Desde a descoberta da clássica estrutura de dupla hélice do DNA por Watson e Crick na década de 1950, o DNA tornou-se o núcleo da pesquisa em ciências biológicas. O número e a disposição das quatro bases no DNA levam à diversidade genética, e sua estrutura espacial afeta a expressão gênica. Além da estrutura tradicional de dupla hélice do DNA, uma estrutura especial de quatro fitas de DNA chamada G-quadruplex foi descoberta em células humanas. G-quadruplex é uma estrutura de ordem superior formada pelo dobramento de DNA ou RNA rico em repetições em tandem de guanina (G). Os quadruplexos G são altamente abundantes em células que se dividem rapidamente, como as células cancerígenas. Portanto, os G-quadruplexes podem servir como alvos de medicamentos na pesquisa do câncer. Investigar a estrutura dos G-quadruplexes e seus modos de ligação com ligantes é de grande importância para o diagnóstico e tratamento de células cancerígenas. Elétron-elétron Dressonância dupla (DEER) A ressonância dupla elétron-elétron (DEER) usando ressonância paramagnética eletrônica dipolar pulsada (PDEPR) foi desenvolvida como uma ferramenta confiável e versátil para determinação de estrutura em biologia estrutural e química. DEER combinado com técnicas de rotulagem de rotação dirigida ao local (SDSL) pode fornecer informações de distância em nanoescala. No estudo de estruturas G-quadruplex, a tecnologia DEER combinada com SDSL pode diferenciar diferentes comprimentos de dímeros G-quadruplex e revelar os modos de ligação de ligantes G-quadruplex com dímeros. As técnicas de PDEPR podem distinguir diferentes comprimentos de dímeros G-quadruplex. O rótulo de spin usado para medições de distância em experimentos DEER é Cu(piridina)4. O complexo Cu(piridina)4 está covalentemente ligado a G-quadruplexes, e as interações dipolo-dipolo entre dois íons paramagnéticos Cu2+ no π- monômeros de quarteto G empilhados podem ser medidos. Isto permite o estudo da formação de dímeros. [Cu2+@A4] (TTLGGG) e [Cu2+@B4] (TLGGGG) são dois oligonucleotídeos com sequências diferentes. A Figura 1 e a Figura 2 mostram os resultados experimentais DEER de [Cu2+@A4]2 e [Cu2+@B4]2, respectivamente. A partir dos resultados DEER, a distância média entre Cu2+-Cu2+ íons individuais em [Cu2+@A4 ]2 dímero é dA = 2,55 nm. Os G-quadruplexes nas extremidades 3' dos G-quartetos formam dímeros G-quadruplex através do empilhamento cauda a cauda, e os eixos gz dos dois Cu2+ rótulos de spin no Os dímeros G-quadruplex estão dispostos em paralelo. Em comparação com os dímeros [Cu2+@A4]2 , a distância de empilhamento π em [Cu2 +@B4]2 é mais longo (dB-dA = 0,66 nm), confirmando a presença de um quarteto G adicional em cada monômero [Cu2+@B4], o que é consistente com a distância esperada. Portanto, as medições DEER podem diferenciar diferentes comprimentos de dímeros G-quadruplex. Figura 1 (A) Espectro EPR pulsado (linha preta) do [Cu2+@A4]2 dímero e sua simulação correspondente (linha vermelha) (34 GHz, 19 K); (B) Traços ...
