Probing Contrast Mechanisms of Super-resolution Atomic Force Microscopy for Imaging Multifunctional Self-assembled Monolayers

超分辨率原子力显微镜成像多功能自组装单层膜的对比机制探索

基本信息

  • 批准号:
    1808213
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 48.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-09-01 至 2023-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

With support from the Chemical Measurement and Imaging Program in the Division of Chemistry, Professors Tao Ye and Ashlie Martini at University of California, Merced, are combining experimental and computational approaches to study how molecules interact at the atomic level and how this interaction affects the resolution of an imaging tool -atomic force microscope. They hope their findings could improve the ability to image complex, technologically relevant surfaces such as biosensors and devices under practical operating conditions. Given the importance of biosensors and devices in wearable technologies, personalized medicine and national security, the advances made through this project could potentially offer long-term economic and societal benefits. The research goals of the project are complemented by education/outreach objectives that leverage the diverse student population at UC Merced. Professors Ye and Martini plan to actively recruit and train talented graduate and undergraduate students from underrepresented groups. The research team is also engaging with pre-college audiences through a variety of mechanisms. A key goal of the research project is to understand the interaction forces between a small number of atoms at the very end of the atomic force microscope (AFM) tip, i.e., the tip apex, and a small number of atoms on the surface; these interactions ultimately determine the subnanometer scale contrast of in situ atomic force microscopy. Professors Ye and Martini are elucidating the nature of the chemical forces responsible for subnanometer-scale contrast by combining non-contact imaging of nanoscale chemical patterns with a chemically modified AFM tip apex and state-of-the-art molecular dynamics simulations of AFM imaging. Moreover, the team is applying the knowledge to obtain more reproducible super-resolution mapping of the molecular components of DNA-functionalized self-assembled monolayers that have been widely used in electrochemical DNA sensors. The proposed new experimental and computational approaches are filling a critical knowledge gap in the image contrast mechanisms of subnanometer resolution AFM and allow it to become a more reproducible and broadly applicable surface chemical imaging tool. The new advances may be applicable to a variety of surfaces, including self-assembled monolayer-based biosensors, microarrays, and supported lipid bilayers, and can impact fields from biotechnology to life sciences.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
在化学测量和化学成像计划的支持下,加利福尼亚大学默塞德大学的陶叶和阿什利·马蒂尼教授正在结合实验和计算方法,以研究分子在原子水平上的相互作用以及这种相互作用如何影响成像工具的分辨率的分辨率。他们希望他们的发现能够提高成像复杂,技术相关的表面,例如生物传感器和设备在实际操作条件下。鉴于生物传感器和设备在可穿戴技术,个性化医学和国家安全方面的重要性,通过该项目取得的进步可能会带来长期的经济和社会利益。该项目的研究目标得到了教育/外展目标的补充,这些目标利用了UC Merced的不同学生群体。 Ye和Martini教授计划积极招募和培训来自代表性不足的团体的才华横溢的研究生和本科生。研究团队还通过各种机制与大学前观众互动。研究项目的一个关键目的是了解原子力显微镜(AFM)尖端末端的少量原子之间的相互作用力,即尖端顶点和表面上的少量原子。这些相互作用最终决定了原位原子力显微镜的亚纳光尺度对比。 Ye和Martini教授通过将纳米级化学模式的非接触式成像与化学改性的AFM TIP顶点和AFM成像的最先进的分子动力学模拟相结合,从而阐明了负责亚光尺度对比度的化学力性质。此外,该团队正在应用知识,以获取更可重现的DNA官能化自组装单层的分子成分的超级分辨率映射,这些单层已被广泛用于电化学DNA传感器。拟议的新实验和计算方法正在填补亚纳光分辨率AFM的图像对比机制中的关键知识差距,并允许它成为一种更可再现和广泛适用的表面化学成像工具。 新进步可能适用于各种表面,包括基于单层的生物传感器,微阵列和支持的脂质双层型,可能会影响从生物技术到生命科学的领域。该奖项反映了NSF的法定任务,并通过评估基金会的智力效果,并被认为是值得通过评估的支持。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Nanoscale Friction of Hydrophilic and Hydrophobic Self-Assembled Monolayers in Water
  • DOI:
    10.1007/s11249-020-01301-0
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Quanpeng Yang;Warren A. Nanney;Xiaoli Hu;T. Ye;A. Martini
  • 通讯作者:
    Quanpeng Yang;Warren A. Nanney;Xiaoli Hu;T. Ye;A. Martini
Single molecule insights into interfacial molecular recognition for model electrochemical DNA biosensors
  • DOI:
    10.1016/j.coelec.2023.101348
  • 发表时间:
    2023-07-31
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.5
  • 作者:
    Gu,Qufei;Petrek,Zachary;Ye,Tao
  • 通讯作者:
    Ye,Tao
Simulation of Subnanometer Contrast in Dynamic Atomic Force Microscopy of Hydrophilic Alkanethiol Self-Assembled Monolayers in Water
亲水性烷硫醇在水中自组装单分子层的动态原子力显微镜亚纳米对比度模拟
  • DOI:
    10.1021/acs.langmuir.9b03655
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Hu, Xiaoli;Yang, Quanpeng;Ye, Tao;Martini, Ashlie
  • 通讯作者:
    Martini, Ashlie
Transfer of Thiolated DNA Staples from DNA Origami Nanostructures to Self-Assembled Monolayer-Passivated Gold Surfaces: Implications for Interfacial Molecular Recognition
  • DOI:
    10.1021/acsanm.1c01685
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.9
  • 作者:
    Qufei Gu;Yehan Zhang;Huan H. Cao;Songtao Ye;T. Ye
  • 通讯作者:
    Qufei Gu;Yehan Zhang;Huan H. Cao;Songtao Ye;T. Ye
Toward a Quantitative Relationship between Nanoscale Spatial Organization and Hybridization Kinetics of Surface Immobilized Hairpin DNA Probes
表面固定化发夹 DNA 探针纳米级空间组织与杂交动力学之间的定量关系
  • DOI:
    10.1021/acssensors.0c01278
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Gu, Qufei;Cao, Huan H.;Zhang, Yehan;Wang, Haiyang;Petrek, Zachary J.;Shi, Fukun;Josephs, Eric A.;Ye, Tao
  • 通讯作者:
    Ye, Tao
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Tao Ye其他文献

