Bimodal atomic force microscopy
বাইমোডাল অ্যাটমিক ফোর্স মাইক্রোস্কোপি (বাইমোডাল এ. এফ. এম) একটি উন্নত পারমাণবিক শক্তি মাইক্রোস্কোপি কৌশল যা বস্তুগত বৈশিষ্ট্যগুলির উচ্চ-স্থানিক রেজোলিউশন মানচিত্র তৈরি করে। ভূসংস্থান, বিকৃতি, স্থিতিস্থাপক মডুলাস, সান্দ্রতা সহগ বা চৌম্বক ক্ষেত্রের মানচিত্র তৈরি করা যেতে পারে। বাইমোডাল এ. এফ. এম একটি বল মাইক্রোস্কোপ মাইক্রোক্যান্টিলিভারের দুটি আইগেনমোড (অনুরণন) একযোগে উত্তেজনা এবং সনাক্তকরণের উপর ভিত্তি করে। ইতিহাস সংখ্যাসূচক এবং তাত্ত্বিক বিবেচনার ফলে দ্বিমাত্রিক এ. এফ. এম-এর বিকাশ ঘটে। পদ্ধতিটি প্রাথমিকভাবে বায়ু পরিবেশে টপোগ্রাফিক বৈপরীত্য বাড়ানোর জন্য ভাবা হয়েছিল। পরবর্তী তিনটি অগ্রগতি যেমন ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক এবং চৌম্বকীয় মিথস্ক্রিয়ার মতো অ-টপোগ্রাফি বৈশিষ্ট্যগুলি সনাক্ত করার ক্ষমতা; তরল এবং অতি-উচ্চ ভ্যাকুয়ামে ইমেজিং এবং এর প্রকৃত পরিমাণগত বৈশিষ্ট্যগুলি আরও উন্নয়ন এবং প্রয়োগের জন্য পর্যায় নির্ধারণ করে। বিমোডাল এ. এফ. এম-এর নীতিগুলি নমুনার সাথে অগ্রভাগের মিথস্ক্রিয়া উত্তেজিত মোডগুলির প্রশস্ততা, পর্যায় পরিবর্তন এবং ফ্রিকোয়েন্সি অনুরণনকে পরিবর্তন করে। এই পরিবর্তনগুলি যন্ত্রের প্রতিক্রিয়া দ্বারা সনাক্ত এবং প্রক্রিয়াজাত করা হয়। বেশ কয়েকটি বৈশিষ্ট্য দ্বিমাত্রিক এ. এফ. এম-কে ন্যানোস্কেলে একটি অত্যন্ত শক্তিশালী পৃষ্ঠ বৈশিষ্ট্যকরণ পদ্ধতিতে পরিণত করে। (ক) মীমাংসা। পারমাণবিক, আণবিক বা ন্যানোস্কেল স্থানিক রেজোলিউশন প্রদর্শিত হয়েছিল। (ii) একযোগে। বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের মানচিত্র একই সময়ে তৈরি করা হয়। (গ) দক্ষতা। উপাদান সম্পত্তির মানচিত্র তৈরি করতে প্রতি পিক্সেলে সর্বোচ্চ চারটি ডেটা পয়েন্টের প্রয়োজন হয়। (iv) গতি। বিশ্লেষণাত্মক সমাধানগুলি পর্যবেক্ষণযোগ্যগুলিকে বস্তুগত বৈশিষ্ট্যের সঙ্গে যুক্ত করে। কনফিগারেশন এ. এফ. এম-এ, ফিডব্যাক লুপগুলি অগ্রভাগের দোলনের একটি নির্দিষ্ট মান পরামিতি রেখে অণুবীক্ষণ যন্ত্রের কার্যকারিতা নিয়ন্ত্রণ করে। যদি প্রধান প্রতিক্রিয়া লুপটি প্রশস্ততার সাথে কাজ করে, তবে এ. এফ. এম মোডকে প্রশস্ততা মড্যুলেশন (এ. এম) বলা হয়। যদি এটি ফ্রিকোয়েন্সি শিফটের সাথে কাজ করে তবে এ. এফ. এম মোডকে ফ্রিকোয়েন্সি মড্যুলেশন (এফ. এম) বলা হয়। বিমোডাল এ. এফ. এম বেশ কয়েকটি ফিডব্যাক লুপ দিয়ে পরিচালিত হতে পারে। এটি বিভিন্ন ধরনের দ্বিমাত্রিক বিন্যাসের জন্ম দেয়। কনফিগারেশনগুলিকে এএম-ওপেন লুপ, এএম-এফএম, এফএম-এফএম