Veja maisO Scanning Emicroscópio de elétrons M(SEM) é uma ferramenta importante para observar microescala morfologia e é amplamente utilizado em áreas como ciência dos materiais, biologia e ciência ambiental. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, o Ffield Emission Scanning Emicroscópio de elétrons M(FESEM ) surgiu. Comparado ao SEM tradicional, o FESEM oferece vantagens como maior resolução, maior profundidade de campo e maior estabilidade de sinal. Este artigo fornecerá uma introdução detalhada aos princípios, características e vantagens do FESEM em comparação ao SEM. Princípios do Microscópio Eletrônico de Varredura de Emissão de Campo (FESEM): 1. Fonte de elétrons: FESEM usa uma fonte de elétrons de emissão de campo em vez da fonte de elétrons simultânea usada em SEM. A fonte de elétrons de emissão de campo possui maior densidade de feixe de elétrons e melhor desempenho de foco, resultando em maior resolução. 2. Sistema Óptico Eletrônico: A FESEM emprega sistemas ópticos eletrônicos avançados, incluindo lentes eletromagnéticas e lentes eletrostáticas, para obter maior qualidade de imagem e estabilidade de sinal mais forte. 3. Preparação de amostras: A preparação de amostras para FESEM é relativamente simples, exigindo apenas um tratamento superficial suave para garantir a condutividade. 4. Detecção de sinal: O FESEM utiliza vários métodos de detecção de sinal, como elétrons secundários e retroespalhados , para obter informações ricas de amostra. Características do Microscópio Eletrônico de Varredura de Emissão de Campo (FESEM): 1. Alta Resolução: FESEM, com sua fonte de elétrons de emissão de campo e sistema óptico eletrônico avançado, oferece maior resolução, permitindo a observação de estruturas de amostras mais finas. 2. Grande Profundidade de Campo: O FESEM possui maior profundidade de campo, mantendo boa qualidade de imagem durante as observações e facilitando a observação de estruturas tridimensionais de amostras. 3. Forte estabilidade de sinal: FESEM exibe forte estabilidade de sinal, garantindo imagens estáveis durante longos períodos de observação. 4. Preparação Simples de Amostras: A preparação de amostras para FESEM é relativamente simples, reduzindo a dificuldade e o custo de preparação de amostras. 5. Detecção de Sinais Múltiplos: O FESEM pode utilizar vários métodos de detecção de sinais, fornecendo informações abundantes sobre amostras e oferecendo mais evidências para análise e pesquisa. Vantagens do Microscópio Eletrônico de Varredura de Emissão de Campo (FESEM) sobre SEM: 1. Resolução aprimorada: o FESEM oferece resolução mais alta, permitindo a observação de estruturas de amostras mais finas e expandindo as aplicações de observações em microescala . 2. Maior Profundidade de Campo: O FESEM possui maior profundidade de campo, facilitando a observação de estruturas tridimensionais de amostras e fornecendo resultados de observação mais realistas. 3. Estabilidade de sinal mais forte: FESEM exibe estabilidade de sinal mais forte,...
Veja maisOs humanos confiam nos seus sentidos para perceber o mundo, e estes instrumentos de análise microscópica ampliam a percepção humana. Todos estamos familiarizados com microscópios ópticos, mas estes microscópios, que funcionam com base na imagem de lentes, são limitados pelo limite de Abbe, onde a resolução é limitada a metade do comprimento de onda da luz utilizada. Portanto, a resolução dos microscópios ópticos está apenas no nível do micrômetro devido à limitação do comprimento de onda da luz. No entanto, os elétrons que se movem rapidamente têm dualidade onda-partícula e, como onda, uma característica importante dos elétrons é seu comprimento de onda. Com o aumento da tensão de aceleração, o comprimento de onda do elétron diminui. Utilizando tensões de aceleração mais altas, como 30 kV, é possível obter elétrons com comprimento de onda de aproximadamente 19 horas. Os microscópios eletrônicos são criados usando elétrons como "luz" e substituindo lentes magnéticas por lentes ópticas convencionais. Quando os elétrons interagem com uma amostra sólida, eles produzem uma série de informações relacionadas à amostra, incluindo força eletromotriz induzida, catodoluminescência, raios X característicos, elétrons retroespalhados, elétrons Auger, elétrons secundários, elétrons absorvidos, elétrons transmitidos, etc. utilizando essas informações, é possível obter informações estruturais em escala microscópica. As diferenças entre SEM e TEM SEM (microscópio eletrônico de varredura) e