Language
Country/Area
No result found
你知道嗎？表面力儀器如何在微米級別測量表面變形？
表面力儀器的出生可以追溯到1960年代，當時劍橋大學的David Tabor和R.H.S. Winterton首次提出這一技術。隨著時間的推移，這項技術被不斷改進，尤其是J.N. Israelachvili在1970年代所做的改進，使其可以在液體中進行操作。
表面力儀器（SFA）是一種高精度儀器，旨在測量兩個表面之間的互動力。這種儀器利用多光束干涉技術，監測表面之間的距離，從而直接測量接觸面積以及觀察接觸區域內發生的任何表面變形。這使得SFA成為物理和材料科學領域中的一個重要工具。
表面力儀器能夠解決至0.1納米的距離，並能測量達10^-8牛頓的微小力。
SFA的運作方式中，一個表面由懸臂彈簧持有，其彈簧的變形用來計算施加的力。在進行測量時，水平放置的兩個圓柱體，在接觸的幾個微米到幾納米之間互相靠攏。儀器常采用透明的雲母材質，並在其背面塗覆高反射之銀，以形成明顯的干涉圖案，這些圖案能夠被顯微鏡觀察到，從而測定兩個表面之間的距離。
儀器的技術挑戰之一是控制振動影響。為此，研究人員開發了共振方法，使得在較大距離（10納米至130納米）測量表面力量成為可能。同時，這項技術也最初在真空環境中進行，以減少周圍介質造成的阻尼。
SFA的動態模式能夠測量流體的粘性和粘彈性特性，以及生物結構之間隨時間變化的相互作用。
一方面，SFA能夠測量生物分子交互的疏水力與靜電雙層力，特別是在水溶液中的表現。此一特性使其成為生物醫學領域的一項重要技術工具。舉例來說，SFA可以解析脂質膜中的脂質或蛋白質交互。在不同溶劑的環境下，SFA甚至能夠測量單層溶劑分子聚集所產生的振盪溶劑力。
隨著技術的進步，SFA已經演化到能夠進行動態測量，使得研究者不僅可以了解靜態的表面互動，還能分析流動環境下的壁面摩擦和流體特性。
SFA技術的應用範圍正不斷擴大，從材料科學到生物醫學，無不展示其重要性和潛力。
儘管SFA的操作技術要求高，但目前全球眾多實驗室已經將此技術納入他們的研究設備中。這表明其在表面科學研究中的深遠影響。未來，隨著納米技術和材料科學的發展，我們可能會見證SFA應用的更多突破。你是否也想知道這項技術在未來有可能如何改變我們對微觀世界的理解？