Electrochemically Derived Graphene-Like Carbon Film as a Superb Substrate for High-Performance Aqueous Zn-Ion Batteries
电化学衍生的类石墨烯碳膜作为高性能水系锌离子电池的优质基底
  • DOI:
    10.1002/adfm.201907120
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Wu Yunzhao;Wang Mingchao;Tao Ye;Zhang Kai;Cai Molang;Ding Yong;Liu Xuepeng;Hayat Tasawar;Alsaedi Ahmed;Dai Songyuan
  • 通讯作者:
    Dai Songyuan
A review of machine learning algorithms for environmental microbiology
  • DOI:
    10.13343/j.cnki.wsxb.20220389
  • 发表时间:
    2022-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chen He;Tao Ye;Xing Peng
  • 通讯作者:
    Xing Peng
A biomaterial-based therapy using a sodium hyaluronate/bioglass composite hydrogel for the treatment of oral submucous fibrosis.
一种基于生物材料的疗法,使用透明质酸钠/生物玻璃复合水凝胶来治疗口腔粘膜下纤维化。
  • DOI:
    10.1016/j.actbio.2022.12.006
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zhenxing Guo;Zhaowenbin Zhang;Jianfei Yan;Haoqing Xu;Shuyan Wang;Tao Ye;Xiaoxiao Han;Wanrong Wang;Yue Wang;Jialu Gao;Lina Niu;Jiang Chang;Kai Jiao
  • 通讯作者:
    Kai Jiao
Mechanistic Study of the Role of Primary Amines in Precursor Conversions to Semiconductor Nanocrystals at Low Temperature
伯胺在低温前驱体转化为半导体纳米晶体中作用的机理研究
  • DOI:
    10.1002/anie.201403714
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yu Kui;Liu Xiangyang;Chen Queena Y.;Yang Huaqing;Yang Mingli;Wang Xinqin;Wang Xin;Cao Hong;Whitfield Dennis M.;Hu Changwei;Tao Ye
  • 通讯作者:
    Tao Ye
VUV-UV-vis photoluminescence of Ce3+ and Ce3+-Eu2+ energy transfer in Ba2MgSi2O7
Ba2MgSi2O7 中 Ce3 和 Ce3 -Eu2 能量转移的 VUV-UV-vis 光致发光
  • DOI:
    10.1016/j.jlumin.2017.01.027
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Yan Jing;Liu Chunmeng;Zhou Weijie;Huang Yan;Tao Ye;Liang Hongbin
  • 通讯作者:
    Liang Hongbin

