Language
Country/Area
No result found
Bạn có biết các thiết bị đo lực bề mặt đo độ biến dạng bề mặt ở cấp độ micrômet không?
Công nghệ đo lực bề mặt có từ những năm 1960 khi David Tabor và R.H.S. Winterton tại Đại học Cambridge lần đầu tiên đề xuất công nghệ này. Theo thời gian, công nghệ này đã được cải tiến, đáng chú ý nhất là bởi J.N. Israelachvili vào những năm 1970, cho phép vận hành trong chất lỏng.
Thiết bị đo lực bề mặt (SFA) là thiết bị có độ chính xác cao được thiết kế để đo lực tương tác giữa hai bề mặt. Thiết bị này sử dụng phương pháp giao thoa đa chùm tia để theo dõi khoảng cách giữa các bề mặt, cho phép đo trực tiếp diện tích tiếp xúc và quan sát bất kỳ biến dạng bề mặt nào xảy ra trong vùng tiếp xúc. Điều này làm cho SFA trở thành một công cụ quan trọng trong lĩnh vực vật lý và khoa học vật liệu.
Các thiết bị đo lực bề mặt có thể phân giải khoảng cách xuống tới 0,1 nanomet và đo các lực nhỏ lên tới 10^-8 Newton.
Trong SFA, bề mặt được giữ bằng lò xo đòn bẩy và độ võng của lò xo được sử dụng để tính toán lực tác dụng. Khi thực hiện phép đo, hai hình trụ được đặt nằm ngang và đặt gần nhau trong phạm vi tiếp xúc vài micromet đến nanomet. Dụng cụ này thường được làm bằng mica trong suốt với lớp phủ bạc phản chiếu cao ở mặt sau để tạo ra hoa văn giao thoa riêng biệt có thể quan sát được dưới kính hiển vi để xác định khoảng cách giữa hai bề mặt.
Một trong những thách thức về mặt kỹ thuật của thiết bị này là kiểm soát tác động của rung động. Để đạt được mục đích này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp cộng hưởng cho phép đo lực bề mặt ở khoảng cách xa hơn (10 nanomet đến 130 nanomet). Đồng thời, công nghệ này ban đầu được thực hiện trong môi trường chân không để giảm lực cản do môi trường xung quanh gây ra.
Chế độ động của SFA cho phép đo các đặc tính nhớt và nhớt đàn hồi của chất lỏng, cũng như các tương tác thay đổi theo thời gian giữa các cấu trúc sinh học.
Một mặt, SFA có thể đo lực lớp kép kỵ nước và tĩnh điện của các tương tác phân tử sinh học, đặc biệt là trong dung dịch nước. Tính chất này làm cho nó trở thành một công cụ kỹ thuật quan trọng trong lĩnh vực y sinh. Ví dụ, SFA có thể giải quyết các tương tác lipid hoặc protein trong màng lipid. Trong môi trường của nhiều dung môi khác nhau, SFA thậm chí có thể đo lực dung môi dao động được tạo ra bởi sự kết tụ của các phân tử dung môi đơn lớp.
Với những tiến bộ công nghệ, SFA đã phát triển để cho phép thực hiện các phép đo động, giúp các nhà nghiên cứu hiểu không chỉ các tương tác bề mặt tĩnh mà còn phân tích ma sát thành và các đặc tính của chất lỏng trong môi trường chảy.
Mặc dù SFA đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao để vận hành, nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới đã tích hợp công nghệ này vào thiết bị nghiên cứu của họ. Điều này chứng tỏ tác động sâu sắc của nó trong nghiên cứu khoa học bề mặt. Trong tương lai, với sự phát triển của công nghệ nano và khoa học vật liệu, chúng ta có thể chứng kiến nhiều đột phá hơn trong ứng dụng SFA. Bạn có bao giờ tự hỏi công nghệ này có thể thay đổi hiểu biết của chúng ta về thế giới vi mô trong tương lai không?Phạm vi ứng dụng của công nghệ SFA không ngừng mở rộng, từ khoa học vật liệu đến y sinh, chứng tỏ tầm quan trọng và tiềm năng của nó.
