Новий метод атомно-силової мікроскопії дозволяє вивчати пептидні нанотрубки, не пошкоджуючи їх.
Для нанотрубок є багато додатків: матеріали на їх основі можуть стати в нагоді в різних областях, від медицини до електроніки. Але щоб отримати матюкав з потрібними характеристиками, потрібно точно знати властивості нанотрубок, їх зовнішній вигляд, розміри тощо.
Їх вивчають за допомогою атомно-силової мікроскопії, яка відрізняється від інших видів мікроскопії тим, що атомно-силовий мікроскоп в прямому сенсі відчупує зразок: спеціальний зонд сканує поверхню зразка, реагуючи на западини і височини, і в результаті ми бачимо тривимірний рельєф; крім того, мікроскоп також відстежує електромеханічні властивості об'єкта.
Однак, хоча зонд являє собою голку з розміром кінчика всього в кілька тисячних часток мікрону, він все одно може сильно пошкодити крихкі нанотрубки, особливо якщо вони не прикріплені до підкладки. Щоб цього уникнути, дослідники з Університету інформаційних технологій, механіки та оптики (ІТМО), МФТІ разом з колегами з Університету Авейру в Португалії та компанії NT-MDT Spectrum Instruments модифікували метод так, щоб під час сканування зонд переміщався до наступної точки вимірювання над зразком, а не повз прямо по ньому. Після кожного вимірювання голка відводиться від поверхні, зразок трохи зміщується, і голка опускається вже до нової точки. Тобто, як каже Арсеній Калінін, провідний автор статті, співробітник відділу розробок NT-MDT Spectrum Instruments, при вимірі "... ми не дряпаємо поверхню, а акуратно промацуємо зверху, і дрібні незафіксовані об'єкти залишаються цілими. Для цього, крім алгоритмів вимірювання, ми розробили високошвидкісну електроніку, яка постійно в реальному часі обробляє сигнал взаємодії голки з поверхнею ".
Новий варіант мікроскопії випробували на коротких пептидних трубках. Дослідники одночасно виміряли їх пружність і описали, як вони поводяться в електричному полі. У результаті вдалося вивчити механічні властивості нанотрубок і виявити у них спонтанну поляризацію, або зсув позитивних і негативних зарядів відносно один одного поза електричним полем. Крім того, автори роботи вперше безпосередньо виміряли п'єзоелектричний відгук, який вказує на те, як об'єкт змінює розміри під дією електричного поля. За словами Арсенія Калініна, "зазвичай п'єзоелектричні властивості і пружність вимірюють окремо. Новим методом те й інше можна виміряти одночасно, не руйнуючи сам об'єкт ". Повністю результати експериментів описані в статті в Ultramicroscopy.
За рахунок спонтанної поляризації пептидні нанотрубки можна використовувати в компактних охолоджувальних пристроях, що, природно, наводить на думку про комп'ютери. Щоб обчислювальна машина працювала швидше, її потрібно охолоджувати, і для цього, як каже Олександр Целєв, співкерівник міжнародної лабораторії «Матеріали і структури для електро- і магнітокалоричних перетворювачів енергії» Університету ІТМО, можна використовувати компактні пристрої, що працюють за тим же принципом, що і звичайний холодильник. І такі пристрої можуть бути досить маленькими, якщо робити їх з пептидних нанотрубок.
За матеріалами прес-служби Університету ІТМО.