বলা হয়। উদাহরণস্বরূপ, বাইমোডাল এএম-এফএম মানে হল যে প্রথম মোডটি একটি প্রশস্ততা মড্যুলেশন লুপের সাথে পরিচালিত হয় এবং দ্বিতীয় মোডটি ফ্রিকোয়েন্সি মড্যুলেশন লুপের সাথে পরিচালিত হয়। সংবেদনশীলতা, সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাত বা জটিলতার দিক থেকে বিন্যাসগুলি সমতুল্য নাও হতে পারে। আসুন এএম-এফএম কনফিগারেশন বিবেচনা করা যাক। প্রথম মোডটি মুক্ত প্রশস্ততায় পৌঁছানোর জন্য উত্তেজিত (কোনও মিথস্ক্রিয়া নেই) এবং এর প্রশস্ততা এবং ফেজ শিফটের পরিবর্তনগুলি একটি লক-ইন পরিবর্ধক দ্বারা ট্র্যাক করা হয়। প্রধান ফিডব্যাক লুপ অগ্রভাগের উল্লম্ব অবস্থান (এএম) পরিবর্তন করে একটি নির্দিষ্ট নির্দিষ্ট বিন্দুতে প্রশস্ততা স্থির রাখে। একটি ন্যানোমেকানিকাল ম্যাপিং পরীক্ষায়, অবশ্যই 90° এর নিচে রাখতে হবে, অর্থাৎ, এ. এফ. এম বিকর্ষণ ব্যবস্থায় পরিচালিত হয়। একই সময়ে, একটি এফএম লুপ দ্বিতীয় আইগেনমোডে কাজ করে। একটি ফেজ-লক-লুপ দ্বিতীয় মোডের ফেজ শিফটকে 90° এ রেখে উত্তেজনার ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ করে। প্রশস্ততা ধ্রুবক বজায় রাখতে একটি অতিরিক্ত ফিডব্যাক লুপ ব্যবহার করা যেতে পারে। তত্ত্ব বাইমোডাল এ. এফ. এম অপারেশনের তত্ত্বটি বিভিন্ন দিককে অন্তর্ভুক্ত করে। এগুলির মধ্যে, একটি অবিচ্ছিন্ন ক্যান্টিলিভার রশ্মির অয়লার-বার্নৌলি সমীকরণকে উত্তেজিত মোডের সমীকরণ, অগ্রভাগে কাজ করা মিথস্ক্রিয়া শক্তির ধরণ, ডিমোডুলেশন পদ্ধতির তত্ত্ব বা সীমাবদ্ধ-আকারের প্রভাবগুলির প্রবর্তনের পরিপ্রেক্ষিতে প্রকাশ করার অনুমান। সংক্ষেপে, এ. এফ. এম-এর অগ্র স্থানচ্যুতি একটি বিন্দু-ভর মডেল দ্বারা আনুমানিক হয়, যেখানে,,,, এবং যথাক্রমে, ড্রাইভিং ফ্রিকোয়েন্সি, মুক্ত অনুরণন ফ্রিকোয়েন্সি, গুণমান ফ্যাক্টর, কঠোরতা, আই-থ মোডের চালিকা শক্তি, এবং টিপ-নমুনা মিথস্ক্রিয়া শক্তি। দ্বিমাত্রিক এ. এফ. এম-এ, অগ্রভাগের উল্লম্ব গতির (বিচ্যুতি) দুটি উপাদান রয়েছে, প্রতিটি মোডের জন্য একটি, স্থির, প্রথম এবং দ্বিতীয় মোড বিচ্যুতি সহ; এবং যথাক্রমে, মোড i-এর প্রশস্ততা, ফ্রিকোয়েন্সি এবং ফেজ শিফট। যে তত্ত্বটি বাইমোডাল এ. এফ. এম পর্যবেক্ষণযোগ্যগুলিকে বস্তুগত বৈশিষ্ট্যগুলিতে রূপান্তরিত করে তা উত্তেজিত মোডগুলির গতির সমীকরণে ভাইরাল এবং শক্তি অপচয় উপপাদ্য প্রয়োগের উপর ভিত্তি করে। নিম্নলিখিত সমীকরণগুলি উদ্ভূত হয়েছিল যেখানে এমন একটি সময় যেখানে উভয় মোডের দোলন পর্যায়ক্রমিক হয়; মোডের গুণগত মান অর্থাৎ বাইমোডাল এ. এফ. এম ক্রিয়াকলাপে যে কোনও জোড়া আইগেনমোড জড়িত থাকতে