Nature.com സന്ദർശിച്ചതിന് നന്ദി.പരിമിതമായ CSS പിന്തുണയുള്ള ഒരു ബ്രൗസർ പതിപ്പാണ് നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത്.മികച്ച അനുഭവത്തിനായി, നിങ്ങൾ ഒരു അപ്‌ഡേറ്റ് ചെയ്‌ത ബ്രൗസർ ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു (അല്ലെങ്കിൽ Internet Explorer-ൽ അനുയോജ്യത മോഡ് പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കുക).കൂടാതെ, നിലവിലുള്ള പിന്തുണ ഉറപ്പാക്കാൻ, ഞങ്ങൾ ശൈലികളും JavaScript ഇല്ലാതെ സൈറ്റ് കാണിക്കുന്നു.
ഒരേസമയം മൂന്ന് സ്ലൈഡുകളുടെ ഒരു കറൗസൽ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു.ഒരേ സമയം മൂന്ന് സ്ലൈഡുകളിലൂടെ നീങ്ങാൻ മുമ്പത്തേതും അടുത്തതും ബട്ടണുകൾ ഉപയോഗിക്കുക, അല്ലെങ്കിൽ ഒരു സമയം മൂന്ന് സ്ലൈഡുകളിലൂടെ നീങ്ങാൻ അവസാനത്തെ സ്ലൈഡർ ബട്ടണുകൾ ഉപയോഗിക്കുക.
മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾക്കും ബയോമെഡിക്കൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കുമായി പുതിയ അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ വികസിപ്പിച്ചതോടെ, അവയുടെ ഭൗതികവും മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുടെ സമഗ്രമായ സ്വഭാവം പ്രധാനപ്പെട്ടതും വെല്ലുവിളി നിറഞ്ഞതുമാണ്.പുതിയ ലെഹ്ഫിൽക്കൺ എ ബയോമിമെറ്റിക് സിലിക്കൺ ഹൈഡ്രോജൽ കോൺടാക്റ്റ് ലെൻസിന്റെ ശാഖകളുള്ള പോളിമർ ബ്രഷ് ഘടനകളാൽ പൊതിഞ്ഞ, വളരെ താഴ്ന്ന ഉപരിതല മോഡുലസിന്റെ സ്വഭാവത്തിന് പരിഷ്കരിച്ച ആറ്റോമിക് ഫോഴ്സ് മൈക്രോസ്കോപ്പി (എഎഫ്എം) നാനോഇൻഡന്റേഷൻ സാങ്കേതികത പ്രയോഗിച്ചു.ശാഖിതമായ പോളിമറുകളെ സമീപിക്കുമ്പോൾ വിസ്കോസ് എക്സ്ട്രൂഷന്റെ ഫലങ്ങളില്ലാതെ കോൺടാക്റ്റ് പോയിന്റുകൾ കൃത്യമായി നിർണ്ണയിക്കാൻ ഈ രീതി അനുവദിക്കുന്നു.കൂടാതെ, പോറോലാസ്റ്റിറ്റിയുടെ ഫലമില്ലാതെ വ്യക്തിഗത ബ്രഷ് മൂലകങ്ങളുടെ മെക്കാനിക്കൽ സവിശേഷതകൾ നിർണ്ണയിക്കുന്നത് സാധ്യമാക്കുന്നു.സോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെയും ബയോളജിക്കൽ സാമ്പിളുകളുടെയും ഗുണവിശേഷതകൾ അളക്കുന്നതിന് പ്രത്യേകിച്ച് അനുയോജ്യമായ ഒരു ഡിസൈൻ (ടിപ്പ് വലുപ്പം, ജ്യാമിതി, സ്പ്രിംഗ് നിരക്ക്) ഉള്ള ഒരു AFM അന്വേഷണം തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിലൂടെ ഇത് നേടാനാകും.ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണത്തിൽ (2 kPa വരെ) ഇലാസ്തികതയുടെ വളരെ കുറഞ്ഞ മോഡുലസും ആന്തരിക (ഏതാണ്ട് 100%) ജലീയ പരിതസ്ഥിതിയിൽ വളരെ ഉയർന്ന ഇലാസ്തികതയും ഉള്ള വളരെ മൃദുവായ മെറ്റീരിയൽ ലെഹ്ഫിൽക്കൺ A യുടെ കൃത്യമായ അളവെടുപ്പിനുള്ള സംവേദനക്ഷമതയും കൃത്യതയും ഈ രീതി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു. .ഉപരിതല പഠനത്തിന്റെ ഫലങ്ങൾ ലെഹ്ഫിൽക്കൺ എ ലെൻസിന്റെ അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് ഉപരിതല ഗുണങ്ങൾ വെളിപ്പെടുത്തുക മാത്രമല്ല, ശാഖിതമായ പോളിമർ ബ്രഷുകളുടെ മോഡുലസ് സിലിക്കൺ-ഹൈഡ്രജൻ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്നതാണെന്ന് കാണിക്കുകയും ചെയ്തു.മറ്റ് അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾക്കും മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾക്കും ഈ ഉപരിതല സ്വഭാവ വിദ്യ പ്രയോഗിക്കാവുന്നതാണ്.
ജീവനുള്ള ടിഷ്യുവുമായുള്ള നേരിട്ടുള്ള സമ്പർക്കത്തിനായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത വസ്തുക്കളുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ പലപ്പോഴും ജൈവ അന്തരീക്ഷം നിർണ്ണയിക്കുന്നു.ഈ മെറ്റീരിയൽ ഗുണങ്ങളുടെ തികഞ്ഞ പൊരുത്തം പ്രതികൂല സെല്ലുലാർ പ്രതികരണങ്ങൾക്ക് കാരണമാകാതെ മെറ്റീരിയലിന്റെ ആവശ്യമുള്ള ക്ലിനിക്കൽ സവിശേഷതകൾ നേടാൻ സഹായിക്കുന്നു.ബൾക്ക് ഏകതാനമായ മെറ്റീരിയലുകൾക്ക്, സ്റ്റാൻഡേർഡ് നടപടിക്രമങ്ങളുടെയും ടെസ്റ്റ് രീതികളുടെയും ലഭ്യത കാരണം മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുടെ സ്വഭാവം താരതമ്യേന എളുപ്പമാണ് (ഉദാ, മൈക്രോഇൻഡന്റേഷൻ4,5,6).എന്നിരുന്നാലും, ജെൽസ്, ഹൈഡ്രോജലുകൾ, ബയോപോളിമറുകൾ, ലിവിംഗ് സെല്ലുകൾ മുതലായ അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾക്ക്, അളക്കൽ റെസലൂഷൻ പരിമിതികളും ചില മെറ്റീരിയലുകളുടെ അസന്തുലിതാവസ്ഥയും കാരണം ഈ ടെസ്റ്റ് രീതികൾ സാധാരണയായി ബാധകമല്ല.കാലക്രമേണ, പരമ്പരാഗത ഇൻഡന്റേഷൻ രീതികൾ പരിഷ്‌ക്കരിക്കുകയും വൈവിധ്യമാർന്ന സോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ സ്വഭാവത്തിന് അനുയോജ്യമാക്കുകയും ചെയ്തിട്ടുണ്ട്, എന്നാൽ പല രീതികളും ഇപ്പോഴും ഗുരുതരമായ പോരായ്മകൾ നേരിടുന്നു, അത് അവയുടെ ഉപയോഗം പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.സൂപ്പർസോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെയും ഉപരിതല പാളികളുടെയും മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളെ കൃത്യമായും വിശ്വസനീയമായും ചിത്രീകരിക്കാൻ കഴിയുന്ന സ്പെഷ്യലൈസ്ഡ് ടെസ്റ്റ് രീതികളുടെ അഭാവം വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ അവയുടെ ഉപയോഗം പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.
ഞങ്ങളുടെ മുൻ സൃഷ്ടിയിൽ, ഞങ്ങൾ ലെഹ്ഫിൽക്കൺ എ (സിഎൽ) കോൺടാക്റ്റ് ലെൻസ് അവതരിപ്പിച്ചു, കണ്ണിന്റെ കോർണിയയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് പ്രചോദനം ഉൾക്കൊണ്ട് ബയോമിമെറ്റിക് ഡിസൈനുകളിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ എല്ലാ അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് ഉപരിതല ഗുണങ്ങളുള്ള മൃദുവായ വൈവിധ്യമാർന്ന മെറ്റീരിയലാണ്.ഈ ബയോ മെറ്റീരിയൽ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തത്, മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾക്കായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത ഒരു സിലിക്കൺ ഹൈഡ്രോജൽ (SiHy) 15-ലേക്ക് പോളിയുടെ (2-methacryloyloxyethylphosphorylcholine (MPC)) (PMPC) ശാഖകളുള്ള, ക്രോസ്-ലിങ്ക്ഡ് പോളിമർ പാളി ഒട്ടിച്ചുകൊണ്ടാണ്.ഈ ഗ്രാഫ്റ്റിംഗ് പ്രക്രിയ ഉപരിതലത്തിൽ വളരെ മൃദുവും ഉയർന്ന ഇലാസ്റ്റിക് ശാഖകളുള്ള പോളിമെറിക് ബ്രഷ് ഘടന ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു പാളി സൃഷ്ടിക്കുന്നു.lehfilcon A CL-ന്റെ ബയോമിമെറ്റിക് ഘടന മെച്ചപ്പെട്ട നനവും മലിനജലവും തടയൽ, വർദ്ധിച്ച ലൂബ്രിസിറ്റി, കോശങ്ങളുടെയും ബാക്ടീരിയകളുടെയും അഡീഷൻ കുറയ്ക്കൽ എന്നിവ പോലുള്ള മികച്ച ഉപരിതല ഗുണങ്ങൾ നൽകുന്നുവെന്ന് ഞങ്ങളുടെ മുമ്പത്തെ ജോലി സ്ഥിരീകരിച്ചു.കൂടാതെ, ഈ ബയോമിമെറ്റിക് മെറ്റീരിയലിന്റെ ഉപയോഗവും വികസനവും മറ്റ് ബയോമെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളിലേക്ക് കൂടുതൽ വിപുലീകരിക്കാൻ നിർദ്ദേശിക്കുന്നു.അതിനാൽ, ഭാവിയിലെ സംഭവവികാസങ്ങളെയും പ്രയോഗങ്ങളെയും പിന്തുണയ്‌ക്കുന്നതിന് സമഗ്രമായ ഒരു വിജ്ഞാന അടിത്തറ സൃഷ്‌ടിക്കുന്നതിന് ഈ അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലിന്റെ ഉപരിതല ഗുണങ്ങളെ വിശേഷിപ്പിക്കുകയും കണ്ണുമായുള്ള അതിന്റെ മെക്കാനിക്കൽ ഇടപെടൽ മനസ്സിലാക്കുകയും ചെയ്യേണ്ടത് നിർണായകമാണ്.വാണിജ്യപരമായി ലഭ്യമായ മിക്ക SiHy കോൺടാക്റ്റ് ലെൻസുകളും ഹൈഡ്രോഫിലിക്, ഹൈഡ്രോഫോബിക് പോളിമറുകളുടെ ഒരു ഏകീകൃത മിശ്രിതം ചേർന്നതാണ്.പരമ്പരാഗത കംപ്രഷൻ, ടെൻസൈൽ, മൈക്രോഇൻഡന്റേഷൻ ടെസ്റ്റ് രീതികൾ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് അവയുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളെക്കുറിച്ച് അന്വേഷിക്കാൻ നിരവധി പഠനങ്ങൾ നടത്തിയിട്ടുണ്ട്18,19,20,21.എന്നിരുന്നാലും, lehfilcon A CL-ന്റെ നോവൽ ബയോമിമെറ്റിക് ഡിസൈൻ അതിനെ ഒരു സവിശേഷമായ വൈവിധ്യമാർന്ന മെറ്റീരിയലാക്കി മാറ്റുന്നു, അതിൽ ശാഖിതമായ പോളിമർ ബ്രഷ് ഘടനകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ SiHy ബേസ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ നിന്ന് കാര്യമായി വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.അതിനാൽ, പരമ്പരാഗതവും ഇൻഡന്റേഷൻ രീതികളും ഉപയോഗിച്ച് ഈ ഗുണങ്ങളെ കൃത്യമായി കണക്കാക്കുന്നത് വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.ആറ്റോമിക് ഫോഴ്‌സ് മൈക്രോസ്കോപ്പിയിൽ (എഎഫ്‌എം) നടപ്പിലാക്കിയ നാനോഇൻഡന്റേഷൻ ടെസ്റ്റിംഗ് രീതിയാണ് വാഗ്ദാനമായ ഒരു രീതി ഉപയോഗിക്കുന്നത്, ജൈവകോശങ്ങൾ, ടിഷ്യൂകൾ, അതുപോലെ സോഫ്റ്റ് പോളിമറുകൾ 22,23,24,25 എന്നിവ പോലുള്ള മൃദുവായ വിസ്കോലാസ്റ്റിക് വസ്തുക്കളുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു രീതിയാണിത്. .,26,27,28,29,30.AFM നാനോഇൻഡന്റേഷനിൽ, നാനോഇൻഡന്റേഷൻ ടെസ്റ്റിംഗിന്റെ അടിസ്ഥാനകാര്യങ്ങൾ AFM സാങ്കേതികവിദ്യയിലെ ഏറ്റവും പുതിയ മുന്നേറ്റങ്ങളുമായി സംയോജിപ്പിച്ച്, വർദ്ധിച്ച അളവെടുപ്പ് സംവേദനക്ഷമതയും അന്തർലീനമായ സൂപ്പർസോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ വിശാലമായ ശ്രേണിയുടെ പരിശോധനയും നൽകുന്നു31,32,33,34,35,36.കൂടാതെ, വ്യത്യസ്ത ജ്യാമിതികളുടെ ഉപയോഗത്തിലൂടെ സാങ്കേതികവിദ്യ മറ്റ് പ്രധാന നേട്ടങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.ഇൻഡെന്ററും പ്രോബും വിവിധ ദ്രാവക മാധ്യമങ്ങളിൽ പരീക്ഷിക്കുന്നതിനുള്ള സാധ്യതയും.
