீர்மானிப்பதற்கான நானோஇன்டெண்டேஷன் முறையின் மதிப்பீடு. அறிவியல். ஹவுஸ் 9, 15763 (2019).
லியு, கே., வான்லெண்டிங்ஹாம், எம்.ஆர்., மற்றும் ஓவர்ட், டி.எஸ். உள்தள்ளல் மற்றும் உகப்பாக்கம் சார்ந்த தலைகீழ் வரையறுக்கப்பட்ட உறுப்பு பகுப்பாய்வு மூலம் மென்மையான விஸ்கோஎலாஸ்டிக் ஜெல்களின் இயந்திர குணாதிசயம். ஜே. மெச்சா. நடத்தை. பயோமெடிக்கல் சயின்ஸ். அல்மா மேட்டர். 2, 355–363 (2009).
ஆண்ட்ரூஸ் ஜே.டபிள்யூ, போவன் ஜே மற்றும் சேனல்லர் டி. இணக்கமான அளவீட்டு முறைகளைப் பயன்படுத்தி விஸ்கோ நெகிழ்ச்சித்தன்மை தீர்மானத்தின் உகப்பாக்கம். மென்மையான பொருள் 9, 5581–5593 (2013).
பிரிஸ்கோ, பிஜே, ஃபியோரி, எல். மற்றும் பெல்லிலோ, இ. பாலிமெரிக் மேற்பரப்புகளின் நானோஇன்டண்டேஷன். ஜே. இயற்பியல். டி. இயற்பியலுக்கு விண்ணப்பிக்கவும். 31, 2395 (1998).
மியாலோவிச் ஏஎஸ், சின் பி., ஃபோர்டுனாடோ டி. மற்றும் வான் வ்லீட் கேஜே. அதிர்ச்சி உள்தள்ளலைப் பயன்படுத்தி அதிக மீள் பாலிமர்கள் மற்றும் உயிரியல் திசுக்களின் விஸ்கோஎலாஸ்டிக் இயந்திர பண்புகளின் சிறப்பியல்பு. உயிரியல் பொருட்கள் இதழ். 71, 388–397 (2018).
பெரெபெல்கின் என்வி, கோவலேவ் ஏஇ, கோர்ப் எஸ்என், போரோடிச் எஃப்எம் நீட்டிக்கப்பட்ட போரோடிச்-கலனோவ் (பிஜி) முறை மற்றும் ஆழமான உள்தள்ளலைப் பயன்படுத்தி மென்மையான பொருட்களின் மீள் மாடுலஸ் மற்றும் ஒட்டுதல் வேலைகளின் மதிப்பீடு. ஃபர். அல்மா மேட்டர். 129, 198–213 (2019).
ஷி, எக்ஸ். மற்றும் பலர். சிலிகான் ஹைட்ரஜல் காண்டாக்ட் லென்ஸ்களின் பயோமிமெடிக் பாலிமெரிக் மேற்பரப்புகளின் நானோஸ்கேல் உருவவியல் மற்றும் இயந்திர பண்புகள். லாங்முயர் 37, 13961–13967 (2021).