
			Článek byl označen za rozpracovaný, od jeho poslední editace však již uplynulo více než 30 dní
			Chcete-li jej upravit, pokuste se nejprve vyhledat autora v historii a kontaktovat jej. Podívejte se také do diskuse.
			Pokud vše nasvědčuje tomu, že původní autor nebude v editacích v nejbližší době pokračovat, odstraňte šablonu `{{Pracuje se}}` a stránku upravte.
			Stránka byla naposledy aktualizována ve čtvrtek 10. ledna 2013 v 21:15.

1. Mikroskopia skenovacou sondou

Mikroskopia skenovacou sondou (scanning tunelling microscopy - STM) je medzi nanotechnológie zaraďovaná jednak preto, že sa využíva na analýzu nanoštruktúr a jednak preto, že konštrukcia snímacích častí (sond) má k nanotechnológii pomerne blízko.

1.1 Vlastnosti SPM

Možnosť štúdia dynamických procesov, trojrozmerný obraz v reálnom čase
Možnosť využitia v rôznych prostrediach – výhoda pri zobrazovaní in vivo resp. in vitro
Nie je potrebný žiadny externý zdroj častíc, ani špeciálna úprava vzorky
Citlivosť len na pár povrchových vrstiev
Veľký rozsah zväčšenia, pri vysokom rozlíšení informácie iba o obraze tesne pod hrotom
Z nameraných hodnôt nie je možné priamo určiť pozorovanú štruktúru
Veľké množstvo artefaktov
Náročné opätovné zobrazenie miesta na vzorke
Nie je možné určiť typ atómu, len vďaka úvahám a rôznym doplňujúcim metódam ( citácia: 2, 4)

1.2 Biologické využitie SPM

Najväčším prínosom je zobrazovanie v ľubovoľnom prostredí, čo zabránilo vysychaniu štruktúr a umožnilo zobrazovanie živých organizmov in vivo, resp. in vitro. Problémom je nájdenie vhodného podkladového povrchu pre vzorku, zaistenie jeho vodivosti a dobrá fixácia. Veľkým problémom aj naďalej zostáva správna interpretácia nameraných výsledkov. (2)

1.3 Scanning tunelling microscope

Rastrovací tunelový mikroskop (STM z ang. skratky) je druh neoptického mikroskopu, ktorý umožňuje zobrazovanie atómovej štruktúry látok a jej manipulovanie. Za vynájdenie tohto prístroja (1981) získali Gerg Benning a Heinrich Rohrer Nobelovu cenu za fyziku v roku 1986. Mikroskop sa okrem vysokého vákua dá využiť aj vo vzduchu, vode a ďalších roztokoch, taktiež môže byť využitý pri teplote od 0 K až po niekoľko stoviek K. (2,3)

1.3.1 Princíp a postup

STM je založené na princípe kvantového tunelovania. Vodivý hrot je hrubým posunom priblížený k povrchu vzorky. Rozdiel napätia medzi hrotom a vzorkou umožňuje elektrónom vytvárať tunel v tomto priestore. Výsledné tunelovanie elektrónov (vytvárajúcich prúd) je funkcia pozície hrotu, použitého napätia a lokálnej hustoty (elektrónových) stavov. Informácie sú získavané monitorovaním prúdu, ktorý sníma hrot pri skenovaní povrchu vzorky. Pri skenovaní povrchu, zmeny výšky povrchu a hustoty stavov spôsobujú zmenu stáleho prúdu. Je možné merať zmenu prúdu pri zachovaní stálej výšky, alebo zmenu výšky pri zachovaní stáleho prúdu. Sú to módy konštantného prúdu a konštantnej výšky. Využite módu konštantnej výšky je menej časovo náročné, pretože čas potrebný na zaznamenanie zmeny výšky je výrazne dlhší. Výsledkom je čiernobiely obraz, farba sa pridáva druhotne. STM je náročná technika, pretože vyžaduje dokonale čistý a stabilný povrch, ostrý hrot, výborný tlmič vibrácií a sofistikovanú elektroniku. (3)

1.3.2 Konštrukcia prístroja

Soubor:Stmsetup.jpg STM je zložený z hrotu, piezoelektrického ovládania výšky, x-y posunu, hrubého ovládania priblíženia hrotu ku vzorke, systému na odstránenie vibrácií a počítača. Rozlíšenie obrázku je podmienené ostrosťou hrotu, ktorý je vyhotovený pomocou uhlíkových nanotrubíc. Hrot je zhotovený z wolframu, platinum-irídia alebo zo zlata. Pri nedostatočnej ostrosti hrotu môže dôjsť ku skresleniu obrazu. Keď sa pod hrotom nachádzajú 2 atómy, potom oba prispievajú k vysielaniu tunelovacieho prúdu a dochádza ku vzniku obrazových artefaktov. (2)

1.4 Mikroskopia atomárnych síl (AFM)

Soubor:AS-AFM.jpg Atomic force microscopy (AFM) je založená na mapovaní atomárnych síl na povrchu skúmaného vzorku. Sonda je cantilever (pružný nosník), na konci má ostrý hrot, typicky z kremíka. Pôsobením príťažlivých a odpudivých síl dochádza k ohýbaniu nosníku, čo je detekované laserom. Zobrazovanie povrchu je možné vo vákuu, vzduchu alebo tekutine. AFM môže pracovať v 2 módoch:

Kontaktný mód: Hrot je v kontakte s povrchom vzorku a detekovaný je buď posun vo vertikálnej rovine, alebo skrúcanie a ohýbanie nosníka v závislosti na koeficiente trenia povrchu. Používa sa pri detekcii pevných povrchov.
Mód s oscilujúcim hrotom: Nosník vibruje kolmo k povrchu vzorky a hrot sa dotýka povrchu iba v dolnom bode amplitúdy. Umožňuje aplikovať menšie sily, čím sa znižuje rozsah poškodenia a zlepšuje rozlíšenie, preto sa využíva pri skúmaní bioštruktúr a vývine nových liekov. Využíva sa aj ochladenie vzorky a prístroja na teplotu kvapalného dusíka, čo spôsobuje spevnenie vzorky.

AFM sa využíva vo farmakológii, biotechnológii, mikrobiológii, genetike a ďalších oblastiach. Okrem zobrazovania sa používa na meranie inter a intramolekulových síl a viskoelasticity. (4,5) Soubor:Tipcheck afm.jpg

Seminárna práca:

Šrámek J. : Nanotechnologie v medicíne, Masarykova univerzita v Brně, Lékářská fakulta – Biofyzikální ústav, 2009

Internetová stránka:

Gerla V. : Nanotechnologie v medicíně, http://nanomedicina.sweb.cz/

Internetová stránka:

Autor neznámy: Scanning tunelling microscope, http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_tunneling_microscope

Kapitola knihy:

Prnka T., Šperlink K., 2006: Moderní zobrazovací a analytické metody a přístroje, In Bionanotechnologie, nanobiotechnologie, nanomedicína, Repronis Ostrava, Ostrava, str. 88-91

Internetová stránka:

Autor neznámy: Anatomic force microscpy, http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_force_microscopy