我们提出了在绝缘子底物上硅上制造的微型机械Terahertz(THZ)检测器,并在室温下运行。该设备基于微米尺寸的U形悬臂,其中两个铝制半波偶极天线被沉积。这会在2 - 3:5 THZ频率范围内延伸的吸收。由于硅和铝的不同热膨胀系数,吸收的辐射会诱导悬臂的变形,悬臂的变形是使用1.5 L M Laser二极管光学地读出的。通过用振幅调制2.5 THz量子级联激光器照明检测器,我们在室温和大气压下获得1:5 10 8 pm W 1的响应性,用于悬臂的基本机械弯曲模式。这产生了20 nw = unigrounforkHz p 2.5 thz的噪声当量功率。最后,该模式的低机械质量因子对大约150 kHz带宽的广泛频率响应,热响应时间为2.5 l s。
图1:VDW异质结构的无机组装。(a)几个从硅芯片伸出的悬臂的SEM显微照片。(b)示意图和(c)横截面高角环形暗场(HAADF)扫描透射电子显微镜(STEM)图像,显示了悬臂的多层金属涂层,可容纳2DM标本(样品中显示了多层MOS 2晶体中的样品)。(d)使用能量色散X射线光谱法在(c)中显示的区域的元素映射。(E)涂层过程后悬臂表面的AFM显微照片。均方根粗糙度值(r rms)在图像e上指示。 (F-H)采用的步骤将HBN晶体拾起到制造的悬臂上:(f)对齐,(g)接触和(h)升降。sem(l)和悬臂的光学(M)显微照片,拾取了厚(约40 nm)HBN晶体后。(i,j)拾取石墨烯晶体的步骤:对齐(I),接触和升降(J)。(n)光学显微照片显示了SIO 2上与石墨烯接触的悬臂(用虚线突出显示)。悬臂的灵活性可以准确控制层压过程。(k)石墨烯/HBN堆栈沉积在底部HBN晶体上。在整个底部HBN晶体被悬臂覆盖以选择性释放堆栈而不是将其捡起之前,层压过程要停止。(O)光学显微照片显示了氧化硅晶片上产生的异质结构,显示了较大的均匀区域。可以在补充第2节中找到有关其他样本的更多数据。
接触模式 接触模式是 AFM 中最容易理解的模式,也是扫描电容模式 (SCM)、扫描扩展电阻模式 (SSRM) 等附加模式的基础。图 3 显示了一个典型的 AFM 悬臂。悬臂和尖端通常作为一个单元用硅制造而成。常见尺寸为悬臂长度约为 100µm,尖端半径 <10nm,弹簧常数从 10mN/m 到 100N/m。1 尖端本身可以具有各种涂层,以便能够测量其对某种相互作用的灵敏度 - 从用于导电性的金属到用于生物特异性的配体。通过监测所连接悬臂的自由端的位移来测量尖端和样品表面之间的任何相互作用。有几种方案可以完成该任务,包括光束反弹、电容传感器、干涉法。光束反射方案,即激光束从悬臂反射到分段光电探测器,可以说是最常见的方案,并且由于各种原因而建立。2 悬臂的固定端可以静态安装,也可以安装在小型致动器上,以实现动态成像模式。在操作过程中,悬臂/探针是经过改进的经典闭环反馈系统的一部分(见图 2)。
单位:两个(物质的特性)引力:牛顿的普遍重力定律,由于重力及其变化而引起的加速度,化合物摆的重力和Kater的摆造成的加速度的测量以及简单的情况下的重力和场,逃避速度,行星,行星和卫星。弹性:胡克定律,弹性模量及其相互关系,对杨氏和刚性模量的确定,圆柱体的扭转,横梁和悬臂的弯曲。流体力学:表面张力和表面能量,表面张力的分子起源,接触角及其测量,确定水和汞下降的表面张力,流线和湍流,Bernoulli的方程和应用,粘度性Poiseuille公式的粘度良好,其校正及其校正,确定Capill capilly Capilly Flow方法。
频率调制 (FM)。图 3a 中的框图描述了振幅和相位检测以及 FM 模式。在振幅和相位检测模式下,LiftMode 扫描期间没有反馈;即,使悬臂振荡的驱动信号具有恒定频率。通过绘制悬臂的相位或振幅与平面坐标的关系,可以生成 3-D EFM 图像。在 FM 模式下,悬臂振荡的相位是相对于高分辨率振荡器的驱动信号的相位来测量的。相位差用作反馈方案中的误差信号;即,驱动信号的频率被调制(图 3a 中的“频率控制线”),以使悬臂振荡相对于驱动信号保持恒定相位。然后绘制驱动信号频率的调制与平面坐标的关系,从而创建 3-D EFM 图像。
2020 年 6 月 22 日星期一 LAAS-CNRS,会议厅,7 avenue du Colonel Roche,31400 Toulouse FluidFM 技术将 AFM 与微通道 AFM 探头 1 相结合。在该系统中,微型通道集成在 AFM 悬臂中并连接到压力控制器系统(压力范围从 -800 到 1000 mbar),从而创建一个连续且封闭的流体导管,可用溶液填充,同时该工具可以浸入液体环境中。悬臂末端的尺寸范围为 300 nm 至 8 µm 的孔径允许局部分配液体。然后通过标准 AFM 激光检测系统确保力反馈,该系统测量悬臂的偏转,从而测量施加到样品上的力 1 。
