Optical Atomic Force Microscopy

光学原子力显微镜

基本信息

  • 批准号:
    EP/I007822/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 47.4万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2011 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Atomic force microscopy (AFM), is a state-of-the-art imagining system that uses a sharp probe to scan backwards and forwards over the surface of an object. The probe tip can have atomic dimensions, meaning that AFM can image the surface of an object at near atomic resolution. However, the limitation of these systems is that, just like with a record player, the needle has to be held by a mechanical arm or cantilever. This restricts the access to the sample and prevents the probing of deep channels or indeed any surface that isn't predominantly horizontal.Our idea is to hold the tip of an AFM in an optical beam, without any mechanical constraint. Optical tweezers use the momentum of light beams to trap and move individual spheres, here we will use them to hold and control the AFM tip - without need for any mechanical fixing.We have shown the use of data-projector technology to shape light beams to hold many objects, and that this can give control over a simple probe. We have also shown that high-speed cameras can measure the force acting on the probe with 100 times greater sensitivity than most AFMs. Finally we have shown that the interface of optical tweezers can be made intuitive, e.g. controlled by iPhone or force-feedback joystick!In this project we will develop our use of video game graphics cards for high-speed control and force-feedback to give the user a tactile interface, perhaps utilising the professional equivalent of a Wii motion controller. We will automate a fully-3D scanning system so that complete surface images will be obtained. We will create new probe types, functionalised to give various contrast enhancements. Initially our images will be of standard AFM test samples, but beyond this benchmarking we have budgeted for visits by leading biophysical researchers to test our new approach in their real applications. These range from cell-to-cell interactions to the differentiation of single stem cells.The project is ambitious breaking new ground in optical tweezers, AFM and imaging technologies, but the track records of the collaborating teams lend credence to the success of this project.
原子力显微镜(AFM)是一种最先进的想象系统,它使用尖锐的探针向后扫描,向后扫描在物体的表面上。探针尖端可以具有原子尺寸,这意味着AFM可以在接近原子分辨率下对物体的表面进行成像。但是,这些系统的局限性在于,就像唱片玩家一样,针头必须由机械臂或悬臂握住。这限制了对样品的访问,并防止了深通道的探测或实际上不是水平水平的任何表面。我们的想法是将AFM的尖端固定在光束中,而没有任何机械约束。光学镊子使用光束的动力来捕获和移动各个球体,在这里我们将使用它们来保持和控制AFM尖端 - 无需任何机械固定。我们已经显示了使用数据项目对象技术来塑造光束以容纳许多物体,并且可以对简单的探针进行控制。我们还表明,高速相机可以测量作用在探针上的力,其灵敏度比大多数AFM高100倍。最后,我们证明了光学镊子的界面可以直观,例如在这个项目中,由iPhone或Force Rectback的操纵杆控制!我们将开发使用视频游戏图形卡来进行高速控制和强制反馈,以使用户具有触觉接口,也许是使用Wii运动控制器的专业人士。我们将自动化一个完整的3D扫描系统,以便获得完整的表面图像。我们将创建新的探针类型,功能化以提供各种对比度增强。最初,我们的图像将是标准的AFM测试样品,但是除了该基准测试之外,我们还通过领导生物物理研究人员在其真实应用中测试我们的新方法进行访问。这些范围从单元间相互作用到单个干细胞的差异。该项目在光学镊子,AFM和Imaging Technologies中雄心勃勃地打破了新的基础,但是协作团队的往绩记录使该项目的成功借助了信誉。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
'Lissajous-like' trajectories in optical tweezers.
光镊中的“李沙如样”轨迹。
  • DOI:
    10.1364/oe.23.031716
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Hay RF
  • 通讯作者:
    Hay RF
Rotational Doppler velocimetry to probe the angular velocity of spinning microparticles
  • DOI:
    10.1103/physreva.90.011801
  • 发表时间:
    2014-07-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Phillips, D. B.;Lee, M. P.;Gibson, G. M.
  • 通讯作者:
    Gibson, G. M.
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用于 3D 粒子跟踪和实时误差评估的四向立体显微镜。
  • DOI:
    10.1364/oe.22.018662
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Hay RF
  • 通讯作者:
    Hay RF
Shape-induced force fields in optical trapping
  • DOI:
    10.1038/nphoton.2014.74
  • 发表时间:
    2014-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    35
  • 作者:
    Phillips, D. B.;Padgett, M. J.;Simpson, S. H.
  • 通讯作者:
    Simpson, S. H.
Position clamping of optically trapped microscopic non-spherical probes.
  • DOI:
    10.1364/oe.19.020622
  • 发表时间:
    2011-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    D. Phillips;S. Simpson;J. Grieve;G. Gibson;R. Bowman;M. Padgett;M. Miles;D. Carberry
  • 通讯作者:
    D. Phillips;S. Simpson;J. Grieve;G. Gibson;R. Bowman;M. Padgett;M. Miles;D. Carberry
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  • 通讯作者:
    Miles Padgett
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  • 通讯作者:
    Carol R. Goodman

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    EP/G011656/1
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    2009
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