Language
Country/Area
No result found
Знаете ли вы, как приборы для измерения поверхностных сил измеряют деформацию поверхности на микрометрическом уровне?
Измерение поверхностных сил началось в 1960-х годах, когда Дэвид Табор и Р. Х. С. Уинтертон из Кембриджского университета впервые предложили эту технологию. Со временем технология была усовершенствована, в частности, Дж. Н. Израэлашвили в 1970-х годах, что позволило использовать ее в жидкостях.
Прибор для измерения поверхностных сил (SFA) — это высокоточный прибор, предназначенный для измерения сил взаимодействия между двумя поверхностями. Этот прибор использует многолучевую интерферометрию для контроля расстояния между поверхностями, что позволяет напрямую измерять площадь контакта и наблюдать любую деформацию поверхности, возникающую в области контакта. Это делает SFA важным инструментом в области физики и материаловедения.
Приборы для измерения поверхностных сил могут определять расстояния до 0,1 нанометра и измерять крошечные силы до 10^-8 Ньютонов.
В SFA поверхность удерживается консольной пружиной, а отклонение пружины используется для расчета приложенной силы. При проведении измерений два цилиндра располагаются горизонтально и приближаются друг к другу на расстояние от нескольких микрометров до нескольких нанометров. Инструмент часто изготавливается из прозрачной слюды с высокоотражающим серебряным покрытием на задней стороне, что позволяет создавать отчетливые интерференционные картины, которые можно наблюдать под микроскопом и определять расстояние между двумя поверхностями.
Одной из технических задач прибора является контроль эффектов вибрации. Для этого исследователи разработали резонансный метод, позволяющий измерять поверхностные силы на больших расстояниях (от 10 до 130 нанометров). При этом изначально данная технология реализовывалась в вакуумной среде, чтобы уменьшить затухание, вызванное окружающей средой.
Динамический режим SFA позволяет измерять вязкие и вязкоупругие свойства жидкостей, а также изменяющиеся во времени взаимодействия между биологическими структурами.
С одной стороны, SFA может измерять гидрофобные и электростатические силы двойного слоя биомолекулярных взаимодействий, особенно в водных растворах. Это свойство делает его важным техническим инструментом в области биомедицины. Например, SFA может разрешать липидные или белковые взаимодействия в липидных мембранах. В среде различных растворителей SFA может даже измерять колебательные силы растворителя, возникающие при агрегации молекул растворителя в монослое.
Благодаря технологическому прогрессу метод SFA стал возможным проводить динамические измерения, позволяя исследователям не только изучать статические взаимодействия поверхностей, но и анализировать трение о стенки и свойства жидкости в текущей среде.
Хотя для работы с SFA требуются высокие технические навыки, многие лаборатории по всему миру уже внедрили эту технологию в свое исследовательское оборудование. Это свидетельствует о его глубоком влиянии на исследования поверхности. В будущем, с развитием нанотехнологий и материаловедения, мы можем стать свидетелями новых прорывов в применении SFA. Задумывались ли вы о том, как эта технология может изменить наше понимание микроскопического мира в будущем?Сфера применения технологии SFA постоянно расширяется: от материаловедения до биомедицины, что демонстрирует ее важность и потенциал.
