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Magnetic Alternating Current Imaging AFM


Kurzfassung

Verfahren mit einem Rasterkraftmikroskop zur räumlich aufgelösten Bestimmung von Nanopartikeln, welche in beziehungsweise auf eine Probe gebracht werden, und Messung der magnetischen Informationen der Nanopartikel, insbesondere der magnetischen AC-Suszeptibilität, wobei der Durchmesser der Nanopartikel im Bereich von 5 nm bis 50 nm liegt und diese magnetische Dipolmomente aufweisen, die eine externe magnetische Flussdichte verstärken oder abschwächen, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel und die Probe mit einem magnetischen Wechselfeld angeregt werden, so dass die gesamte Flussdichte in der Nähe der Nanopartikel verändert wird, die zu untersuchende Probe dreidimensional gerastert wird, mit der magnetischen Spitze des Rasterkraftmikroskops die Änderung der gesamten magnetischen Flussdichte unter Einfluss des magnetischen Wechselfeldes auf die Probe bestimmt wird, indem die Auslenkung der magnetischen Spitze gemessen wird, das anregende magnetische Wechselfeld eine Frequenz von 10 kHz bis 100 MHz aufweist und das Verfahren im Bereich der Raumtemperatur angewandt wird, was den Einsatz unter biologischen Bedingungen ermöglicht.


Hintergrund

Die Aufgabe dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Messung magnetischer Informationen für die Untersuchung biologischer Proben.

Der weltweite Markt für Mikroskope und Mikroskopiezubehör, zu dem die Rasterkraftmikroskopie gehört, weisen eine erhebliche Wachstumsrate von ca. zehn Prozent pro Jahr auf. Aufgrund der zunehmenden ökonomischen Bedeutung werden große Unternehmen auf die Technologie aufmerksam, um sich auf den Markt für Rasterkraftmikroskope zu etablieren.


Problemstellung

Um magnetische Wechselwirkungen mit dem Atomkraftmikroskop (AFM) zu messen, existieren bisher zwei Ansätze: die Magnetkraftmikroskopie (MFM) und die Rasterkraftmagnetmikroskopie (MRFM). Der Nachteil der MFM besteht darin, dass sie ausschließlich statische stabile Diplomente nutzt, da sich sonst die Wechselwirkungen während einer Messung herausmitteln würden. Die zu messenden Wechselwirkungen sind sehr klein. Um dennoch Messsignale zu erhalten, müssen die MRFM-Messungen im Vakuum und bei sehr tiefen Temperaturen durchgeführt werden. Zudem kann die MRFM nicht ohne statische externe Magnetfelder arbeiten. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu überwinden. Dabei handelt es sich um eine Weiterentwicklung innerhalb des Bereiches der Rasterkraftmikroskopie. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht im Rahmen der AFM eine mikroskopische Auflösung bis 25 Nanometer.


Lösung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem mittels Rasterkraftmikroskopie magnetische Informationen von einzelnen isolierten magnetischen Markern im nm-Bereich gemes-sen werden können. Das Verfahren wird zur räumlichen Trennung von markierten und unmarkierten Bereichen, zur Messung der magnetischen AC-Suszeptibilität der Marker und für die Bestimmung der Geometrie der Marker verwendet. Hierbei wird das gemessene Signal mittels eines Verstärkers weiterverarbeitet.

Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nanopartikel (Markern), welche in/auf eine Probe eingebracht sind, durch ein magnetisches Wechselfeld angeregt werden und sie dadurch eine magnetische Flussdichte erzeugen, die von der AC-Suszeptibilität der Marker und dem Wechselfeld abhängen. Es ändert sich dadurch die gesamte Flussdichte in der Nähe der Marker. Des Weiteren wird die zu untersuchende Probe zwei- bzw. dreidimensional gescannt und die Änderungen der magnetischen Flussdichte mittels der durch die magnetische Wechselwirkung angeregten Schwingung der AFM-Spitze mit einem Rasterkraftmikroskop gemessen (Signal). Erfindungsgemäß ist die Schwingung der AFM-Spitze bereits die Messinformation, wodurch kleinere Wechselwirkungen gemessen werden können.


Vorteile

  • höhere Auflösung
  • arbeitet ohne statisch externe Magnetfelder
  • lokale Messung der magnetischen Flussdichte
  • unter Normalbedingungen (Luft, Tempe-ratur, Flüssigkeit) funktionsfähig

Anwendungsbereiche

  • Medizin
  • Medizintechnik

Service

  • Verkauf
  • Lizenzierung
  • Entwicklungskooperation



Christian Tholen
+49 381 497474-38
c.tholen@pva-mv.de
www.pva-mv.de
Adresse
Gerhart-Hauptmann-Straße 23
18055 Rostock



Entwicklungsstand

Machbarkeit


Patentsituation

  • DE 10 2009 046 267 erteilt
  • WO 00 2011 051 119 anhängig

Stichworte

Magnetic Alternating Current Imaging, AFM, Mikroskopie, Magnetkraftmikroskopie, Rasterkraftmikroskopie, AC-Suszeptibilität, Magnetischews Wechselfeld,

Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsführerin)

c/o TransMIT GmbH
Kerkrader Straße 3
D-35394 Gießen