AFM നാനോഇൻഡന്റേഷനെ സോപാധികമായി മൂന്ന് പ്രധാന ഘടകങ്ങളായി തിരിക്കാം: (1) ഉപകരണങ്ങൾ (സെൻസറുകൾ, ഡിറ്റക്ടറുകൾ, പ്രോബുകൾ മുതലായവ);(2) അളക്കൽ പാരാമീറ്ററുകൾ (ബലം, സ്ഥാനചലനം, വേഗത, റാമ്പ് വലുപ്പം മുതലായവ);(3) ഡാറ്റ പ്രോസസ്സിംഗ് (അടിസ്ഥാന തിരുത്തൽ, ടച്ച് പോയിന്റ് എസ്റ്റിമേഷൻ, ഡാറ്റ ഫിറ്റിംഗ്, മോഡലിംഗ് മുതലായവ).ഈ രീതിയുടെ ഒരു പ്രധാന പ്രശ്നം, AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ ഉപയോഗിച്ച് സാഹിത്യത്തിൽ നടത്തിയ നിരവധി പഠനങ്ങൾ ഒരേ സാമ്പിൾ/സെൽ/മെറ്റീരിയൽ തരം37,38,39,40,41 എന്നിവയ്‌ക്കായി വളരെ വ്യത്യസ്തമായ അളവ് ഫലങ്ങൾ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു എന്നതാണ്.ഉദാഹരണത്തിന്, ലെക്ക et al.യാന്ത്രികമായി ഏകതാനമായ ഹൈഡ്രോജലിന്റെയും വൈവിധ്യമാർന്ന കോശങ്ങളുടെയും സാമ്പിളുകളുടെ അളന്ന യങ്ങിന്റെ മോഡുലസിൽ AFM പ്രോബ് ജ്യാമിതിയുടെ സ്വാധീനം പഠിക്കുകയും താരതമ്യം ചെയ്യുകയും ചെയ്തു.മോഡുലസ് മൂല്യങ്ങൾ കാന്റിലിവർ തിരഞ്ഞെടുപ്പിനെയും നുറുങ്ങ് ആകൃതിയെയും വളരെയധികം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നുവെന്ന് അവർ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു, പിരമിഡ് ആകൃതിയിലുള്ള അന്വേഷണത്തിന് ഏറ്റവും ഉയർന്ന മൂല്യവും ഗോളാകൃതിയിലുള്ള അന്വേഷണത്തിന് ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ മൂല്യം 42 ഉം ആണ്.അതുപോലെ, Selhuber-Unkel et al.പോളിഅക്രിലാമൈഡ് (PAAM) സാമ്പിളുകളുടെ ഇൻഡെന്റർ വേഗത, ഇൻഡന്റർ വലുപ്പം, കനം എന്നിവ ACM43 നാനോഇൻഡന്റേഷൻ ഉപയോഗിച്ച് അളക്കുന്ന യങ്ങിന്റെ മോഡുലസിനെ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നുവെന്നത് കാണിക്കുന്നു.നിലവാരം കുറഞ്ഞ മോഡുലസ് ടെസ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെയും സൗജന്യ ടെസ്റ്റ് നടപടിക്രമങ്ങളുടെയും അഭാവമാണ് മറ്റൊരു സങ്കീർണ്ണ ഘടകം.ആത്മവിശ്വാസത്തോടെ കൃത്യമായ ഫലങ്ങൾ നേടുന്നതിന് ഇത് വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.എന്നിരുന്നാലും, സമാന സാമ്പിൾ തരങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ആപേക്ഷിക അളവുകൾക്കും താരതമ്യ വിലയിരുത്തലുകൾക്കും ഈ രീതി വളരെ ഉപയോഗപ്രദമാണ്, ഉദാഹരണത്തിന് AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ ഉപയോഗിച്ച് ക്യാൻസർ കോശങ്ങളിൽ നിന്ന് സാധാരണ കോശങ്ങളെ വേർതിരിച്ചറിയാൻ 44, 45 .
AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ ഉപയോഗിച്ച് സോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾ പരീക്ഷിക്കുമ്പോൾ, സാമ്പിൾ മോഡുലസും അർദ്ധഗോളാകൃതിയിലുള്ള/വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ടിപ്പുമായി അടുത്ത് പൊരുത്തപ്പെടുന്ന ലോ സ്പ്രിംഗ് കോൺസ്റ്റന്റ് (k) ഉള്ള ഒരു അന്വേഷണം ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ് പൊതുവായ നിയമം. മൃദുവായ വസ്തുക്കളുമായി ആദ്യം ബന്ധപ്പെടുക.ലേസർ ഡിറ്റക്ടർ സിസ്റ്റം24,34,46,47 വഴി കണ്ടെത്താൻ കഴിയുന്നത്ര ശക്തമാണ് അന്വേഷണം സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഡിഫ്ലെക്ഷൻ സിഗ്നൽ എന്നതും പ്രധാനമാണ്.അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് ഹെറ്ററോജെനിയസ് സെല്ലുകൾ, ടിഷ്യുകൾ, ജെൽസ് എന്നിവയുടെ കാര്യത്തിൽ, പുനരുൽപ്പാദിപ്പിക്കാവുന്നതും വിശ്വസനീയവുമായ അളവുകൾ ഉറപ്പാക്കുന്നതിന് അന്വേഷണത്തിനും സാമ്പിൾ ഉപരിതലത്തിനുമിടയിലുള്ള പശ ബലത്തെ മറികടക്കുക എന്നതാണ് മറ്റൊരു വെല്ലുവിളി.അടുത്ത കാലം വരെ, AFM നാനോഇൻഡന്റേഷനെക്കുറിച്ചുള്ള മിക്ക പ്രവർത്തനങ്ങളും ബയോളജിക്കൽ സെല്ലുകൾ, ടിഷ്യുകൾ, ജെൽസ്, ഹൈഡ്രോജലുകൾ, ബയോമോളിക്യൂളുകൾ എന്നിവയുടെ മെക്കാനിക്കൽ സ്വഭാവത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചു, താരതമ്യേന വലിയ ഗോളാകൃതിയിലുള്ള പേടകങ്ങൾ, സാധാരണയായി കൊളോയ്ഡൽ പ്രോബ്സ് (CPs) എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നു., 47, 51, 52, 53, 54, 55. ഈ നുറുങ്ങുകൾക്ക് 1 മുതൽ 50 µm വരെ ദൂരമുണ്ട്, അവ സാധാരണയായി ബോറോസിലിക്കേറ്റ് ഗ്ലാസ്, പോളിമെഥൈൽ മെത്തക്രൈലേറ്റ് (PMMA), പോളിസ്റ്റൈറൈൻ (PS), സിലിക്കൺ ഡയോക്സൈഡ് (SiO2), ഡയമണ്ട്- എന്നിവയിൽ നിന്നാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. കാർബൺ (DLC) പോലെ.CP-AFM നാനോഇൻഡന്റേഷനാണ് പലപ്പോഴും സോഫ്റ്റ് സാമ്പിൾ സ്വഭാവരൂപീകരണത്തിനുള്ള ആദ്യ ചോയ്സ് എങ്കിലും, അതിന് അതിന്റേതായ പ്രശ്നങ്ങളും പരിമിതികളും ഉണ്ട്.വലുതും മൈക്രോൺ വലിപ്പമുള്ളതുമായ ഗോളാകൃതിയിലുള്ള നുറുങ്ങുകളുടെ ഉപയോഗം സാമ്പിളുമായി ടിപ്പിന്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള സമ്പർക്ക വിസ്തീർണ്ണം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും സ്പേഷ്യൽ റെസലൂഷൻ ഗണ്യമായി നഷ്ടപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.പ്രാദേശിക മൂലകങ്ങളുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ വിശാലമായ പ്രദേശത്തെ ശരാശരിയിൽ നിന്ന് ഗണ്യമായി വ്യത്യാസപ്പെട്ടേക്കാവുന്ന മൃദുവായ, ഏകതാനമല്ലാത്ത മാതൃകകൾക്ക്, പ്രാദേശിക സ്കെയിലിൽ പ്രോപ്പർട്ടികളുടെ ഏത് അസന്തുലിതാവസ്ഥയും സിപി ഇൻഡന്റേഷന് മറയ്ക്കാൻ കഴിയും52.എപ്പോക്സി പശകൾ ഉപയോഗിച്ച് ടിപ്പില്ലാത്ത കാന്റിലിവറുകളിൽ മൈക്രോൺ വലിപ്പമുള്ള കൊളോയിഡൽ ഗോളങ്ങൾ ഘടിപ്പിച്ചാണ് കൊളോയ്ഡൽ പ്രോബുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നത്.നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ തന്നെ പല പ്രശ്നങ്ങളും നിറഞ്ഞതാണ്, കൂടാതെ പ്രോബ് കാലിബ്രേഷൻ പ്രക്രിയയിൽ പൊരുത്തക്കേടുകൾ ഉണ്ടാകാം.കൂടാതെ, കൊളോയ്ഡൽ കണങ്ങളുടെ വലിപ്പവും പിണ്ഡവും കാന്റിലിവറിന്റെ പ്രധാന കാലിബ്രേഷൻ പാരാമീറ്ററുകളായ അനുരണന ആവൃത്തി, സ്പ്രിംഗ് കാഠിന്യം, വ്യതിചലന സംവേദനക്ഷമത 56,57,58 എന്നിവയെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു.അതിനാൽ, താപനില കാലിബ്രേഷൻ പോലെയുള്ള പരമ്പരാഗത AFM പ്രോബുകൾക്കായി സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതികൾ, CP-യ്ക്ക് കൃത്യമായ കാലിബ്രേഷൻ നൽകിയേക്കില്ല, കൂടാതെ ഈ തിരുത്തലുകൾ നടത്താൻ മറ്റ് രീതികൾ ആവശ്യമായി വന്നേക്കാം57, 59, 60, 61. സാധാരണ സിപി ഇൻഡന്റേഷൻ പരീക്ഷണങ്ങൾ വലിയ വ്യതിയാനങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു മൃദുവായ സാമ്പിളുകളുടെ സവിശേഷതകൾ പഠിക്കുക, ഇത് താരതമ്യേന വലിയ വ്യതിയാനങ്ങളിൽ കാന്റിലിവറിന്റെ രേഖീയമല്ലാത്ത സ്വഭാവം കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്യുമ്പോൾ മറ്റൊരു പ്രശ്നം സൃഷ്ടിക്കുന്നു62,63,64.ആധുനിക കൊളോയ്ഡൽ പ്രോബ് ഇൻഡന്റേഷൻ രീതികൾ സാധാരണയായി പ്രോബ് കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന കാന്റിലിവറിന്റെ ജ്യാമിതിയെ കണക്കിലെടുക്കുന്നു, എന്നാൽ 38,61 രീതിയുടെ കൃത്യതയിൽ കൂടുതൽ അനിശ്ചിതത്വം സൃഷ്ടിക്കുന്ന കൊളോയ്ഡൽ കണങ്ങളുടെ സ്വാധീനം അവഗണിക്കുന്നു.അതുപോലെ, കോൺടാക്റ്റ് മോഡൽ ഫിറ്റിംഗിലൂടെ കണക്കാക്കുന്ന ഇലാസ്റ്റിക് മൊഡ്യൂളുകൾ ഇൻഡന്റേഷൻ പ്രോബിന്റെ ജ്യാമിതിയെ നേരിട്ട് ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ടിപ്പും സാമ്പിൾ ഉപരിതല സവിശേഷതകളും തമ്മിലുള്ള പൊരുത്തക്കേട് കൃത്യതയില്ലാത്തതിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം27, 65, 66, 67, 68. സ്പെൻസറും മറ്റുള്ളവരും നടത്തിയ ചില സമീപകാല പ്രവർത്തനങ്ങൾ.CP-AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ രീതി ഉപയോഗിച്ച് സോഫ്റ്റ് പോളിമർ ബ്രഷുകൾ ചിത്രീകരിക്കുമ്പോൾ കണക്കിലെടുക്കേണ്ട ഘടകങ്ങൾ എടുത്തുകാണിക്കുന്നു.വേഗതയുടെ പ്രവർത്തനമെന്ന നിലയിൽ പോളിമർ ബ്രഷുകളിൽ ഒരു വിസ്കോസ് ദ്രാവകം നിലനിർത്തുന്നത് ഹെഡ് ലോഡിംഗിൽ വർദ്ധനവിന് കാരണമാകുമെന്നും അതിനാൽ വേഗതയെ ആശ്രയിച്ചുള്ള ഗുണങ്ങളുടെ വ്യത്യസ്ത അളവുകൾ30,69,70,71 ആണെന്നും അവർ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തു.
