Атомно-силовая микроскопия — это метод, обычно используемый для получения изображений вещества с очень высоким разрешением. Острый наконечник микроскопа используется для сканирования поверхности линия за линией.
Разрешение настолько высокое, что можно увидеть отдельные атомы. «Этот метод примерно эквивалентен использованию кончика Маттерхорна для сканирования поверхности теннисного мяча», — говорит профессор Эрнст Мейер с факультета физики Базельского университета. Благодаря усовершенствованному методу ученые теперь могут исследовать механическое поведение отдельного полимера, снимаемого с поверхности.Используя наконечник АСМ, исследователи смогли стянуть отдельные цепочки молекул (полимеров) с поверхности золота. «Взаимодействие молекулы с поверхностью во время вытягивания настолько слабое, что каждое звено цепи (молекулярная единица) отделяется последовательно.
Таким образом, всю цепь можно стянуть почти вертикально к поверхности», — объясняет Мейер. Анализируя наблюдаемые колебания, исследователи могут делать количественные заключения об энергии связи каждой молекулярной единицы.Движение без тренияКроме того, эксперименты показали, что полимеры можно снимать практически без боковых усилий.
Это замечательное поведение движения почти без трения было предсказано теоретической моделью и теперь подтверждено для молекул на поверхности золота. Ранее механическое поведение отдельного полимера во время отрыва от поверхности никогда не исследовалось с разрешением в атомном масштабе.
Выводы и расчеты исследовательской группы впервые дают подробное представление об этом процессе.Подобные исследования представляют интерес не только для области физики, но также для биологии и химии, поскольку метод вытягивания полимеров с поверхностей может быть применен и к биологическим молекулам.
К настоящему времени получены ценные сведения о сворачивании и разворачивании ДНК и белков. С помощью этого нового метода можно исследовать химические реакции малых биополимерных субъединиц или сложных полимерных цепей под действием сил тяги и каталитических наночастиц.