Tao Ye的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Tao Ye', 18)}}的其他基金

Eco-Design of Hydrogenation Catalysts for Oxyanion Reduction: The Overlooked Roles of Nitrogen-Containing Groups on the Catalyst Supports
用于氧阴离子还原的加氢催化剂的生态设计:含氮基团在催化剂载体上被忽视的作用
  • 批准号:
    2327715
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 48.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Advanced Oxidation Processes for the Control of Iodinated Disinfection Byproducts in Drinking Water
合作研究:控制饮用水中碘消毒副产物的高级氧化工艺
  • 批准号:
    2308711
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Directing and Probing DNA Origami Self-Assembly on Dynamic Surfaces
指导和探测动态表面上的 DNA 折纸自组装
  • 批准号:
    1410199
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 48.5万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
EAGER: Dynamic Surface Interactions for Single Molecule Imaging of Biochemical Reactions
EAGER:生化反应单分子成像的动态表面相互作用
  • 批准号:
    1361066
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 48.5万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

深海沉积物中稀土元素超常富集机制――基于富稀土沉积物与水岩实验的对比研究
  • 批准号:
    42372116
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目
同“表”不同“里”:基于预测编码模型对比孤独症和精神分裂症社会认知缺损的机制研究
  • 批准号:
    32300927
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
潮控三角洲陆源有机碳再矿化与埋藏机制的古今对比研究
  • 批准号:
    42330411
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    230 万元
  • 项目类别:
    重点项目
俯冲带中源地震成因机制的实验与观测对比研究
  • 批准号:
    42330309
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    231 万元
  • 项目类别:
    重点项目
肝特异性纳米对比剂研发及其双靶点协同作用的早期肝癌成像机制研究
  • 批准号:
    82320108012
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    210 万元
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目

相似海外基金

The Underlying Mechanisms of Visual Impairment and Myopia in Prematurity
早产儿视力障碍和近视的潜在机制
  • 批准号:
    10584723
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.5万
  • 项目类别:
Cellular Mechanisms of State-Dependent Processing in Visual Cortex
视觉皮层状态相关处理的细胞机制
  • 批准号:
    10736387
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.5万
  • 项目类别:
Brain Metabolites, Brain Antioxidant, and Cerebral Blood Flow Deficits in Single Ventricle Heart Disease
单心室心脏病中的脑代谢物、脑抗氧化剂和脑血流缺陷
  • 批准号:
    10644553
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.5万
  • 项目类别:
Probing D2 and 5HT-2A mechanisms in early visual processing in V1
探索 V1 早期视觉处理中的 D2 和 5HT-2A 机制
  • 批准号:
    10605769
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.5万
  • 项目类别:
Visual impairment and cognitive decline: understanding the longitudinal relationships and mechanisms
视觉障碍和认知能力下降:理解纵向关系和机制
  • 批准号:
    10572333
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 48.5万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了