ഈ പഠനത്തിൽ, പരിഷ്‌ക്കരിച്ച AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ രീതി ഉപയോഗിച്ച് അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് ഹൈ ഇലാസ്റ്റിക് മെറ്റീരിയലായ lehfilcon A CL-ന്റെ ഉപരിതല മോഡുലസ് ഞങ്ങൾ വിശേഷിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്.ഈ മെറ്റീരിയലിന്റെ ഗുണങ്ങളും പുതിയ ഘടനയും കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, പരമ്പരാഗത ഇൻഡന്റേഷൻ രീതിയുടെ സെൻസിറ്റിവിറ്റി ശ്രേണി ഈ വളരെ മൃദുവായ മെറ്റീരിയലിന്റെ മോഡുലസ് ചിത്രീകരിക്കാൻ പര്യാപ്തമല്ല, അതിനാൽ ഉയർന്ന സംവേദനക്ഷമതയും കുറഞ്ഞ സംവേദനക്ഷമതയും ഉള്ള ഒരു AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ രീതി ഉപയോഗിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.നില.നിലവിലുള്ള കൊളോയ്ഡൽ AFM പ്രോബ് നാനോഇൻഡന്റേഷൻ ടെക്നിക്കുകളുടെ പോരായ്മകളും പ്രശ്‌നങ്ങളും അവലോകനം ചെയ്‌തതിന് ശേഷം, സംവേദനക്ഷമത, പശ്ചാത്തല ശബ്‌ദം, കോൺടാക്റ്റ് പോയിന്റ് പോയിന്റ്, ദ്രാവകം നിലനിർത്തൽ പോലുള്ള മൃദുവായ വൈവിധ്യമാർന്ന വസ്തുക്കളുടെ വേഗത മോഡുലസ് അളക്കാൻ ഞങ്ങൾ ഒരു ചെറിയ, ഇഷ്ടാനുസൃതമായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌ത AFM അന്വേഷണം തിരഞ്ഞെടുത്തത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്ന് കാണിക്കുന്നു. ആശ്രിതത്വം.കൃത്യമായ അളവെടുപ്പും.കൂടാതെ, ഇൻഡന്റേഷൻ ടിപ്പിന്റെ ആകൃതിയും അളവുകളും കൃത്യമായി അളക്കാൻ ഞങ്ങൾക്ക് കഴിഞ്ഞു, മെറ്റീരിയലുമായി ടിപ്പിന്റെ കോൺടാക്റ്റ് ഏരിയ വിലയിരുത്താതെ ഇലാസ്തികതയുടെ മോഡുലസ് നിർണ്ണയിക്കാൻ കോൺ-സ്ഫിയർ ഫിറ്റ് മോഡൽ ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നു.പൂർണ്ണമായും ഇലാസ്റ്റിക് മെറ്റീരിയൽ പ്രോപ്പർട്ടികൾ, ഇൻഡന്റേഷൻ ഡെപ്ത്-ഇൻഡിപെൻഡന്റ് മോഡുലസ് എന്നിവയാണ് ഈ സൃഷ്ടിയിൽ കണക്കാക്കിയിരിക്കുന്ന രണ്ട് വ്യക്തമായ അനുമാനങ്ങൾ.ഈ രീതി ഉപയോഗിച്ച്, രീതി കണക്കാക്കാൻ അറിയപ്പെടുന്ന മോഡുലസ് ഉപയോഗിച്ച് ഞങ്ങൾ ആദ്യം അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് സ്റ്റാൻഡേർഡുകൾ പരീക്ഷിച്ചു, തുടർന്ന് രണ്ട് വ്യത്യസ്ത കോൺടാക്റ്റ് ലെൻസ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ പ്രതലങ്ങൾ ചിത്രീകരിക്കാൻ ഈ രീതി ഉപയോഗിച്ചു.വർദ്ധിച്ച സംവേദനക്ഷമതയുള്ള AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ പ്രതലങ്ങളെ ചിത്രീകരിക്കുന്ന ഈ രീതി മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളിലും ബയോമെഡിക്കൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും സാധ്യതയുള്ള ബയോമിമെറ്റിക് ഹെറ്ററോജെനിയസ് അൾട്രാസോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ വിശാലമായ ശ്രേണിക്ക് ബാധകമാകുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.
ലെഹ്ഫിൽക്കൺ എ കോൺടാക്റ്റ് ലെൻസുകളും (അൽകോൺ, ഫോർട്ട് വർത്ത്, ടെക്സസ്, യുഎസ്എ) അവയുടെ സിലിക്കൺ ഹൈഡ്രോജൽ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളും നാനോഇൻഡന്റേഷൻ പരീക്ഷണങ്ങൾക്കായി തിരഞ്ഞെടുത്തു.പ്രത്യേകം രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത ലെൻസ് മൗണ്ടാണ് പരീക്ഷണത്തിൽ ഉപയോഗിച്ചത്.പരിശോധനയ്ക്കായി ലെൻസ് ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്യാൻ, അത് ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം താഴികക്കുടത്തിന്റെ ആകൃതിയിലുള്ള സ്റ്റാൻഡിൽ സ്ഥാപിച്ചു, വായു കുമിളകളൊന്നും ഉള്ളിൽ കയറുന്നില്ലെന്ന് ഉറപ്പുവരുത്തി, തുടർന്ന് അരികുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഉറപ്പിച്ചു.ലെൻസ് ഹോൾഡറിന്റെ മുകൾഭാഗത്തുള്ള ഫിക്‌ചറിലെ ഒരു ദ്വാരം, ദ്രാവകം കൈവശം വെച്ചുകൊണ്ട് നാനോഇൻഡന്റേഷൻ പരീക്ഷണങ്ങൾക്കായി ലെൻസിന്റെ ഒപ്റ്റിക്കൽ സെന്ററിലേക്ക് പ്രവേശനം നൽകുന്നു.ഇത് ലെൻസുകളെ പൂർണ്ണമായും ജലാംശം നിലനിർത്തുന്നു.500 μl കോൺടാക്റ്റ് ലെൻസ് പാക്കേജിംഗ് ലായനി ഒരു ടെസ്റ്റ് സൊല്യൂഷനായി ഉപയോഗിച്ചു.ക്വാണ്ടിറ്റേറ്റീവ് ഫലങ്ങൾ പരിശോധിക്കുന്നതിന്, വാണിജ്യപരമായി ലഭ്യമായ നോൺ-ആക്ടിവേറ്റഡ് പോളിഅക്രിലാമൈഡ് (PAAM) ഹൈഡ്രോജലുകൾ ഒരു പോളിഅക്രിലാമൈഡ്-കോ-മെത്തിലീൻ-ബിസാക്രിലമൈഡ് കോമ്പോസിഷനിൽ നിന്ന് തയ്യാറാക്കിയിട്ടുണ്ട് (100 എംഎം പെട്രിസോഫ്റ്റ് പെട്രി വിഭവങ്ങൾ, മാട്രിജൻ, ഇർവിൻ, സിഎ, യുഎസ്എ), അറിയപ്പെടുന്ന ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസ് 1. kPa.4-5 തുള്ളി (ഏകദേശം 125 µl) ഫോസ്ഫേറ്റ് ബഫർഡ് സലൈൻ (കോർണിംഗ് ലൈഫ് സയൻസസ്, ടെവ്ക്സ്ബറി, എംഎ, യുഎസ്എയിൽ നിന്നുള്ള പിബിഎസ്) കൂടാതെ 1 തുള്ളി ഒപ്റ്റി-ഫ്രീ പ്യൂർമോയിസ്റ്റ് കോൺടാക്റ്റ് ലെൻസ് സൊല്യൂഷനും (അൽകോൺ, വാഡ്, ടിഎക്സ്, യുഎസ്എ) ഉപയോഗിക്കുക.) AFM ഹൈഡ്രോജൽ-പ്രോബ് ഇന്റർഫേസിൽ.
ഒരു സ്കാനിംഗ് ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് (STEM) ഡിറ്റക്ടർ ഘടിപ്പിച്ച ഒരു FEI ക്വാണ്ട 250 ഫീൽഡ് എമിഷൻ സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് (FEG SEM) സിസ്റ്റം ഉപയോഗിച്ച് Lehfilcon A CL, SiHy സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളുടെ സാമ്പിളുകൾ ദൃശ്യവൽക്കരിച്ചു.സാമ്പിളുകൾ തയ്യാറാക്കാൻ, ലെൻസുകൾ ആദ്യം വെള്ളത്തിൽ കഴുകി പൈ ആകൃതിയിലുള്ള കഷണങ്ങളാക്കി മുറിക്കുക.സാമ്പിളുകളുടെ ഹൈഡ്രോഫിലിക്, ഹൈഡ്രോഫോബിക് ഘടകങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം നേടുന്നതിന്, RuO4 ന്റെ 0.10% സ്ഥിരതയുള്ള ലായനി ഒരു ചായമായി ഉപയോഗിച്ചു, അതിൽ സാമ്പിളുകൾ 30 മിനിറ്റ് മുക്കി.lehfilcon A CL RuO4 സ്റ്റെയിനിംഗ്, മെച്ചപ്പെട്ട ഡിഫറൻഷ്യൽ കോൺട്രാസ്റ്റ് കൈവരിക്കുന്നതിന് മാത്രമല്ല, ശാഖിതമായ പോളിമർ ബ്രഷുകളുടെ ഘടനയെ അവയുടെ യഥാർത്ഥ രൂപത്തിൽ സംരക്ഷിക്കാനും സഹായിക്കുന്നു, അവ പിന്നീട് STEM ചിത്രങ്ങളിൽ ദൃശ്യമാകും.എഥനോൾ സാന്ദ്രത വർദ്ധിപ്പിച്ച് എഥനോൾ/ജല മിശ്രിതങ്ങളുടെ ഒരു പരമ്പരയിൽ അവ കഴുകി നിർജ്ജലീകരണം ചെയ്തു.സാമ്പിളുകൾ EMBed 812/Araldite എപ്പോക്സി ഉപയോഗിച്ച് കാസ്‌റ്റ് ചെയ്‌തു, അത് ഒറ്റരാത്രികൊണ്ട് 70 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ സുഖപ്പെടുത്തി.റെസിൻ പോളിമറൈസേഷൻ വഴി ലഭിച്ച സാമ്പിൾ ബ്ലോക്കുകൾ ഒരു അൾട്രാമൈക്രോട്ടോം ഉപയോഗിച്ച് മുറിച്ചുമാറ്റി, തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന നേർത്ത ഭാഗങ്ങൾ 30 കെവി ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്ന വോൾട്ടേജിൽ കുറഞ്ഞ വാക്വം മോഡിൽ ഒരു STEM ഡിറ്റക്ടർ ഉപയോഗിച്ച് ദൃശ്യവൽക്കരിച്ചു.PFQNM-LC-A-CAL AFM പ്രോബിന്റെ (Bruker Nano, Santa Barbara, CA, USA) വിശദമായ സ്വഭാവരൂപീകരണത്തിനായി ഇതേ SEM സിസ്റ്റം ഉപയോഗിച്ചു.AFM പ്രോബിന്റെ SEM ഇമേജുകൾ 30 kV ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്ന വോൾട്ടേജുള്ള ഒരു സാധാരണ ഉയർന്ന വാക്വം മോഡിൽ ലഭിച്ചു.AFM പ്രോബ് ടിപ്പിന്റെ ആകൃതിയുടെയും വലുപ്പത്തിന്റെയും എല്ലാ വിശദാംശങ്ങളും രേഖപ്പെടുത്തുന്നതിന് വ്യത്യസ്ത കോണുകളിലും മാഗ്നിഫിക്കേഷനുകളിലും ചിത്രങ്ങൾ നേടുക.ചിത്രങ്ങളിലെ താൽപ്പര്യത്തിന്റെ എല്ലാ ടിപ്പ് അളവുകളും ഡിജിറ്റലായി അളന്നു.
lehfilcon A CL, SiHy സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ്, PAAm ഹൈഡ്രോജൽ സാമ്പിളുകൾ എന്നിവ ദൃശ്യവൽക്കരിക്കുന്നതിനും നാനോഇൻഡന്റേറ്റ് ചെയ്യുന്നതിനും "PeakForce QNM in Fluid" മോഡോടുകൂടിയ ഒരു ഡൈമൻഷൻ FastScan ബയോ ഐക്കൺ ആറ്റോമിക് ഫോഴ്‌സ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് (ബ്രൂക്കർ നാനോ, സാന്താ ബാർബറ, CA, USA) ഉപയോഗിച്ചു.ഇമേജിംഗ് പരീക്ഷണങ്ങൾക്കായി, 0.50 Hz സ്‌കാൻ നിരക്കിൽ സാമ്പിളിന്റെ ഉയർന്ന മിഴിവുള്ള ചിത്രങ്ങൾ പകർത്താൻ 1 nm നാമമാത്രമായ ടിപ്പ് റേഡിയസ് ഉള്ള PEAKFORCE-HIRS-FA പ്രോബ് (ബ്രൂക്കർ) ഉപയോഗിച്ചു.എല്ലാ ചിത്രങ്ങളും ജലീയ ലായനിയിൽ എടുത്തതാണ്.
AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ പരീക്ഷണങ്ങൾ PFQNM-LC-A-CAL പ്രോബ് (ബ്രൂക്കർ) ഉപയോഗിച്ചാണ് നടത്തിയത്.AFM പ്രോബിന് 345 nm കനവും 54 µm നീളവും 4.5 µm വീതിയുമുള്ള നൈട്രൈഡ് കാന്റിലിവറിൽ 45 kHz ആവൃത്തിയിലുള്ള ഒരു സിലിക്കൺ ടിപ്പ് ഉണ്ട്.സോഫ്റ്റ് ബയോളജിക്കൽ സാമ്പിളുകളിൽ ക്വാണ്ടിറ്റേറ്റീവ് നാനോ മെക്കാനിക്കൽ അളവുകൾ ചിത്രീകരിക്കാനും നടപ്പിലാക്കാനും ഇത് പ്രത്യേകം രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിട്ടുള്ളതാണ്.മുൻകൂട്ടി കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്ത സ്പ്രിംഗ് ക്രമീകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് സെൻസറുകൾ ഫാക്ടറിയിൽ വ്യക്തിഗതമായി കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്യുന്നു.ഈ പഠനത്തിൽ ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്ന പേടകങ്ങളുടെ സ്പ്രിംഗ് കോൺസ്റ്റന്റ്സ് 0.05-0.1 N/m പരിധിയിലാണ്.നുറുങ്ങിന്റെ ആകൃതിയും വലുപ്പവും കൃത്യമായി നിർണ്ണയിക്കാൻ, SEM ഉപയോഗിച്ച് അന്വേഷണം വിശദമായി വിവരിച്ചു.അത്തിപ്പഴത്തിൽ.ചിത്രം 1a, PFQNM-LC-A-CAL പ്രോബിന്റെ ഉയർന്ന റെസലൂഷൻ, കുറഞ്ഞ മാഗ്നിഫിക്കേഷൻ സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോഗ്രാഫ് കാണിക്കുന്നു, ഇത് പ്രോബ് ഡിസൈനിന്റെ സമഗ്രമായ കാഴ്ച നൽകുന്നു.അത്തിപ്പഴത്തിൽ.1b പ്രോബ് ടിപ്പിന്റെ മുകൾഭാഗത്തിന്റെ വിപുലീകരിച്ച കാഴ്ച കാണിക്കുന്നു, ടിപ്പിന്റെ ആകൃതിയെയും വലുപ്പത്തെയും കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ നൽകുന്നു.അങ്ങേയറ്റത്തെ അറ്റത്ത്, സൂചി ഏകദേശം 140 nm വ്യാസമുള്ള ഒരു അർദ്ധഗോളമാണ് (ചിത്രം 1c).ഇതിന് താഴെ, അഗ്രം ഒരു കോണാകൃതിയിലേക്ക് ചുരുങ്ങുന്നു, ഏകദേശം 500 nm നീളത്തിൽ എത്തുന്നു.ടേപ്പറിംഗ് മേഖലയ്ക്ക് പുറത്ത്, അറ്റം സിലിണ്ടർ ആണ്, കൂടാതെ 1.18 µm നീളത്തിൽ അവസാനിക്കുന്നു.പ്രോബ് ടിപ്പിന്റെ പ്രധാന പ്രവർത്തന ഭാഗമാണിത്.കൂടാതെ, 45 µm നുറുങ്ങ് വ്യാസവും 2 N/m സ്പ്രിംഗ് സ്ഥിരാങ്കവുമുള്ള ഒരു വലിയ ഗോളാകൃതിയിലുള്ള പോളിസ്റ്റൈറൈൻ (PS) പ്രോബ് (Novascan Technologies, Inc., Boone, Iowa, USA) ഒരു കൊളോയ്ഡൽ പ്രോബായി പരീക്ഷണത്തിനായി ഉപയോഗിച്ചു.താരതമ്യത്തിനായി PFQNM-LC-A-CAL 140 nm പ്രോബ് ഉപയോഗിച്ച്.
നാനോഇൻഡന്റേഷൻ സമയത്ത് AFM പ്രോബിനും പോളിമർ ബ്രഷ് ഘടനയ്ക്കും ഇടയിൽ ദ്രാവകം കുടുങ്ങിപ്പോകുമെന്ന് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, ഇത് യഥാർത്ഥത്തിൽ ഉപരിതലത്തിൽ സ്പർശിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് AFM പ്രോബിൽ മുകളിലേക്ക് ബലം ചെലുത്തും.ദ്രാവകം നിലനിർത്തൽ മൂലമുള്ള ഈ വിസ്കോസ് എക്സ്ട്രൂഷൻ പ്രഭാവം സ്പഷ്ടമായ കോൺടാക്റ്റ് പോയിന്റ് മാറ്റും, അതുവഴി ഉപരിതല മോഡുലസ് അളവുകളെ ബാധിക്കും.ദ്രാവകം നിലനിർത്തുന്നതിൽ പ്രോബ് ജ്യാമിതിയുടെയും ഇൻഡന്റേഷൻ വേഗതയുടെയും സ്വാധീനം പഠിക്കാൻ, 140 nm വ്യാസമുള്ള അന്വേഷണം ഉപയോഗിച്ച് 1 µm/s, 2 µm/s എന്നിങ്ങനെയുള്ള സ്ഥിരമായ സ്ഥാനചലന നിരക്കിൽ ലെഹ്ഫിൽക്കൺ എ സിഎൽ സാമ്പിളുകൾക്കായി ഇൻഡന്റേഷൻ ഫോഴ്‌സ് കർവുകൾ പ്ലോട്ട് ചെയ്തു.പ്രോബ് വ്യാസം 45 µm, ഫിക്സഡ് ഫോഴ്‌സ് സെറ്റിംഗ് 6 nN 1 µm/s ൽ കൈവരിച്ചു.140 nm വ്യാസമുള്ള ഒരു അന്വേഷണം 1 µm/s ഇൻഡന്റേഷൻ വേഗതയിലും 300 pN ന്റെ ഒരു സെറ്റ് ഫോഴ്‌സിലും നടത്തി, മുകളിലെ കണ്പോളയുടെ ഫിസിയോളജിക്കൽ പരിധിക്കുള്ളിൽ (1-8 kPa) ഒരു കോൺടാക്റ്റ് മർദ്ദം സൃഷ്ടിക്കാൻ തിരഞ്ഞെടുത്തു.മർദ്ദം 72. 1 kPa മർദ്ദമുള്ള PAA ഹൈഡ്രോജലിന്റെ സോഫ്റ്റ് റെഡിമെയ്ഡ് സാമ്പിളുകൾ 140 nm വ്യാസമുള്ള ഒരു അന്വേഷണം ഉപയോഗിച്ച് 1 μm / s വേഗതയിൽ 50 pN ന്റെ ഇൻഡന്റേഷൻ ശക്തിക്കായി പരീക്ഷിച്ചു.
PFQNM-LC-A-CAL പ്രോബിന്റെ അഗ്രഭാഗത്തിന്റെ കോണാകൃതിയിലുള്ള ഭാഗത്തിന്റെ നീളം ഏകദേശം 500 nm ആയതിനാൽ, ഏത് ഇൻഡന്റേഷൻ ഡെപ്‌ത് <500 nm ആണെങ്കിൽ, ഇൻഡന്റേഷൻ സമയത്ത് പേടകത്തിന്റെ ജ്യാമിതി ശരിയായിരിക്കുമെന്ന് സുരക്ഷിതമായി അനുമാനിക്കാം. കോൺ ആകൃതി.കൂടാതെ, പരിശോധനയ്‌ക്ക് കീഴിലുള്ള മെറ്റീരിയലിന്റെ ഉപരിതലം ഒരു റിവേഴ്‌സിബിൾ ഇലാസ്റ്റിക് പ്രതികരണം പ്രകടിപ്പിക്കുമെന്ന് അനുമാനിക്കപ്പെടുന്നു, അത് ഇനിപ്പറയുന്ന വിഭാഗങ്ങളിലും സ്ഥിരീകരിക്കും.അതിനാൽ, ടിപ്പിന്റെ ആകൃതിയും വലുപ്പവും അനുസരിച്ച്, ഞങ്ങളുടെ AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ പരീക്ഷണങ്ങൾ (നാനോസ്‌കോപ്പ്) പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നതിന്, വെണ്ടറുടെ സോഫ്റ്റ്‌വെയറിൽ ലഭ്യമായ ബ്രിസ്കോ, സെബാസ്റ്റ്യൻ, ആഡംസ് എന്നിവർ വികസിപ്പിച്ച കോൺ-സ്ഫിയർ ഫിറ്റിംഗ് മോഡൽ ഞങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുത്തു.സെപ്പറേഷൻ ഡാറ്റാ അനാലിസിസ് സോഫ്റ്റ്‌വെയർ, ബ്രൂക്കർ) 73. ഗോളാകൃതിയിലുള്ള അഗ്ര വൈകല്യമുള്ള കോണിനുള്ള ഫോഴ്‌സ്-ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെന്റ് ബന്ധത്തെ എഫ്(δ) മോഡൽ വിവരിക്കുന്നു.അത്തിപ്പഴത്തിൽ.ഒരു ഗോളാകൃതിയിലുള്ള അഗ്രവുമായി ഒരു ദൃഢമായ കോണിന്റെ പ്രതിപ്രവർത്തന സമയത്ത് സമ്പർക്ക ജ്യാമിതി ചിത്രം 2 കാണിക്കുന്നു, ഇവിടെ R എന്നത് ഗോളാകൃതിയിലുള്ള അഗ്രത്തിന്റെ ആരമാണ്, a എന്നത് കോൺടാക്റ്റ് റേഡിയസ് ആണ്, b എന്നത് ഗോളാകൃതിയുടെ അറ്റത്തുള്ള കോൺടാക്റ്റ് ആരമാണ്, δ ആണ് കോൺടാക്റ്റ് ദൂരം.ഇൻഡന്റേഷൻ ഡെപ്ത്, θ എന്നത് കോണിന്റെ അർദ്ധകോണാണ്.ഈ അന്വേഷണത്തിന്റെ SEM ഇമേജ് വ്യക്തമായി കാണിക്കുന്നത് 140 nm വ്യാസമുള്ള ഗോളാകൃതിയിലുള്ള നുറുങ്ങ് ഒരു കോണിലേക്ക് സ്പർശനമായി ലയിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഇവിടെ b എന്നത് R വഴി മാത്രമേ നിർവചിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളൂ, അതായത് b = R cos θ.വെണ്ടർ നൽകുന്ന സോഫ്റ്റ്‌വെയർ, a > b അനുമാനിക്കുന്ന ഫോഴ്‌സ് സെപ്പറേഷൻ ഡാറ്റയിൽ നിന്ന് യങ്ങിന്റെ മോഡുലസ് (E) മൂല്യങ്ങൾ കണക്കാക്കാൻ ഒരു കോൺ-സ്‌ഫിയർ ബന്ധം നൽകുന്നു.ബന്ധം:
ഇവിടെ F എന്നത് ഇൻഡന്റേഷൻ ഫോഴ്‌സ് ആണ്, E ആണ് യങ്ങിന്റെ മോഡുലസ്, ν എന്നത് പോയിസണിന്റെ അനുപാതമാണ്.കോൺടാക്റ്റ് ദൂരം a കണക്കാക്കാം:
ശാഖിതമായ പോളിമർ ബ്രഷുകളുടെ ഉപരിതല പാളിയുള്ള ലെഫിൽകോൺ കോൺടാക്റ്റ് ലെൻസിന്റെ മെറ്റീരിയലിലേക്ക് ഗോളാകൃതിയിലുള്ള അഗ്രം അമർത്തിയുള്ള ഒരു കർക്കശ കോണിന്റെ കോൺടാക്റ്റ് ജ്യാമിതിയുടെ സ്കീം.
a ≤ b ആണെങ്കിൽ, ഒരു പരമ്പരാഗത ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ഇൻഡെന്ററിനുള്ള സമവാക്യത്തിലേക്ക് ബന്ധം കുറയുന്നു;
പി‌എം‌പി‌സി പോളിമർ ബ്രഷിന്റെ ശാഖിതമായ ഘടനയുമായുള്ള ഇൻഡന്റിംഗ് പ്രോബിന്റെ പ്രതിപ്രവർത്തനം കോൺടാക്റ്റ് റേഡിയസ് a ഗോളാകൃതിയിലുള്ള കോൺടാക്റ്റ് റേഡിയസ് b യേക്കാൾ വലുതാകാൻ കാരണമാകുമെന്ന് ഞങ്ങൾ വിശ്വസിക്കുന്നു.അതിനാൽ, ഈ പഠനത്തിൽ നടത്തിയ ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസിന്റെ എല്ലാ അളവ് അളവുകൾക്കും, a > b എന്ന കേസിൽ ലഭിച്ച ആശ്രിതത്വം ഞങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചു.