TEM (microscópio eletrônico de transmissão) são duas formas comuns de microscópios eletrônicos. SEM usa elétrons SEecondários (SE) e Back-elétrons Eespalhados (BSE) para captura imagens da amostra superfície, enquanto o TEM detecta elétrons transmitidos para gerar imagens de projeção através do interior da amostra. SEM varre a superfície da amostra com um feixe de elétrons focado e coleta os sinais gerados em cada ponto para construir uma imagem amplificada pixel por pixel. A bobina de varredura localizada abaixo da lente objetiva é usada para guiar o feixe com precisão através da superfície da amostra no plano X-Y. Dependendo da ampliação (até 2 milhões de vezes), o feixe varre um campo de visão que varia de alguns micrômetros a milímetros. Tensões de aceleração típicas para SEM variam de 1 kV a 30 kV, onde tensões de aceleração mais baixas fornecem um feixe mais suave, o que é útil para imagens de amostras isolantes e sensíveis ao feixe s. Os elétrons secundários são menos sensíveis aos números atômicos e mais adequados para observar a topografia da superfície, enquanto os elétrons retroespalhados produzem sinais mais altos para espécimess com números atômicos maiores, tornando-os adequados para imagens composicionais. TEM normalmente opera em tensões de aceleração entre 30 kV e 300 kV, que são muito mais altas do que as tensões usadas em instrumentos SEM, permitindo imagens de maior resolução. Os TEMs de aberração corrigida podem atingir resoluções espaciais abaixo de 1Å, per...
Veja maisO princípio de um Senlatamento Emicroscópio de elétrons M (SEM) envolve a emissão de um feixe de elétrons de um canhão de elétrons, que é acelerado por um campo elétrico. O feixe de elétrons varre a amostra linha por linha, excitando a amostra para produzir vários sinais físicos. Esses sinais são coletados por detectores e convertidos em sinais de vídeo em ordem sequencial e proporcional. Ao detectar um sinal específico, amplificar o sinal de vídeo e processar o sinal, uma imagem de digitalização refletindo as características da superfície da amostra é obtida na tela. Problemas comuns: 1. A natureza magnética de uma amostra afeta os testes SEM? a. Interferência de campo magnético: O feixe de elétrons no SEM é focado por lentes eletromagnéticas. Os elementos magnéticos na amostra podem gerar um campo magnético que interfere no caminho do feixe de elétrons, resultando em distorção da imagem ou resolução reduzida. b. Detecção de sinal: SEM forma imagens detectando Selétrons Eecondários, Back-S elétrons E espalhados e outros sinais resultantes da interação entre os elétrons e o espécime. Se a amostra contiver elementos magnéticos, esses elementos poderão afetar o espalhamento e a detecção de elétrons, o que pode afetar a qualidade da imagem e a precisão da análise de composição. c. Samostras Preparação: amostras contendo elementos magnéticos podem apresentar desafios durante a preparação, pois esses elementos podem aderir a outras superfícies magnéticas. Portanto, técnicas especiais de preparação de amostras podem ser necessárias para garantir a estabilidade e representatividade da amostra . d. Análise Composicional: Durante Eenergia Dispersive Spectrometro (EDS) análise, se o a amostra contém elementos magnéticos, seus campos magnéticos podem alterar o caminho dos raios X, afetando potencialmente a detecção de raios X. e. Efeitos de aquecimento: Em certos casos, a interação entre o feixe de elétrons e a amostra pode gerar calor. Se a amostra contiver elementos magnéticos, esse aquecimento poderá causar alterações magnéticas locais na amostra, o que pode afetar os resultados da análise SEM. 2. Quais são os efeitos das amostrasradioativas nos testes SEM? a. Samostra Estabilidade: Os processos de decaimento radioativo podem causar alterações na estrutura da amostra, afetando a estabilidade e a reprodutibilidade dos resultados da análise . b. Samostra Aquecimento: O decaimento radioativo pode gerar calor, levando ao aquecimento localizado ou geral da amostra, o que pode influenciar a microestrutura da o espécime e a interação com o feixe de elétrons. c. Interferência de sinal: Amostra radioativas podem emitir partículas alfa, partículas beta ou raios gama, que podem interferir nos detectores em SEM, resultando em aumento de ruído na imagem e degradação da qualidade da imagem. d. Acumulação de carga: Partículas carregadas emitidas por espécimesradioativos podem acumular cargas na superfície da amostra ou nas proximidades, o que pode afetar os elétrons fo...
