JPK Instruments, přední světový výrobce nanoanalytických přístrojů pro výzkum v oblasti life sciences a měkkých tkání, popsal na předních stránkách časopisu Nano Letters, jak dr. Nikolai Severin se svými spolupracovníky ze skupiny prof. Jürgena P. Rabe použili pro svůj výzkum vlastností grafenu zobrazovací AFM systém fy JPK - NanoWizard^®II Ultra.

Skupina Fyziky makromolekul prof. Raabe si svolila za cíl korelovat strukturu a dynamiku molekulárních systémů na rozhraní mechanických, elektronických a (bio)chemických vlastností v makroskopickém délkovém a časovém rozlišení. Manipulace a zobrazování jednotlivých molekul a supramolekul prostřednictvím scanning force mikroskopu (SFM) je mimořádně důležité pro porozumění strukturního uspořádání a měření mechanických vlastností. Skupina je také zapojena do výzkumu a vývoje molekulární elektroniky a vlastností organické elektroniky.

Použití AFM při studiu grafenu dr. N. Severin se svou skupinou nedávno publikoval na stránkách časopisu Nano Letters. Elektronické vlastnosti grafenu citelně závisí na jeho deformaci a tudíž defomačně upravená grafenová elektronika je zviditelnitelná. Aby se dal grafen lokálně deformovat, skupina mechanicky separovala jednu a něco málo vrstev grafenu do atomárních, jakoby slídových ploch, odizolovaných dvoušrobovicovými prstýnky plazmidu DNA. Použitím SFM a jedním nebo periodickým kontaktem pozorovali, že grafeny kopírují topografii podložní DNA s vysokou přesností. Možnost makromolekul měnit topologii např. programováním DNA vzorů skýtá myšlenku pro nová zařízení na bázi grafenu. Navíc, kapsulace jednotlivých makromolekul nabízí nové obzory pro analytické   mikroskopické techniky skenování.

Dr. Severin objevil, že grafen zlepšuje ochranu molekul DNA při střižném namáhání během skenování AFM v kontaktním módu. Zároveň působí grafen jako aktivní povrchová vrstva proti ambientním vlivům, např. proti oxidaci, protože je netečná k plynům. Vezmeme-li v úvahu vysokou elektrickou vodivost grafenu a jeho extrémně malou tloušťku, nabízí se řada nových příležitostí pro skenovací mikroskopii a spektroskopii, jakými je skenovací tunelová nebo vylepšená Ramanova spektroskopie pro analýzy lokálně deformovaných  nebo vázaných molekul.

 Dr. Severin to shrnul a uvedl: „Úspěšně jsme demonstrovali, že topografie grafenu může být řízena s vysokou přesností od jednotlivých molekul, tzn., že grafeny jsou natolik pružné, že mohou kopírovat topografii jednotlivých molekul, které jsou na nich deponovány.“

Uvedl také několik důvodů, proč si ke své práci vybral právě JPK NanoWizard^®II. „Byli jsme schopni použít relativně velkorozměrné vzorky a skenovací plochu od 30 mikronů. K preciznímu měření výšky DNA a jejího průřezu je pro nás nejdůležitější linearizovaný skener. Systém jeví malý termální drift, který je důležitý, když se dělá měření v kratším rozlišení. Také jsem našel jednoduché, použitelné software .“

Více informací o specializovaných produktech JPK a jejich aplikacích získáte na : http://www.jpk.com/ nebo se podívejte na Facebook: www.jpk.com/facebook.

Berlín, 8. 12. 2011