ഈ പഠനത്തിൽ പഠിച്ച അൾട്രാസോഫ്റ്റ് ബയോമിമെറ്റിക് മെറ്റീരിയലുകൾ സാമ്പിൾ ക്രോസ് സെക്ഷന്റെ സ്കാനിംഗ് ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പി (STEM), ഉപരിതലത്തിന്റെ ആറ്റോമിക് ഫോഴ്സ് മൈക്രോസ്കോപ്പി (AFM) എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് സമഗ്രമായി ചിത്രീകരിച്ചു.ഈ വിശദമായ ഉപരിതല സ്വഭാവം ഞങ്ങളുടെ മുമ്പ് പ്രസിദ്ധീകരിച്ച സൃഷ്ടിയുടെ ഒരു വിപുലീകരണമായി നിർവ്വഹിച്ചു, അതിൽ PMPC-പരിഷ്കരിച്ച lehfilcon A CL ഉപരിതലത്തിന്റെ ചലനാത്മകമായി ശാഖിതമായ പോളിമെറിക് ബ്രഷ് ഘടന നേറ്റീവ് കോർണിയൽ ടിഷ്യുവിന് സമാനമായ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ പ്രദർശിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ടെന്ന് ഞങ്ങൾ നിർണ്ണയിച്ചു.ഇക്കാരണത്താൽ, ഞങ്ങൾ കോൺടാക്റ്റ് ലെൻസ് പ്രതലങ്ങളെ ബയോമിമെറ്റിക് മെറ്റീരിയലുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു14.അത്തിപ്പഴത്തിൽ.3a,b യഥാക്രമം ഒരു lehfilcon A CL സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെയും ചികിത്സിക്കാത്ത SiHy സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെയും ഉപരിതലത്തിൽ ശാഖിതമായ PMPC പോളിമർ ബ്രഷ് ഘടനകളുടെ ക്രോസ് സെക്ഷനുകൾ കാണിക്കുന്നു.രണ്ട് സാമ്പിളുകളുടെയും ഉപരിതലങ്ങൾ ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ AFM ഇമേജുകൾ ഉപയോഗിച്ച് കൂടുതൽ വിശകലനം ചെയ്തു, ഇത് STEM വിശകലനത്തിന്റെ ഫലങ്ങൾ കൂടുതൽ സ്ഥിരീകരിച്ചു (ചിത്രം 3c, d).ഒരുമിച്ച് എടുത്താൽ, ഈ ചിത്രങ്ങൾ 300-400 nm-ൽ PMPC ശാഖകളുള്ള പോളിമർ ബ്രഷ് ഘടനയുടെ ഏകദേശ ദൈർഘ്യം നൽകുന്നു, ഇത് AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ അളവുകൾ വ്യാഖ്യാനിക്കുന്നതിൽ നിർണായകമാണ്.ചിത്രങ്ങളിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ മറ്റൊരു പ്രധാന നിരീക്ഷണം, CL ബയോമിമെറ്റിക് മെറ്റീരിയലിന്റെ മൊത്തത്തിലുള്ള ഉപരിതല ഘടന SiHy സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് മെറ്റീരിയലിൽ നിന്ന് രൂപാന്തരപരമായി വ്യത്യസ്തമാണ് എന്നതാണ്.ഇൻഡന്റിങ് AFM പ്രോബുമായുള്ള മെക്കാനിക്കൽ ഇടപെടലിലും തുടർന്ന് അളന്ന മോഡുലസ് മൂല്യങ്ങളിലും അവയുടെ ഉപരിതല രൂപഘടനയിലെ ഈ വ്യത്യാസം പ്രകടമാകും.
(a) lehfilcon A CL, (b) SiHy സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് എന്നിവയുടെ ക്രോസ്-സെക്ഷണൽ STEM ചിത്രങ്ങൾ.സ്കെയിൽ ബാർ, 500 nm.lehfilcon A CL സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെയും (c) അടിസ്ഥാന SiHy സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെയും (d) (3 µm × 3 µm) ഉപരിതലത്തിന്റെ AFM ചിത്രങ്ങൾ.
ബയോ ഇൻസ്‌പൈർഡ് പോളിമറുകളും പോളിമർ ബ്രഷ് ഘടനകളും അന്തർലീനമായി മൃദുവാണ്, അവ വ്യാപകമായി പഠിക്കപ്പെടുകയും വിവിധ ബയോമെഡിക്കൽ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു74,75,76,77.അതിനാൽ, AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ രീതി ഉപയോഗിക്കേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്, അത് അവയുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളെ കൃത്യമായും വിശ്വസനീയമായും അളക്കാൻ കഴിയും.എന്നാൽ അതേ സമയം, വളരെ കുറഞ്ഞ ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസ്, ഉയർന്ന ദ്രാവക ഉള്ളടക്കം, ഉയർന്ന ഇലാസ്തികത തുടങ്ങിയ ഈ അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ തനതായ ഗുണങ്ങൾ, ഇൻഡന്റിങ് പ്രോബിന്റെ ശരിയായ മെറ്റീരിയൽ, ആകൃതി, ആകൃതി എന്നിവ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത് പലപ്പോഴും ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നു.വലിപ്പം.ഇൻഡന്റർ സാമ്പിളിന്റെ മൃദുവായ പ്രതലത്തിൽ തുളച്ചുകയറാതിരിക്കാൻ ഇത് പ്രധാനമാണ്, ഇത് ഉപരിതലവുമായും സമ്പർക്ക പ്രദേശവുമായുള്ള സമ്പർക്ക പോയിന്റ് നിർണ്ണയിക്കുന്നതിൽ പിശകുകളിലേക്ക് നയിക്കും.
ഇതിന്, അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് ബയോമിമെറ്റിക് മെറ്റീരിയലുകളുടെ (ലെഹ്ഫിൽകോൺ എ സിഎൽ) രൂപഘടനയെക്കുറിച്ചുള്ള സമഗ്രമായ ധാരണ അത്യാവശ്യമാണ്.ഇമേജിംഗ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് ലഭിച്ച ശാഖകളുള്ള പോളിമർ ബ്രഷുകളുടെ വലുപ്പത്തെയും ഘടനയെയും കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ ടെക്നിക്കുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഉപരിതലത്തിന്റെ മെക്കാനിക്കൽ സ്വഭാവത്തിന് അടിസ്ഥാനം നൽകുന്നു.മൈക്രോൺ വലിപ്പമുള്ള ഗോളാകൃതിയിലുള്ള കൊളോയ്ഡൽ പ്രോബുകൾക്ക് പകരം, 78, 79, 80 ബയോളജിക്കൽ സാമ്പിളുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുടെ ക്വാണ്ടിറ്റേറ്റീവ് മാപ്പിംഗിനായി പ്രത്യേകം രൂപകൽപ്പന ചെയ്ത 140 nm വ്യാസമുള്ള PFQNM-LC-A-CAL സിലിക്കൺ നൈട്രൈഡ് പ്രോബ് (ബ്രൂക്കർ) ഞങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുത്തു. , 81, 82, 83, 84 പരമ്പരാഗത കൊളോയ്ഡൽ പേടകങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ താരതമ്യേന മൂർച്ചയുള്ള പേടകങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള യുക്തി മെറ്റീരിയലിന്റെ ഘടനാപരമായ സവിശേഷതകളാൽ വിശദീകരിക്കാം.ചിത്രം 3a-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന CL lehfilcon A-യുടെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള ശാഖകളുള്ള പോളിമർ ബ്രഷുകളുമായി പ്രോബ് ടിപ്പ് വലുപ്പം (~140 nm) താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ, ഈ ബ്രഷ് ഘടനകളുമായി നേരിട്ട് ബന്ധപ്പെടാൻ പാകത്തിന് നുറുങ്ങ് വലുതാണെന്ന് നിഗമനം ചെയ്യാം. അവയിലൂടെ നുറുങ്ങ് തുളയ്ക്കാനുള്ള സാധ്യത കുറയ്ക്കുന്നു.ഈ പോയിന്റ് ചിത്രീകരിക്കുന്നതിന്, ചിത്രം 4-ൽ ലെഹ്ഫിൽകോൺ എ സിഎല്ലിന്റെ ഒരു STEM ചിത്രവും AFM പ്രോബിന്റെ ഇൻഡന്റിങ് ടിപ്പും (സ്കെയിലിലേക്ക് വരച്ചത്) ആണ്.
lehfilcon A CL-ന്റെ STEM ഇമേജും ഒരു ACM ഇൻഡന്റേഷൻ പ്രോബും (സ്കെയിലിലേക്ക് വരച്ചത്) കാണിക്കുന്ന സ്കീമാറ്റിക്.
കൂടാതെ, CP-AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ രീതി69,71 നിർമ്മിക്കുന്ന പോളിമർ ബ്രഷുകൾക്കായി മുമ്പ് റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തിട്ടുള്ള ഏതെങ്കിലും സ്റ്റിക്കി എക്സ്ട്രൂഷൻ ഇഫക്റ്റുകളുടെ അപകടസാധ്യത ഒഴിവാക്കാൻ 140 nm ന്റെ ടിപ്പ് വലുപ്പം ചെറുതാണ്.ഈ AFM നുറുങ്ങിന്റെ പ്രത്യേക കോൺ-സ്ഫെറിക്കൽ ആകൃതിയും താരതമ്യേന ചെറിയ വലിപ്പവും കാരണം (ചിത്രം 1), lehfilcon A CL നാനോഇൻഡന്റേഷൻ സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഫോഴ്‌സ് കർവിന്റെ സ്വഭാവം ഇൻഡന്റേഷൻ വേഗതയെയോ ലോഡിംഗ്/അൺലോഡിംഗ് വേഗതയെയോ ആശ്രയിക്കില്ലെന്ന് ഞങ്ങൾ അനുമാനിക്കുന്നു. .അതിനാൽ, ഇത് പോറോലാസ്റ്റിക് ഇഫക്റ്റുകളാൽ ബാധിക്കപ്പെടുന്നില്ല.ഈ സിദ്ധാന്തം പരിശോധിക്കുന്നതിനായി, lehfilcon A CL സാമ്പിളുകൾ PFQNM-LC-A-CAL പ്രോബ് ഉപയോഗിച്ച് ഒരു നിശ്ചിത പരമാവധി ശക്തിയിൽ ഇൻഡന്റ് ചെയ്തു, എന്നാൽ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത വേഗതകളിൽ, ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ടെൻസൈൽ, റിട്രാക്റ്റ് ഫോഴ്‌സ് കർവുകൾ ബലം (nN) പ്ലോട്ട് ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിച്ചു. വേർപിരിയലിൽ (µm) ചിത്രം 5a-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.ലോഡുചെയ്യുമ്പോഴും അൺലോഡുചെയ്യുമ്പോഴും ഉള്ള ഫോഴ്‌സ് കർവുകൾ പൂർണ്ണമായും ഓവർലാപ്പ് ചെയ്യുന്നുവെന്നത് വ്യക്തമാണ്, കൂടാതെ സീറോ ഇൻഡന്റേഷൻ ഡെപ്‌തിലെ ഫോഴ്‌സ് ഷിയർ ചിത്രത്തിൽ ഇൻഡന്റേഷൻ വേഗതയ്‌ക്കൊപ്പം വർദ്ധിക്കുന്നു എന്നതിന് വ്യക്തമായ തെളിവുകളൊന്നുമില്ല, ഇത് വ്യക്തിഗത ബ്രഷ് ഘടകങ്ങൾ ഒരു പോറോലാസ്റ്റിക് ഇഫക്റ്റ് ഇല്ലാതെ സ്വഭാവ സവിശേഷതകളാണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.നേരെമറിച്ച്, ഒരേ ഇൻഡന്റേഷൻ വേഗതയിൽ 45 µm വ്യാസമുള്ള AFM പ്രോബിന് ദ്രാവക നിലനിർത്തൽ ഇഫക്റ്റുകൾ (വിസ്കോസ് എക്സ്ട്രൂഷൻ, പോറോലാസ്റ്റിസിറ്റി ഇഫക്റ്റുകൾ) പ്രകടമാണ്, കൂടാതെ ചിത്രം 5 ബിയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ സ്ട്രെച്ച്, റിട്രാക്റ്റ് കർവുകൾക്കിടയിലുള്ള ഹിസ്റ്റെറിസിസ് ഹൈലൈറ്റ് ചെയ്യുന്നു.ഈ ഫലങ്ങൾ അനുമാനത്തെ പിന്തുണയ്ക്കുകയും 140 nm വ്യാസമുള്ള പേടകങ്ങൾ അത്തരം മൃദുവായ പ്രതലങ്ങളെ ചിത്രീകരിക്കുന്നതിനുള്ള നല്ല തിരഞ്ഞെടുപ്പാണെന്ന് നിർദ്ദേശിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
lehfilcon A CL ഇൻഡന്റേഷൻ ഫോഴ്സ് കർവുകൾ ACM ഉപയോഗിച്ച്;(a) രണ്ട് ലോഡിംഗ് നിരക്കിൽ 140 nm വ്യാസമുള്ള ഒരു അന്വേഷണം ഉപയോഗിച്ച്, ഉപരിതല ഇൻഡന്റേഷൻ സമയത്ത് ഒരു പോറോലാസ്റ്റിക് ഇഫക്റ്റിന്റെ അഭാവം പ്രകടമാക്കുന്നു;(ബി) 45 µm, 140 nm വ്യാസമുള്ള പേടകങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.ചെറിയ പേടകങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് വലിയ പേടകങ്ങൾക്കുള്ള വിസ്കോസ് എക്സ്ട്രൂഷന്റെയും പോറോലാസ്റ്റിറ്റിയുടെയും ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.