পারে। যাইহোক, পরীক্ষাগুলি সাধারণত প্রথম দুটি আইগেনমোডকে উত্তেজিত করে সঞ্চালিত হয়। বাইমোডাল এ. এফ. এম-এর তত্ত্বটি অণুবীক্ষণ যন্ত্রের পর্যবেক্ষণযোগ্য উপাদানগুলির সঙ্গে উপাদানগত বৈশিষ্ট্যগুলিকে যুক্ত করার জন্য বিশ্লেষণাত্মক অভিব্যক্তি প্রদান করে। উদাহরণস্বরূপ, একটি প্যারাবোলয়েড প্রোব (ব্যাসার্ধ) এবং রৈখিক ভিস্কোইলাস্টিক কেলভিন-ভয়েগ্ট মডেল দ্বারা প্রদত্ত একটি টিপ-নমুনা বলের জন্য, নমুনার কার্যকর স্থিতিস্থাপক মডুলাস, সংকোচনযোগ্যতার সান্দ্র সহগ, ক্ষতি স্পর্শক বা প্রতিবন্ধকতা সময় দ্বারা প্রকাশ করা হয়। স্থিতিস্থাপক মডুলাস উপরের সমীকরণ থেকে পাওয়া যায়। হ্যামাকার ধ্রুবক এবং ফেরোম্যাগনেটিক নমুনার চৌম্বকীয় পরামিতি নির্ধারণের জন্য অন্যান্য বিশ্লেষণাত্মক অভিব্যক্তি প্রস্তাব করা হয়েছিল। অ্যাপ্লিকেশন বিমোডাল এ. এফ. এম বিভিন্ন ধরনের পৃষ্ঠতল এবং ইন্টারফেস চিহ্নিত করতে প্রয়োগ করা হয়। কিছু প্রয়োগ স্থানিক রেজোলিউশন বাড়ানোর জন্য বাইমোডাল পর্যবেক্ষণযোগ্যগুলির সংবেদনশীলতাকে কাজে লাগায়। যাইহোক, দ্বিমাত্রিক এ. এফ. এম-এর সম্পূর্ণ ক্ষমতা বস্তুগত বৈশিষ্ট্যের পরিমাণগত মানচিত্রে দেখানো হয়েছে। বিভাগটি অর্জিত স্থানিক রেজোলিউশন, পারমাণবিক-স্কেল বা ন্যানোস্কেলের পরিপ্রেক্ষিতে বিভক্ত। পারমাণবিক এবং আণবিক-স্কেল রেজোলিউশন গ্রাফিন, অর্ধপরিবাহী পৃষ্ঠ এবং অধিশোষিত জৈব অণুগুলির পারমাণবিক-স্কেল ইমেজিং অতি উচ্চ-ভ্যাকুয়ামে প্রাপ্ত হয়েছিল। প্রোটিনের উপর গঠিত হাইড্রেশন স্তরগুলির অ্যাংস্ট্রম-রেজোলিউশন চিত্র এবং একটি ধাতব-জৈব কাঠামোর কাজ, বেগুনি ঝিল্লি এবং একটি লিপিড দ্বিস্তরের ইয়ং-এর মডুলাস মানচিত্র জলীয় দ্রবণে রিপোর্ট করা হয়েছিল। বস্তুগত সম্পত্তির প্রয়োগ বিমোডাল এ. এফ. এম ব্যাপকভাবে বস্তুগত বৈশিষ্ট্য, বিশেষত যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলির উচ্চ-স্থানিক রেজোলিউশনের মানচিত্র সরবরাহ করতে ব্যবহৃত হয়। পলিমার, ডিএনএ, প্রোটিন, প্রোটিন ফাইবার, লিপিড বা 2ডি উপকরণের স্থিতিস্থাপক এবং/অথবা ভিস্কোইলাস্টিক বৈশিষ্ট্যের মানচিত্র তৈরি করা হয়েছিল। স্ফটিক চৌম্বকীয় গার্নেট, ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক স্ট্রেন, সুপারপ্যারাম্যাগনেটিক কণা এবং উচ্চ ঘনত্বের ডিস্ক সহ অ-যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং মিথস্ক্রিয়াগুলিও ম্যাপ করা হয়েছিল। কোয়ান্টিটেটিভ প্রপার্টি ম্যাপিং-এর জন্য উত্তেজিত মোডগুলির বল ধ্রুবকগুলির ক্রমাঙ্কন প্রয়োজন। তথ্যসূত্র স্ক্যানিং প্রোব মাইক্রোস্কোপি আন্তঃআণবিক শক্তি বৈজ্ঞানিক কৌশল