ENGINEERINGNET - Deze uitbreiding is mogelijk door het draagarmpje (cantilever) van de AFM, hol te maken en er een vloeistof, in dit geval kwik, door te persen.
De druppel kwik aan het uiteinde fungeert als sensor. Onderzoekers van het Nederlandse MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT hebben deze microvulpen ontwikkeld.
De cantilever van een AFM heeft aan het uiteinde een tip waarmee een oppervlak op nanoschaal in kaart kan worden gebracht. De bewegingen van de tip worden via een laser gevolgd: die reflecteert tegen de cantilever.
Als je zo’n cantilever hol zou maken en er een vloeistof doorheen laten stromen (zoals in een vulpen) dan sla je twee vliegen in een klap. Je brengt zowel het oppervlak in kaart en je kunt bijvoorbeeld ook heel lokaal de chemische concentratie meten.
Voor de vloeistof viel de keuze op kwik, omdat dit ideale eigenschappen heeft, zoals een extreem schoon oppervlak. De onderzoekers hebben een cantilever gemaakt met daarin een microbuisje omgeven door een speciale mechanische structuur, omdat het kwik er onder hoge druk - 6 bar - door wordt geperst.
Het blijkt inderdaad mogelijk om een keurige druppel te creëren aan de tip. Die druppel is de sensor en is ook eenvoudig in situ te vervangen door een nieuwe sensor, de volgende druppel. Het kwik in het kanaal geleidt de elektrische stroom voor de meting.
Met zo’n gevoelige sensor zijn chemische concentraties te meten, ook aan bijvoorbeeld biomoleculen of -membranen, maar is ook heel lokaal corrosie te meten in combinatie met AFM, die informatie over het oppervlak geeft. Het is daarmee een krachtige combinatie van meetmethoden.
Na een recente publicatie in ‘Analytical Chemistry’, waarin het werkingsprincipe van de vulpen werd aangetoond, richten de onderzoekers zich nu op de combinatie met een AFM-tip en wordt ook een manier bedacht om de gebruikte druppel kwik op een goede manier los te laten om plaats te maken voor een ‘schone’ sensor.
Voor het onderzoek werkt dr. Peter Schön (strategische researchoriëntatie ‘enabling technologies’) samen met de micromechanica-experts van de groep Transducers Science & Technology (ook MESA+) en met de spinoff onderneming SmartTip.
(bron en figuur: Universiteit Twente)
Op de figuur: in de cantilever (het armpje) van een AFM-microscoop (de tip ontbreekt op de afbeelding) is een vloeistofkanaal aangebracht. De druppel kwik aan het uiteinde fungeert als chemische sensor.
