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随着2013年blueDrive的引入，牛津仪器庇护研究率先在商用AFMs中使用光热激发狗万正网地址。由于已经安装了数百台blueDrive AFM系统，没有人比Asylum Research和我们的客户更了解光热激发的优势。
无论您的研究领域或行业可能是什么，blueDrive使所有敲击模式技术更简单，更稳定，更准确。本页描述了blueDrive光热激发、它的功能和好处。
从AFM专家那里获取信息轻拍模式是目前最常用的AFM成像模式。这是因为它提供了最高的分辨率，最快的结果，它对样品温和，它不仅可以测量地形，还可以测量样品的机械，电气和磁性。但并不是所有轻敲模式的实现都是相同的。Asylum的blueDrive激励技术使用激光直接激发悬臂共振，使轻敲模式更简单，更稳定，更定量。
蓝光驱动激光器(蓝色)和检测激光器(红色)放置在悬臂上的示意图。
这个动画展示了如何调制blueDrive激光导致悬臂偏转。
大多数原子力显微镜在悬臂梁附近放置一个压电，并用它来机械地驱动悬臂梁振荡，这是叩击模式所需的，这种技术被称为压电声激励。虽然这种方法通常为简化设计而受到青睐，但最终的响应却远非理想。压电振动整个AFM，激发耦合到悬臂响应的虚假机械共振，导致“峰林”。其后果远远超出了一个丑陋的悬臂曲调。压电激励使得轻敲模式更难设置，更难保持稳定的高分辨率成像，并且干扰了纳米机械和纳米电成像模式所需的悬臂振荡的定量分析。
Asylum的blueDrive光热激发技术用聚焦在悬臂基座上的激光取代了攻丝压电。它的功率被调制到所需的驱动频率，以光热方式激发悬臂振荡。因为它只与悬臂梁相互作用，所以没有激发其他共振。结果是一个非常干净和稳定的悬臂响应，几乎完全符合预测的理论响应，无论是在空气中还是在液体中。没有其他的轻敲模式实现可以比较。
将DOPC和DPPC比例为50:50的脂质双分子层沉积在云母上，并在Cypher S AFM上使用blueDrive光热激发和轻拍模式在水中成像。图像尺寸3µm。
原子力显微镜的最大优点之一是样品和过程可以在各种各样的环境中可视化。对于生物样品，这通常意味着在水或含水缓冲溶液中成像。但在液体中成像一直是攻丝模式AFM最具挑战性的用例之一。悬臂调谐不仅因“峰林”而变得复杂，而且难以实现和保持稳定的高分辨率成像。
在液体环境中使用blueDrive光热激励的好处是巨大的。blueDrive只直接激发悬臂梁，所以液体中的悬臂梁共振峰就像你在空气中看到的那样干净、清晰、容易调谐。不仅如此，即使液体被灌注或温度发生变化，这种反应也能保持几个小时的稳定。这使得保持稳定的高分辨率成像变得简单。
DNA分子在云母上，在缓冲液中。在木星XR上使用blueDrive敲击模式获得。图像尺寸:500纳米。
DNA分子在云母上，在缓冲液中。红色箭头表示DNA螺旋三圈之间的距离;绿色和金色箭头分别表示主槽和次槽。在Cypher ES上使用blueDrive敲击模式下获得。图像尺寸:65纳米。
捕捉纳米尺度的动态过程是很困难的，因为成像需要在很长一段时间内保持稳定，有时在包括温度变化和流体灌注在内的具有挑战性的条件下。与压电声激发产生的峰的移动森林不同，光热驱动响应随时间保持恒定，而不受流体体积和温度变化的影响。这样可以在整个实验过程中不间断成像，即使是在连续的流体灌注过程中，如下面的方解石螺钉位错实验所示。
研究电池材料和其他电化学过程是在液体体积变化等困难条件下进行实验的另一种情况。将blueDrive与电化学电池相结合，使AFM成为实时监测电化学驱动过程的宝贵工具。的示例原位在Cypher ES AFM上监测铜晶体生长。晶体首先在硫酸铜的酸性水溶液中沉积，然后通过改变金电极的电位来剥离。
小悬臂梁是高速AFM必不可少的。但是，使扫描速度更快和噪音更低的相同特性，即它们非常高的共振频率，也使它们更难以用压电激励驱动。曲调更有可能表现出严重的失真，并且随着时间的变化而变化，这使得设置和稳定的操作变得更加复杂。
相比之下，blueDrive光热激发在高频率下提供了干净、稳定的响应，使视频速率成像更加简单。在液体中，即使在灌注实验中，响应也随时间保持不变。这有助于实现大范围的视频速率AFM实验，例如下面的实验:生物分子反应、分子自组装和表面活性剂薄膜中的动力学。
最近开发了几种涉及动态模态的技术来映射弹性和粘弹性特性。虽然对于空气中的基本成像通常是足够的，但对于纳米力学制图来说，压电声激励是一个更大的问题。即使在空气中，具有压电声激励的悬臂梁响应也包含共振和非共振畸变。不够平坦的驱动响应使得很难评估悬臂梁响应的变化是由于样品特性还是驱动伪影。这可能会导致基于模型的定量分析结果出现错误，并产生跟踪不稳定性。然而，使用光热激励，悬臂梁响应具有几乎完美的共振峰，在其他方面是平坦的频率。因此，测量结果与理论预测更接近，从而减少了模量计算的不确定性，提高了精度。
多层聚合物复合材料的纳米力学图。弹性模量测量显示覆盖在地形图像上:聚对苯二甲酸乙二醇酯(绿色)、聚乙烯(蓝色)和乙烯醇(黄色)。在Cypher S上使用blueDrive在AM-FM粘弹性映射模式下获得。图像大小:9 μm。
弹性模量覆盖在由聚乙烯(最暗)、聚丙烯(基质)和聚苯乙烯(最亮)组成的聚合物共混样品的地形上。获得了在AM-FM粘弹性映射模式在木星XR上使用blueDrive图像尺寸:25 μm。
使用压电驱动(红色)和blueDrive(蓝色)的悬臂振幅稳定性随时间的比较。在Cypher AFM上进行2小时的实验。
稳定成像不仅对视频速率AFM和其他动态过程的例子很重要。如果悬臂振荡幅度随时间漂移，则可能发生尖端，样品或两者的损坏。不幸的是，这种漂移可以被成像反馈回路掩盖，直到已经发生损伤的地方。许多成像分辨率差或结果不一致的情况可能归因于使用压电激励的轻敲模式稳定性差。
如图所示，blueDrive提供的直接激励高度不受悬臂响应漂移的影响。当使用压电激励时，轻微的温度变化或流体体积的变化会导致振幅响应随时间变化。然而，即使在流体加热和流体灌注过程中，blueDrive也能保持振幅稳定，无需任何用户调整即可保持高质量的成像。
由于悬臂幅值在整个实验过程中保持稳定，成像力保持恒定，从而保持尖端锐度和样品完整性。成像在较长时间内是稳定的，不需要重新调整振幅设定值，如云母的原子分辨率数据和硅片表面粗糙度数据所示。
本应用说明侧重于演示blueDrive光热激发的主要优点的示例，例如简化控制，对尖端和样品温和的稳定操作，以及改进的纳米机械AFM测量的定量结果。
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blueDrive可在Cypher AFM家族和木星XR AFM平台上使用。它包含在所有Jupiter XR和Cypher VRS1250系统中，并且可以作为Cypher S和Cypher ES系统的新系统和现有系统的选项。
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