Veja maisTemperatura Os requisitos de temperatura para microscópios Eelétrons M não são particularmente altos. Normalmente, temperaturas em torno de 26 graus Celsius no verão e 20 graus Celsius no inverno são aceitáveis para conforto e eficiência energética. No entanto, a taxa de mudança de temperatura é importante, sendo os requisitos comuns ≤0,5°C/3 minutos ou ≤0,5°C/5 minutos. Sistemas centrais de ar condicionado de boa qualidade geralmente podem atender a esses requisitos. Por exemplo, uma marca conhecida de ar condicionado split tem um ciclo de quatro minutos com flutuações de temperatura em torno de 1 grau Celsius. O uso de sistemas de ar condicionado de precisão geralmente não oferece benefícios significativos em termos de preço, custos de manutenção e aplicabilidade. Na prática, Hmicroscópios Eelétrons Mde alta precisão tendem a ser volumosos e ter maiores capacidades de calor. Contanto que a variação de temperatura dentro da sala não seja significativa, é improvável que pequenas flutuações em um curto período tenham um impacto perceptível. É importante evitar temperaturas excessivamente baixas na sala do microscópio eletrônico para evitar condensação e gotejamento de água nas tubulações de água de resfriamento, tubulações de nitrogênio líquido e frascos Dewar. Por exemplo, houve um caso em que uma placa de circuito espectroscópica antiquada colocada incorretamente sob um frasco Dewar de nitrogênio líquido foi danificada devido ao gotejamento de condensação. Em relação às salas de equipamentos auxiliares, como aquelas que abrigam tanques de circulação de água de resfriamento, compressores de ar, unidades de alimentação ininterrupta (UPS) e bombas de vácuo, é necessário calcular a capacidade necessária do sistema de ar condicionado com base na dissipação de calor fornecida nas especificações do equipamento. Se a temperatura na sala de equipamentos auxiliares for muito alta, isso pode reduzir a eficiência de resfriamento do tanque de água de resfriamento de circulação e aumentar o desvio térmico das lentes. Portanto, é recomendado manter a temperatura na sala de equipamentos auxiliares abaixo de 35 graus Celsius durante todo o ano. Humidade As amostras congeladas têm requisitos de alta umidade e alguns usuários preferem uma umidade relativa abaixo de 25%. No entanto, a umidade extremamente baixa pode causar descarga eletrostática. Para resolver isso, a máquina de preparação de fratura por congelamento pode ser movida para mais perto do microscópio eletrônico para minimizar o tempo de exposição de amostras congeladas, reduzindo assim os requisitos de umidade. Normalmente, a umidade relativa abaixo de 65% é suficiente para a sala do microscópio eletrônico, o que é um requisito relativamente baixo que a maioria dos sistemas de ar condicionado pode atender facilmente (assumindo que a porta da sala seja mantida fechada e o tempo para entrada e saída de pessoal seja minimizado). Se for um edifício recém-construído dentro de um ano, pode levar algum temp...