അൾട്രാസോഫ്റ്റ് പ്രതലങ്ങളെ ചിത്രീകരിക്കാൻ, AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ രീതികൾക്ക് പഠനത്തിൻ കീഴിലുള്ള മെറ്റീരിയലിന്റെ ഗുണവിശേഷതകൾ പഠിക്കുന്നതിനുള്ള മികച്ച അന്വേഷണം ഉണ്ടായിരിക്കണം.ടിപ്പിന്റെ ആകൃതിയും വലുപ്പവും കൂടാതെ, AFM ഡിറ്റക്ടർ സിസ്റ്റത്തിന്റെ സംവേദനക്ഷമത, ടെസ്റ്റ് പരിതസ്ഥിതിയിലെ ടിപ്പ് വ്യതിചലനത്തോടുള്ള സംവേദനക്ഷമത, കാന്റീലിവർ കാഠിന്യം എന്നിവ നാനോഇൻഡന്റേഷന്റെ കൃത്യതയും വിശ്വാസ്യതയും നിർണ്ണയിക്കുന്നതിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.അളവുകൾ.ഞങ്ങളുടെ AFM സിസ്റ്റത്തിന്, പൊസിഷൻ സെൻസിറ്റീവ് ഡിറ്റക്ടർ (PSD) കണ്ടെത്തലിന്റെ പരിധി ഏകദേശം 0.5 mV ആണ്, ഇത് പ്രീ-കാലിബ്രേറ്റഡ് സ്പ്രിംഗ് റേറ്റും PFQNM-LC-A-CAL പ്രോബിന്റെ കണക്കുകൂട്ടിയ ദ്രാവക ഡിഫ്ലെക്ഷൻ സെൻസിറ്റിവിറ്റിയും അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. സൈദ്ധാന്തിക ലോഡ് സെൻസിറ്റിവിറ്റി.0.1 pN-ൽ കുറവാണ്.അതിനാൽ, പെരിഫറൽ നോയ്‌സ് ഘടകമില്ലാതെ മിനിമം ഇൻഡന്റേഷൻ ഫോഴ്‌സ് ≤ 0.1 pN അളക്കാൻ ഈ രീതി അനുവദിക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, മെക്കാനിക്കൽ വൈബ്രേഷൻ, ഫ്ലൂയിഡ് ഡൈനാമിക്സ് തുടങ്ങിയ ഘടകങ്ങൾ കാരണം ഒരു AFM സിസ്റ്റത്തിന് പെരിഫറൽ നോയിസ് ഈ നിലയിലേക്ക് കുറയ്ക്കുന്നത് ഏതാണ്ട് അസാധ്യമാണ്.ഈ ഘടകങ്ങൾ AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ രീതിയുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള സംവേദനക്ഷമതയെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു, കൂടാതെ ഏകദേശം ≤ 10 pN-ന്റെ പശ്ചാത്തല ശബ്ദ സിഗ്നലിന് കാരണമാകുന്നു.ഉപരിതല സ്വഭാവരൂപീകരണത്തിനായി, lehfilcon A CL, SiHy സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് സാമ്പിളുകൾ SEM സ്വഭാവീകരണത്തിനായി 140 nm പ്രോബ് ഉപയോഗിച്ച് പൂർണ്ണമായും ജലാംശം ഉള്ള അവസ്ഥയിൽ ഇൻഡന്റ് ചെയ്തു, ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ഫോഴ്‌സ് കർവുകൾ ഫോഴ്‌സിനും (pN) മർദ്ദത്തിനും ഇടയിൽ സൂപ്പർഇമ്പോസ് ചെയ്‌തു.വേർതിരിക്കൽ പ്ലോട്ട് (µm) ചിത്രം 6a-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.SiHy ബേസ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, lehfilcon A CL ഫോഴ്‌സ് കർവ് ഫോർക്ക്ഡ് പോളിമർ ബ്രഷുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്ന ഘട്ടത്തിൽ ആരംഭിക്കുന്ന ഒരു പരിവർത്തന ഘട്ടം വ്യക്തമായി കാണിക്കുന്നു, ഒപ്പം അണ്ടർലൈയിംഗ് മെറ്റീരിയലുമായി ടിപ്പിന്റെ ചരിവ് അടയാളപ്പെടുത്തുന്ന സമ്പർക്കത്തിൽ മൂർച്ചയുള്ള മാറ്റത്തോടെ അവസാനിക്കുന്നു.ഫോഴ്‌സ് കർവിന്റെ ഈ ട്രാൻസിഷണൽ ഭാഗം ഉപരിതലത്തിലെ ശാഖിതമായ പോളിമർ ബ്രഷിന്റെ യഥാർത്ഥ ഇലാസ്റ്റിക് സ്വഭാവത്തെ എടുത്തുകാണിക്കുന്നു, ടെൻഷൻ കർവിനെ അടുത്ത് പിന്തുടരുന്ന കംപ്രഷൻ കർവ്, ബ്രഷ് ഘടനയും ബൾക്കി SiHy മെറ്റീരിയലും തമ്മിലുള്ള മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുടെ വ്യത്യാസവും ഇതിന് തെളിവാണ്.lefilcon താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ.പിസിഎസിന്റെ STEM ഇമേജിലെ ഒരു ശാഖിതമായ പോളിമർ ബ്രഷിന്റെ ശരാശരി നീളവും (ചിത്രം 3a) ചിത്രം 3a-യിലെ abscissa യ്‌ക്കൊപ്പം അതിന്റെ ഫോഴ്‌സ് കർവും വേർതിരിക്കുന്നു.6a കാണിക്കുന്നത് ഈ രീതിക്ക് അഗ്രഭാഗവും ശാഖിതമായ പോളിമറും ഉപരിതലത്തിന്റെ ഏറ്റവും മുകളിലേക്ക് എത്തുന്നു.ബ്രഷ് ഘടനകൾ തമ്മിലുള്ള സമ്പർക്കം.കൂടാതെ, ഫോഴ്‌സ് കർവുകളുടെ അടുത്ത ഓവർലാപ്പ് ദ്രാവക നിലനിർത്തൽ ഫലമൊന്നും സൂചിപ്പിക്കുന്നില്ല.ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, സൂചിക്കും സാമ്പിളിന്റെ ഉപരിതലത്തിനും ഇടയിൽ യാതൊരു ബീജസങ്കലനവുമില്ല.രണ്ട് സാമ്പിളുകൾക്കായുള്ള ഫോഴ്‌സ് കർവുകളുടെ മുകൾ ഭാഗങ്ങൾ ഓവർലാപ്പ് ചെയ്യുന്നു, ഇത് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുടെ സമാനതയെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു.
(a) lehfilcon A CL സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾക്കും SiHy സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾക്കുമുള്ള AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ ഫോഴ്‌സ് കർവുകൾ, (b) ബാക്ക്ഗ്രൗണ്ട് നോയ്‌സ് ത്രെഷോൾഡ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് കോൺടാക്റ്റ് പോയിന്റ് എസ്റ്റിമേഷൻ കാണിക്കുന്ന ഫോഴ്‌സ് കർവുകൾ.
ഫോഴ്‌സ് കർവിന്റെ സൂക്ഷ്മമായ വിശദാംശങ്ങൾ പഠിക്കുന്നതിനായി, ലെഹ്ഫിൽകോൺ A CL സാമ്പിളിന്റെ ടെൻഷൻ കർവ് ചിത്രം 6b-ൽ y-അക്ഷത്തിൽ പരമാവധി 50 pN ശക്തിയോടെ വീണ്ടും പ്ലോട്ട് ചെയ്യുന്നു.ഈ ഗ്രാഫ് യഥാർത്ഥ പശ്ചാത്തല ശബ്ദത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പ്രധാന വിവരങ്ങൾ നൽകുന്നു.ശബ്ദം ±10 pN പരിധിയിലാണ്, ഇത് കോൺടാക്റ്റ് പോയിന്റ് കൃത്യമായി നിർണ്ണയിക്കാനും ഇൻഡന്റേഷൻ ഡെപ്ത് കണക്കാക്കാനും ഉപയോഗിക്കുന്നു.സാഹിത്യത്തിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തതുപോലെ, മോഡുലസ്85 പോലെയുള്ള മെറ്റീരിയൽ പ്രോപ്പർട്ടികൾ കൃത്യമായി വിലയിരുത്തുന്നതിന് കോൺടാക്റ്റ് പോയിന്റുകളുടെ തിരിച്ചറിയൽ നിർണായകമാണ്.ഫോഴ്‌സ് കർവ് ഡാറ്റയുടെ ഓട്ടോമാറ്റിക് പ്രോസസ്സിംഗ് ഉൾപ്പെടുന്ന ഒരു സമീപനം, സോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകൾക്കായുള്ള ഡാറ്റ ഫിറ്റിംഗും ക്വാണ്ടിറ്റേറ്റീവ് അളവുകളും തമ്മിലുള്ള മെച്ചപ്പെട്ട ഫിറ്റ് കാണിക്കുന്നു86.ഈ സൃഷ്ടിയിൽ, ഞങ്ങളുടെ കോൺടാക്റ്റ് പോയിന്റുകൾ താരതമ്യേന ലളിതവും വസ്തുനിഷ്ഠവുമാണ്, പക്ഷേ അതിന് അതിന്റേതായ പരിമിതികളുണ്ട്.കോൺടാക്റ്റ് പോയിന്റ് നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനുള്ള ഞങ്ങളുടെ യാഥാസ്ഥിതിക സമീപനം, ചെറിയ ഇൻഡന്റേഷൻ ഡെപ്‌റ്റുകൾക്ക് (<100 nm) മോഡുലസ് മൂല്യങ്ങൾ ചെറുതായി കണക്കാക്കിയേക്കാം.അൽഗോരിതം അധിഷ്‌ഠിത ടച്ച്‌പോയിന്റ് കണ്ടെത്തലും ഓട്ടോമേറ്റഡ് ഡാറ്റ പ്രോസസ്സിംഗും ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഭാവിയിൽ ഞങ്ങളുടെ രീതി കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഈ പ്രവർത്തനത്തിന്റെ തുടർച്ചയായിരിക്കാം.അങ്ങനെ, ±10 pN എന്ന ക്രമത്തിലുള്ള അന്തർലീനമായ പശ്ചാത്തല ശബ്‌ദത്തിന്, ≥10 pN മൂല്യമുള്ള ചിത്രം 6b-ലെ x-അക്ഷത്തിലെ ആദ്യ ഡാറ്റാ പോയിന്റായി ഞങ്ങൾ കോൺടാക്റ്റ് പോയിന്റിനെ നിർവചിക്കുന്നു.തുടർന്ന്, 10 pN ന്റെ നോയിസ് ത്രെഷോൾഡിന് അനുസൃതമായി, ~0.27 µm ലെവലിലുള്ള ഒരു ലംബ രേഖ ഉപരിതലവുമായുള്ള സമ്പർക്ക ബിന്ദുവിനെ അടയാളപ്പെടുത്തുന്നു, അതിനുശേഷം ~270 nm ന്റെ ഇൻഡന്റേഷൻ ഡെപ്‌ത്ത് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് കണ്ടുമുട്ടുന്നത് വരെ സ്ട്രെച്ചിംഗ് കർവ് തുടരുന്നു.കൗതുകകരമെന്നു പറയട്ടെ, ഇമേജിംഗ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് അളന്ന ശാഖിത പോളിമർ ബ്രഷ് ഫീച്ചറുകളുടെ (300-400 nm) വലുപ്പത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, പശ്ചാത്തല ശബ്ദ പരിധി രീതി ഉപയോഗിച്ച് നിരീക്ഷിച്ച CL lehfilcon A സാമ്പിളിന്റെ ഇൻഡന്റേഷൻ ഡെപ്ത് ഏകദേശം 270 nm ആണ്, ഇത് വളരെ അടുത്താണ്. STEM ഉപയോഗിച്ചുള്ള അളക്കൽ വലുപ്പം.വളരെ മൃദുവും ഉയർന്ന ഇലാസ്റ്റിക് ശാഖകളുള്ളതുമായ പോളിമർ ബ്രഷ് ഘടനയുടെ ഇൻഡന്റേഷനായി AFM പ്രോബ് ടിപ്പിന്റെ ആകൃതിയുടെയും വലുപ്പത്തിന്റെയും അനുയോജ്യതയും പ്രയോഗക്ഷമതയും ഈ ഫലങ്ങൾ കൂടുതൽ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു.കോൺടാക്റ്റ് പോയിന്റുകൾ കൃത്യമായി ചൂണ്ടിക്കാണിക്കുന്നതിനുള്ള പരിധിയായി പശ്ചാത്തല ശബ്‌ദം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഞങ്ങളുടെ രീതിയെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നതിനുള്ള ശക്തമായ തെളിവുകളും ഈ ഡാറ്റ നൽകുന്നു.അതിനാൽ, ഗണിതശാസ്ത്ര മോഡലിംഗിൽ നിന്നും ഫോഴ്‌സ് കർവ് ഫിറ്റിംഗിൽ നിന്നും ലഭിക്കുന്ന ഏതെങ്കിലും അളവ് ഫലങ്ങൾ താരതമ്യേന കൃത്യമായിരിക്കണം.
AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ രീതികളുടെ അളവ് അളവുകൾ ഡാറ്റ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിനും തുടർന്നുള്ള വിശകലനത്തിനും ഉപയോഗിക്കുന്ന ഗണിതശാസ്ത്ര മോഡലുകളെ പൂർണ്ണമായും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.അതിനാൽ, ഒരു പ്രത്യേക മോഡൽ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിന് മുമ്പ് ഇൻഡന്റർ, മെറ്റീരിയൽ പ്രോപ്പർട്ടികൾ, അവരുടെ ഇടപെടലിന്റെ മെക്കാനിക്സ് തിരഞ്ഞെടുക്കൽ എന്നിവയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട എല്ലാ ഘടകങ്ങളും പരിഗണിക്കേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്.ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, SEM മൈക്രോഗ്രാഫുകൾ (ചിത്രം 1) ഉപയോഗിച്ച് ടിപ്പ് ജ്യാമിതി ശ്രദ്ധാപൂർവം ചിത്രീകരിച്ചു, ഫലങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, 140 nm വ്യാസമുള്ള AFM നാനോഇൻഡന്റിങ് പ്രോബ് ഹാർഡ് കോൺ, ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ടിപ്പ് ജ്യാമിതി എന്നിവ lehfilcon A CL79 സാമ്പിളുകൾ ചിത്രീകരിക്കുന്നതിനുള്ള നല്ലൊരു തിരഞ്ഞെടുപ്പാണ്. .സൂക്ഷ്മമായി വിലയിരുത്തേണ്ട മറ്റൊരു പ്രധാന ഘടകം പരിശോധിക്കപ്പെടുന്ന പോളിമർ മെറ്റീരിയലിന്റെ ഇലാസ്തികതയാണ്.നാനോഇൻഡന്റേഷന്റെ പ്രാരംഭ ഡാറ്റ (ചിത്രം 5 എ, 6 എ) ടെൻഷൻ, കംപ്രഷൻ കർവുകൾ ഓവർലാപ്പുചെയ്യുന്നതിന്റെ സവിശേഷതകൾ, അതായത് മെറ്റീരിയലിന്റെ പൂർണ്ണമായ ഇലാസ്റ്റിക് വീണ്ടെടുക്കൽ, കോൺടാക്റ്റുകളുടെ പൂർണ്ണമായും ഇലാസ്റ്റിക് സ്വഭാവം സ്ഥിരീകരിക്കേണ്ടത് വളരെ പ്രധാനമാണ്. .ഇതിനായി, 1 µm/s എന്ന ഇൻഡന്റേഷൻ നിരക്കിൽ lehfilcon A CL സാമ്പിളിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരേ സ്ഥലത്ത് തുടർച്ചയായി രണ്ട് ഇൻഡന്റേഷനുകൾ നടത്തി.തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ഫോഴ്‌സ് കർവ് ഡാറ്റ ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.7 കൂടാതെ, പ്രതീക്ഷിച്ചതുപോലെ, രണ്ട് പ്രിന്റുകളുടെ വികാസവും കംപ്രഷൻ കർവുകളും ഏതാണ്ട് സമാനമാണ്, ഇത് ശാഖിതമായ പോളിമർ ബ്രഷ് ഘടനയുടെ ഉയർന്ന ഇലാസ്തികത ഉയർത്തിക്കാട്ടുന്നു.
lehfilcon A CL ന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരേ സ്ഥലത്ത് രണ്ട് ഇൻഡന്റേഷൻ ഫോഴ്‌സ് കർവുകൾ ലെൻസ് ഉപരിതലത്തിന്റെ അനുയോജ്യമായ ഇലാസ്തികതയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
യഥാക്രമം പ്രോബ് ടിപ്പിന്റെയും lehfilcon A CL പ്രതലത്തിന്റെയും SEM, STEM ഇമേജുകളിൽ നിന്ന് ലഭിച്ച വിവരങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, കോൺ-സ്ഫിയർ മോഡൽ, AFM പ്രോബ് ടിപ്പും സോഫ്റ്റ് പോളിമർ മെറ്റീരിയലും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന്റെ ന്യായമായ ഗണിത പ്രതിനിധാനമാണ്.കൂടാതെ, ഈ കോൺ-സ്ഫിയർ മോഡലിന്, അച്ചടിച്ച മെറ്റീരിയലിന്റെ ഇലാസ്റ്റിക് ഗുണങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള അടിസ്ഥാന അനുമാനങ്ങൾ ഈ പുതിയ ബയോമിമെറ്റിക് മെറ്റീരിയലിന് ശരിയാണ്, ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസ് അളക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
ഇൻഡന്റേഷൻ പ്രോബ് പ്രോപ്പർട്ടികൾ (ആകൃതി, വലുപ്പം, സ്പ്രിംഗ് കാഠിന്യം), സംവേദനക്ഷമത (പശ്ചാത്തല ശബ്‌ദം, കോൺടാക്റ്റ് പോയിന്റ് എസ്റ്റിമേഷൻ), ഡാറ്റ ഫിറ്റിംഗ് മോഡലുകൾ (ക്വാണ്ടിറ്റേറ്റീവ് മോഡുലസ് അളവുകൾ) എന്നിവയുൾപ്പെടെ AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ രീതിയുടെയും അതിന്റെ ഘടകങ്ങളുടെയും സമഗ്രമായ വിലയിരുത്തലിന് ശേഷം, രീതി ഉപയോഗിച്ചു.ക്വാണ്ടിറ്റേറ്റീവ് ഫലങ്ങൾ പരിശോധിക്കുന്നതിന് വാണിജ്യപരമായി ലഭ്യമായ അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് സാമ്പിളുകളുടെ സ്വഭാവം.1 kPa ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസ് ഉള്ള ഒരു വാണിജ്യ പോളിഅക്രിലാമൈഡ് (PAAM) ഹൈഡ്രോജൽ 140 nm പ്രോബ് ഉപയോഗിച്ച് ജലാംശം ഉള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ പരീക്ഷിച്ചു.മൊഡ്യൂൾ പരിശോധനയുടെയും കണക്കുകൂട്ടലുകളുടെയും വിശദാംശങ്ങൾ സപ്ലിമെന്ററി വിവരങ്ങളിൽ നൽകിയിരിക്കുന്നു.അളന്ന ശരാശരി മോഡുലസ് 0.92 kPa ആണെന്നും, അറിയപ്പെടുന്ന മോഡുലസിൽ നിന്നുള്ള %RSD യും ശതമാനം (%) വ്യതിയാനവും 10%-ൽ കുറവാണെന്നും ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.അൾട്രാസോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ മോഡുലി അളക്കാൻ ഈ സൃഷ്ടിയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ രീതിയുടെ കൃത്യതയും പുനരുൽപാദനക്ഷമതയും ഈ ഫലങ്ങൾ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നു.lehfilcon A CL സാമ്പിളുകളുടെയും SiHy ബേസ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെയും പ്രതലങ്ങൾ അതേ AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ രീതി ഉപയോഗിച്ച് അൾട്രാസോഫ്റ്റ് പ്രതലത്തിന്റെ പ്രത്യക്ഷമായ കോൺടാക്റ്റ് മോഡുലസ് ഇൻഡന്റേഷൻ ഡെപ്‌തിന്റെ ഒരു ഫംഗ്‌ഷനായി പഠിക്കാൻ കൂടുതൽ സവിശേഷതകളാക്കി.ഇൻഡന്റേഷൻ ഫോഴ്‌സ് സെപ്പറേഷൻ കർവുകൾ ഓരോ തരത്തിലുമുള്ള മൂന്ന് മാതൃകകൾക്കായി (n = 3; ഒരു മാതൃകയ്ക്ക് ഒരു ഇൻഡന്റേഷൻ) 300 pN, 1 µm/s വേഗത, പൂർണ്ണ ജലാംശം എന്നിവയിൽ സൃഷ്ടിച്ചു.ഒരു കോൺ-സ്‌ഫിയർ മോഡൽ ഉപയോഗിച്ച് ഇൻഡന്റേഷൻ ഫോഴ്‌സ് ഷെയറിംഗ് കർവ് ഏകദേശം കണക്കാക്കി.ഇൻഡന്റേഷൻ ഡെപ്ത് അനുസരിച്ചുള്ള മോഡുലസ് ലഭിക്കുന്നതിന്, ഫോഴ്‌സ് കർവിന്റെ 40 nm വീതിയുള്ള ഭാഗം കോൺടാക്റ്റ് പോയിന്റിൽ നിന്ന് ആരംഭിക്കുന്ന 20 nm ന്റെ ഓരോ ഇൻക്രിമെന്റിലും സജ്ജീകരിച്ചു, കൂടാതെ ഫോഴ്‌സ് കർവിന്റെ ഓരോ ഘട്ടത്തിലും മോഡുലസിന്റെ മൂല്യങ്ങൾ അളക്കുന്നു.സ്പിൻ സൈ et al.കൊളോയ്ഡൽ എഎഫ്എം പ്രോബ് നാനോഇൻഡന്റേഷൻ ഉപയോഗിച്ചുള്ള പോളിമർ (P12MA) പോളിമർ ബ്രഷുകളുടെ മോഡുലസ് ഗ്രേഡിയന്റ് ചിത്രീകരിക്കാൻ സമാനമായ ഒരു സമീപനം ഉപയോഗിക്കുന്നു, അവ ഹെർട്സ് കോൺടാക്റ്റ് മോഡൽ ഉപയോഗിച്ചുള്ള ഡാറ്റയുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.ഈ സമീപനം ചിത്രം 8-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ പ്രത്യക്ഷമായ കോൺടാക്റ്റ് മോഡുലസ് (kPa) വേഴ്സസ് ഇൻഡന്റേഷൻ ഡെപ്ത് (nm) നൽകുന്നു, ഇത് പ്രത്യക്ഷമായ കോൺടാക്റ്റ് മോഡുലസ്/ഡെപ്ത് ഗ്രേഡിയന്റ് വ്യക്തമാക്കുന്നു.CL lehfilcon A സാമ്പിളിന്റെ കണക്കുകൂട്ടിയ ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസ് സാമ്പിളിന്റെ മുകളിലെ 100 nm ഉള്ളിൽ 2-3 kPa പരിധിയിലാണ്, അതിനപ്പുറം അത് ആഴത്തിനനുസരിച്ച് വർദ്ധിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു.മറുവശത്ത്, ഉപരിതലത്തിൽ ബ്രഷ് പോലെയുള്ള ഫിലിം ഇല്ലാതെ SiHy ബേസ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് പരിശോധിക്കുമ്പോൾ, 300 pN ശക്തിയിൽ നേടിയ പരമാവധി ഇൻഡന്റേഷൻ ഡെപ്ത് 50 nm-ൽ താഴെയാണ്, കൂടാതെ ഡാറ്റയിൽ നിന്ന് ലഭിച്ച മോഡുലസ് മൂല്യം ഏകദേശം 400 kPa ആണ്. , ബൾക്ക് മെറ്റീരിയലുകൾക്കായുള്ള യങ്ങിന്റെ മോഡുലസിന്റെ മൂല്യങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്നതാണ്.