图1。核刚度在感染进展过程中降低。(a)原子力显微镜(AFM)悬臂的示意图,在细胞的核区域上有胶体探针。(b)在8 hpi下方AFM悬臂下方的受感染细胞的明亮场显微镜图像。核外围用虚线的白线划定。通过落荧光鉴定出ICP4的感染VERO细胞。另请参见补充电影1。(c)对未感染和HSV-1 ICP4-EYFP感染细胞的AFM分析在4、8和10 HPI(分别为n = 255、50、129和129)上进行。在每个细胞上进行了十个连续的力曲线测量值,并使用HERTZ模型来计算平均年轻的模量。使用Tukey的测试确定统计显着性。所示的显着性值表示为****(p <0.0001)和*(p <0.05)。不重要的差异(p≥0.05)未标记。
在本文中,我们为基于空腔光学原理的原子力显微镜提供了力传感器。我们解释了力传感器的功能,设计,工具和表征。力传感器的机械部分由一个非常细的尖端组成。在悬臂底座附近是一个LC电路,其共振频率在4 - 5 GHz范围内。电感器由超导蜿蜒的纳米线组成,该纳米线在紧张时会改变其电感。因此,可以通过测量LC电路的谐振频率如何变化来检测到可以检测到的瓷砖的机械运动。机械运动产生了微波频谱中的边带。一种检测方法是基于由两个微波色调驱动的电路,而悬臂则由安装在传感器附近的压电振荡器附近靠近其质量共振。测量信号的幅度取决于悬臂运动和微波色调的相位差。制造中的关键步骤包括释放悬臂的释放,通过将基板从前侧和后侧蚀刻出来,以及在悬臂的自由端上沉积尖端。制造是在整个半导体晶圆上进行的,并具有高产量。在几毫升的温度下,以几个赫兹的顺序测量了光力耦合强度G 0。然而,由于存在非热波动力,因此无法对悬臂与LC电路的共振频率移动的耦合恒定机械运动进行准确的校准。我们还介绍了LC电路中的微波损耗在范围1中的变化。7 - 6 K.我们的电路表现出比热平衡准粒子预期的更高的损失,我们将其归因于电路介电。准粒子损失设定了我们电路可以达到的质量因素的上限,而不管拓扑是什么。此外,LC电路在电流和动力学之间表现出非线性关系,从而实现了机械边带的参数扩增。因此,提出的力传感器将力传感器(悬臂),检测器(LC电路)和参数信号放大器(通过LC电路的非线性)集成在一个和同一组件中。
磁振荡设备最近被开发为非常有效的无线微型位置跟踪器和传感器,具有出色的精度和传感距离,可用于手术和机器人应用。但是,尚不清楚延伸机械谐振的亚毫米磁铁与外部磁场或梯度相互作用,这会诱导sub-MHz向几个Hz的频移,因此会影响感应精度。在这里,我们对基于悬臂的磁振荡无线传感器(MOW)进行实验研究,并建立了有关磁和机械相互作用的分析模型。毫米尺度的割草能够检测到至少±5 mt分辨率的磁场,同时检测磁场梯度,分辨率为65 µ t/m至至少±50 mt/m。磁场灵敏度允许直接计算机械设备的性能,并且可以分析磁场和梯度的个体贡献。衍生模型是一般的,可以应用于与磁性环境相互作用的其他磁振荡系统。
伊朗德黑兰马列卡什塔尔理工大学生物科学与生物技术系 *通讯作者:电子邮件地址:molaeirad@gmail.com (A. Molaei rad) 摘要 微悬臂 (MCL) 是一种经济高效、灵敏度高的生物检测装置。特定分析物在微悬臂表面的吸附会通过改变表面特性导致 MCL 弯曲。这些新型生物探针的设计方式是,微悬臂表面的一侧涂有可吸收特定分子的选择性受体。表面吸收目标后,微悬臂在纳牛顿力的作用下偏转,导致微悬臂弯曲。在以下工作中,我们提出了一种改进的微悬臂,通过将单胺氧化酶 (MAO) 固定为含黄素腺苷二核苷酸 (FAD) 的酶。该酶催化胺基的氧化脱氨,因此具有胺基官能团的化合物与酶之间的相互作用基于用单胺氧化酶修饰的微悬臂进行生物检测。在本研究中,MAO 通过交联剂固定在微悬臂表面的金表面单层上。随后,以犬尿胺溶液为底物。比较结果表明,该酶在固定状态下被激活以氧化胺基,而在甲基苯丙胺作为酶抑制剂存在下被抑制。由于所有过程都在室温下进行,因此基于修饰的微悬臂的生物探针设计对于生物检测具有重要意义。关键词:单胺氧化酶;微悬臂;固定化;生物检测;甲基苯丙胺。引言生物传感器是监测分子与固体表面上固定的生物受体之间分子相互作用的强大装置 [1]。随着微机电系统 (MEMS) 的发展,人们一直对设计低成本分析方法很感兴趣 [2]。其中,微悬臂是最简单的 MEMS,广泛应用于生物检测 [3]。基于微机械悬臂 (MC) 的传感器已被研究用于检测化学和生物物种 [4,5]。用于化学或生物传感的 MC 通常通过在悬臂的一侧涂覆对目标配体具有高亲和力的响应相来修改。由于配体在敏感表面上的结合而引起的表面应力变化被解析以进行检测。悬臂换能器在生物传感器、生物微机电系统 (Bio-MEMS)、蛋白质组学和基因组学中的潜在用途包括