Biyomoleküler uygulamalar için küçültülmüş manyetik parcacık eyleyicili muaddel atomik kuvvet mikroskobu tasarımı

Bu tezde, geleneksel piezo eyleyicisi ile birlikte elektrikli mıknatıssal eyleyiciye sahip olan yeni bir atomik kuvvet mikroskobunun (AFM) tasarımı ve nitelendirmesi ve biomoleküler deneyler için küçültülmüş manyetik parcacıkların eyleyici olarak kullanıldıgı özgün bir AFM tekniği sunulmaktadır. AFM kafasını mekanik montajında fışkırtılmış polimer kullanılmıştır, bu da seri üretime izin vermektedir. NI-LabView ortamında programlanan bir PXI gömülü denetim birimi sistemi sürmek için kullanılır. Ticari manivelalar ile 1 kHz bant genişliği içinde 2 pN ve 3 pN bütünleşik kuvvet çözünürlüğüne, sırasıyla hava ve sıvı içerisinde ulaşılmıştır. Ek olarak, bir FeCo uçlu elektromıknatıs 0.55 Tesla'ya kadar dikey manyetik alan ile yüksek kuvvetli manivela tahriğini sağlamaktadır. Bobinin Joule ısınmasından dolayı olan sıcaklık artışını önlemek için, TEC kullanılarak sıcaklık istikrarı 0.1°C içinte başarılır. İki farklı çift biyomolekül kullanılarak, tek molekül deneyleri yürütülmüştür. Her iki biyomolekül çifti geleneksel yöntemler kullanılarak ticari ve yeni özel AFM sistemlerinde derinlemesine incelenmiştir. Ek olarak, İleri tek molekül kuvvet tayf ölçümü deneyleri için, özgün bir AFM yöntemi durağan bir manivelaya karşı elektromıknatıs kullanılarak yönlendirilen fonksiyonel haldeki manyetic micro-boncuklarla sunulmuştur. Bu yöntem sistemdeki mekanik sapmada önemli bir azalmaya yol açar, çünkü deneyler herhangi bir sert yüzeye gerek olmadan sergilenebilir ve manivela ile boncuk arasında ölçülen kuvvet tabiati gereği ayrışıktır. Ek olarak, eyleyicinin boyutunu küçültmek AFM manivelaları etkileyen hidrodinamik kuvvetleri küçültebilir. Burada bildirilen yeni yöntem herhangi bir aktif geri besleme olmadan kuvvet kelepçe deneyler gerçekleştirmek için boncuklar üzerinde sabit kuvvet uygulayanmasına izin verir.