മോഡുലസ് അളക്കാൻ കോൺ-സ്ഫിയർ ജ്യാമിതി ഉപയോഗിച്ച് AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ രീതി ഉപയോഗിച്ച് lehfilcon A CL, SiHy സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾക്കായുള്ള പ്രത്യക്ഷമായ കോൺടാക്റ്റ് മോഡുലസ് (kPa) വേഴ്സസ് ഇൻഡന്റേഷൻ ഡെപ്ത് (nm).
നോവൽ ബയോമിമെറ്റിക് ശാഖകളുള്ള പോളിമർ ബ്രഷ് ഘടനയുടെ ഏറ്റവും മുകൾഭാഗം ഇലാസ്തികതയുടെ (2-3 kPa) വളരെ കുറഞ്ഞ മോഡുലസ് കാണിക്കുന്നു.ഇത് STEM ഇമേജിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഫോർക്ക്ഡ് പോളിമർ ബ്രഷിന്റെ ഫ്രീ ഹാംഗിംഗ് അറ്റവുമായി പൊരുത്തപ്പെടും.CL ന്റെ പുറം അറ്റത്ത് ഒരു മോഡുലസ് ഗ്രേഡിയന്റിന്റെ ചില തെളിവുകൾ ഉണ്ടെങ്കിലും, പ്രധാന ഉയർന്ന മോഡുലസ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് കൂടുതൽ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, ഉപരിതലത്തിന്റെ മുകളിലെ 100 nm, ശാഖിതമായ പോളിമർ ബ്രഷിന്റെ മൊത്തം നീളത്തിന്റെ 20% ത്തിനുള്ളിലാണ്, അതിനാൽ ഈ ഇൻഡന്റേഷൻ ഡെപ്ത് ശ്രേണിയിലെ മോഡുലസിന്റെ അളന്ന മൂല്യങ്ങൾ താരതമ്യേന കൃത്യമാണെന്നും ശക്തമായി അല്ലെന്നും അനുമാനിക്കുന്നത് ന്യായമാണ്. താഴെയുള്ള വസ്തുവിന്റെ ഫലത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.
SiHy സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒട്ടിച്ച ശാഖിതമായ PMPC പോളിമർ ബ്രഷ് ഘടനകൾ അടങ്ങിയ ലെഹ്ഫിൽക്കൺ എ കോൺടാക്റ്റ് ലെൻസുകളുടെ തനതായ ബയോമിമെറ്റിക് ഡിസൈൻ കാരണം, പരമ്പരാഗത അളവെടുപ്പ് രീതികൾ ഉപയോഗിച്ച് അവയുടെ ഉപരിതല ഘടനകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളെ വിശ്വസനീയമായി ചിത്രീകരിക്കുന്നത് വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.ഉയർന്ന ജലാംശവും വളരെ ഉയർന്ന ഇലാസ്തികതയും ഉള്ള ലെഫിൽകോൺ എ പോലെയുള്ള അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകളെ കൃത്യമായി ചിത്രീകരിക്കുന്നതിനുള്ള വിപുലമായ AFM നാനോഇൻഡന്റേഷൻ രീതി ഞങ്ങൾ ഇവിടെ അവതരിപ്പിക്കുന്നു.ഈ രീതി ഒരു AFM പ്രോബിന്റെ ഉപയോഗത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്, അതിന്റെ നുറുങ്ങ് വലുപ്പവും ജ്യാമിതിയും മുദ്രണം ചെയ്യേണ്ട അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് ഉപരിതല സവിശേഷതകളുടെ ഘടനാപരമായ അളവുകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നതിന് ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം തിരഞ്ഞെടുത്തു.അന്വേഷണവും ഘടനയും തമ്മിലുള്ള അളവുകളുടെ ഈ സംയോജനം വർദ്ധിച്ച സംവേദനക്ഷമത നൽകുന്നു, പൊറോഇലാസ്റ്റിക് ഇഫക്റ്റുകൾ പരിഗണിക്കാതെ, ശാഖിതമായ പോളിമർ ബ്രഷ് മൂലകങ്ങളുടെ താഴ്ന്ന മോഡുലസും അന്തർലീനമായ ഇലാസ്റ്റിക് ഗുണങ്ങളും അളക്കാൻ ഞങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നു.ലെൻസ് ഉപരിതലത്തിന്റെ സവിശേഷതയായ അദ്വിതീയ ശാഖകളുള്ള പിഎംപിസി പോളിമർ ബ്രഷുകൾക്ക് വളരെ കുറഞ്ഞ ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസും (2 kPa വരെ) ജലീയ അന്തരീക്ഷത്തിൽ പരീക്ഷിക്കുമ്പോൾ വളരെ ഉയർന്ന ഇലാസ്തികതയും (ഏകദേശം 100%) ഉണ്ടെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിച്ചു.AFM നാനോഇൻഡന്റേഷന്റെ ഫലങ്ങൾ, ബയോമിമെറ്റിക് ലെൻസ് ഉപരിതലത്തിന്റെ പ്രത്യക്ഷമായ കോൺടാക്റ്റ് മോഡുലസ്/ഡെപ്ത് ഗ്രേഡിയന്റ് (30 kPa/200 nm) വിശേഷിപ്പിക്കാനും ഞങ്ങളെ അനുവദിച്ചു.ശാഖകളുള്ള പോളിമർ ബ്രഷുകളും SiHy സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റും തമ്മിലുള്ള മോഡുലസ് വ്യത്യാസമോ പോളിമർ ബ്രഷുകളുടെ ശാഖിതമായ ഘടന/സാന്ദ്രതയോ അവയുടെ സംയോജനമോ ഈ ഗ്രേഡിയന്റ് കാരണമാവാം.എന്നിരുന്നാലും, ഘടനയും ഗുണങ്ങളും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം പൂർണ്ണമായി മനസ്സിലാക്കാൻ കൂടുതൽ ആഴത്തിലുള്ള പഠനങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്, പ്രത്യേകിച്ച് മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളിൽ ബ്രഷ് ബ്രാഞ്ചിംഗിന്റെ പ്രഭാവം.മറ്റ് അൾട്രാ-സോഫ്റ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെയും മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങളുടെയും ഉപരിതലത്തിന്റെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളെ ചിത്രീകരിക്കാൻ സമാനമായ അളവുകൾ സഹായിക്കും.
നിലവിലെ പഠനസമയത്ത് ജനറേറ്റുചെയ്‌ത കൂടാതെ/അല്ലെങ്കിൽ വിശകലനം ചെയ്‌ത ഡാറ്റാസെറ്റുകൾ ന്യായമായ അഭ്യർത്ഥന പ്രകാരം ബന്ധപ്പെട്ട രചയിതാക്കളിൽ നിന്ന് ലഭ്യമാണ്.
Rahmati, M., Silva, EA, Reseland, JE, Hayward, K. and Haugen, HJ ബയോ മെറ്റീരിയലുകളുടെ ഉപരിതലത്തിന്റെ ഭൗതികവും രാസപരവുമായ ഗുണങ്ങളോടുള്ള ജൈവിക പ്രതികരണങ്ങൾ.രാസവസ്തു.സമൂഹം.എഡ്.49, 5178–5224 (2020).
ചെൻ, എഫ്എം, ലിയു, എക്സ്. ടിഷ്യൂ എഞ്ചിനീയറിംഗിനായുള്ള മനുഷ്യനിൽ നിന്നുള്ള ബയോ മെറ്റീരിയലുകളുടെ മെച്ചപ്പെടുത്തൽ.പ്രോഗ്രാമിംഗ്.പോളിമർ.ശാസ്ത്രം.53, 86 (2016).
സാഡ്‌ലർ, കെ. തുടങ്ങിയവർ.റീജനറേറ്റീവ് മെഡിസിനിലെ ബയോ മെറ്റീരിയലുകളുടെ രൂപകൽപ്പന, ക്ലിനിക്കൽ നടപ്പാക്കൽ, രോഗപ്രതിരോധ പ്രതികരണം.നാഷണൽ മാറ്റ് റവ. 1, 16040 (2016).
Oliver WK, Farr GM എന്നിവ ലോഡ്, ഡിസ്‌പ്ലേസ്‌മെന്റ് അളവുകൾ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ഇൻഡന്റേഷൻ പരീക്ഷണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് കാഠിന്യവും ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസും നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനുള്ള മെച്ചപ്പെട്ട രീതി.ജെ. അൽമ മേറ്റർ.സംഭരണ ​​ടാങ്ക്.7, 1564–1583 (2011).
വാലി, എസ്എം ഇൻഡന്റേഷൻ കാഠിന്യം പരിശോധനയുടെ ചരിത്രപരമായ ഉത്ഭവം.അൽമ മെറ്റർ.ശാസ്ത്രം.സാങ്കേതികവിദ്യകൾ.28, 1028–1044 (2012).
ബ്രോയ്റ്റ്മാൻ, ഇ. മാക്രോ-, മൈക്രോ-, നാനോ സ്കെയിൽ എന്നിവയിലെ ഇൻഡന്റേഷൻ കാഠിന്യം അളക്കൽ: ഒരു നിർണായക അവലോകനം.ഗോത്രം.റൈറ്റ്.65, 1–18 (2017).
കോഫ്മാൻ, ജെഡി, ക്ലാപ്പെരിച്, എസ്എം ഉപരിതല കണ്ടെത്തൽ പിശകുകൾ മൃദുവായ മെറ്റീരിയലുകളുടെ നാനോഇൻഡന്റേഷനിൽ മോഡുലസ് അമിതമായി കണക്കാക്കുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.ജെ മേച്ച.പെരുമാറ്റം.ബയോമെഡിക്കൽ സയൻസ്.അൽമ മെറ്റർ.2, 312–317 (2009).
കരിംസാഡെ എ., കോളൂർ എസ്എസ്ആർ, ആയതൊള്ളാഖി എംആർ, ബുഷ്റോവ എആർ, യഹ്യ എം.യു.പരീക്ഷണാത്മകവും കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ രീതികളും ഉപയോഗിച്ച് വൈവിധ്യമാർന്ന നാനോകംപോസിറ്റുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ സവിശേഷതകൾ നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനുള്ള നാനോഇൻഡന്റേഷൻ രീതിയുടെ വിലയിരുത്തൽ.ശാസ്ത്രം.വീട് 9, 15763 (2019).
Liu, K., VanLendingham, MR, Owart, TS ഇൻഡന്റേഷനും ഒപ്റ്റിമൈസേഷനും അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള വിപരീത പരിമിത മൂലക വിശകലനം വഴി സോഫ്റ്റ് വിസ്കോലാസ്റ്റിക് ജെല്ലുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ സ്വഭാവം.ജെ മേച്ച.പെരുമാറ്റം.ബയോമെഡിക്കൽ സയൻസ്.അൽമ മെറ്റർ.2, 355–363 (2009).
ആൻഡ്രൂസ് ജെഡബ്ല്യു, ബോവൻ ജെ, ചാനെലർ ഡി. അനുയോജ്യമായ അളവെടുപ്പ് സംവിധാനങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് വിസ്കോലാസ്റ്റിസിറ്റി നിർണയത്തിന്റെ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ.സോഫ്റ്റ് മാറ്റർ 9, 5581–5593 (2013).
ബ്രിസ്കോ, ബിജെ, ഫിയോറി, എൽ., പെല്ലില്ലോ, ഇ. പോളിമെറിക് പ്രതലങ്ങളുടെ നാനോഇൻഡന്റേഷൻ.ജെ. ഫിസിക്സ്.ഡി. ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന് അപേക്ഷിക്കുക.31, 2395 (1998).
Miyailovich AS, Tsin B., Fortunato D., Van Vliet KJ എന്നിവ ഷോക്ക് ഇൻഡന്റേഷൻ ഉപയോഗിച്ച് ഉയർന്ന ഇലാസ്റ്റിക് പോളിമറുകളുടെയും ബയോളജിക്കൽ ടിഷ്യൂകളുടെയും വിസ്കോലാസ്റ്റിക് മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുടെ സ്വഭാവം.ജേണൽ ഓഫ് ബയോ മെറ്റീരിയൽസ്.71, 388–397 (2018).
Perepelkin NV, Kovalev AE, Gorb SN, Borodich FM വിപുലീകൃത ബോറോഡിക്-ഗലനോവ് (ബിജി) രീതിയും ആഴത്തിലുള്ള ഇൻഡന്റേഷനും ഉപയോഗിച്ച് മൃദുവായ വസ്തുക്കളുടെ ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസിന്റെയും അഡീഷൻ പ്രവർത്തനത്തിന്റെയും വിലയിരുത്തൽ.രോമങ്ങൾ.അൽമ മെറ്റർ.129, 198–213 (2019).
ഷി, എക്സ്. തുടങ്ങിയവർ.സിലിക്കൺ ഹൈഡ്രോജൽ കോൺടാക്റ്റ് ലെൻസുകളുടെ ബയോമിമെറ്റിക് പോളിമെറിക് പ്രതലങ്ങളുടെ നാനോ സ്കെയിൽ രൂപഘടനയും മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളും.ലാങ്മുയർ 37, 13961–13967 (2021).