Veja maisComo é bem sabido, o equipamento eléctrico requer ligação à terra para protecção de segurança. O invólucro externo ou as peças metálicas expostas de vários dispositivos precisam ser diretamente conectados ao terra para garantir que, no caso de um curto-circuito ou vazamento, a tensão no invólucro ou nas peças metálicas expostas permaneça dentro de uma faixa segura para contato humano (o o padrão de segurança atual especifica uma tensão não superior a 24 V), garantindo assim a segurança pessoal. Os microscópios Meletrônicos não são exceção e também exigem aterramento por segurança. No caso de vazamento do sistema, é fornecido um caminho de descarga para garantir a segurança dos operadores ou do pessoal de manutenção. No entanto, há um requisito especial para microscópios Eelétrons M. O fio de aterramento do microscópio eletrônico serve como ponto de referência comum de "potencial zero" para vários subsistemas dentro do microscópio eletrônico (como detectores, amplificadores de processamento de sinal, controle de feixe de elétrons, etc.), e a tensão deve ser estável em potencial zero. Em teoria, o fio terra é um ponto de referência com tensão zero. Porém, na prática, quando há uma corrente no circuito de aterramento (essa corrente é geralmente chamada de corrente de fuga ou corrente de aterramento, que é a soma vetorial das correntes de fuga geradas por vários equipamentos elétricos), qualquer terminal de aterramento no aterramento o circuito terá uma tensão de terra (porque a resistência de aterramento de qualquer fio de aterramento, embora pequena, não pode ser zero, de acordo com a lei de Ohm V = IR, a tensão de terra V não será zero quando a corrente de fuga I for diferente de zero). Embora essa tensão de terra seja geralmente insignificante, para microscópios Eelétrons M que muitas vezes precisam ampliar imagens de dezenas de milhares a milhões de vezes, o o impacto resultante é muitas vezes significativo e não pode ser ignorado. A flutuação da tensão de terra causa diretamente artefatos semelhantes a campos magnéticos e interferência de vibração nas bordas verticais da imagem digitalizada e, em casos graves, pode causar trepidação da imagem. A solução para este problema é simples: configurar um circuito de aterramento dedicado especificamente para o microscópio eletrônico, conhecido como "loop de terra único". Isso elimina a interferência das correntes de fuga de outros dispositivos elétricos no mesmo circuito de alimentação para o microscópio Eelétron M. Observe que o corpo de aterramento, o fio de aterramento e o terminal de aterramento devem ser independentes e não conectados a nenhum corpo condutor para garantir a total independência do fio de aterramento. Os seguintes erros comuns devem ser evitados: 1) Não instalar um corpo de aterramento completamente independente, mas simplesmente colocar um fio de aterramento conectado a um corpo de aterramento comum. 2) Embora haja um corpo de aterramento separado, o fio terra ou terminal de aterram...
Veja maisPrimeiro, vamos discutir as causas das vibrações de baixa frequência. Testes repetidos mostraram que as vibrações de baixa frequência são causadas principalmente pelas ressonâncias do edifício. As especificações construtivas de edifícios industriais e civis são geralmente semelhantes em termos de altura do piso, profundidade, vão, secções de vigas e pilares, paredes, vigas de piso, lajes de jangadas, etc. características comuns podem ser identificadas. Aqui estão alguns padrões observados nas vibrações de edifícios: 1. Edifícios com plantas lineares ou pontiagudas tendem a exibir ressonâncias de baixa frequência maiores, enquanto aqueles com outras formas, como T, H, L, S ou U, têm ressonâncias menores. 2. Em edifícios com plantas baixas lineares, as vibrações ao longo do eixo longo são frequentemente mais pronunciadas do que aquelas ao longo do eixo curto. 3. No mesmo edifício, o primeiro andar sem subsolo normalmente sofre as menores vibrações. À medida que a altura do piso aumenta, as vibrações pioram. As vibrações no primeiro andar de um edifício com subsolo são semelhantes às do segundo andar, e as vibrações mais baixas são normalmente observadas no nível mais baixo do subsolo. 4. As vibrações verticais são geralmente maiores que as horizontais e são independentes do nível do piso. 5. Lajes de piso mais espessas resultam em diferenças menores entre vibrações verticais e horizontais. Na maioria dos casos, as vibrações verticais são maiores que as vibrações horizontais. 6. A menos que exista uma fonte de vibração significativa, as vibrações no mesmo piso de um edifício são geralmente consistentes. Isso se aplica a locais no meio de uma sala, bem como perto de paredes, colunas ou vigas suspensas. Porém, mesmo que as medições sejam realizadas no mesmo local, sem qualquer movimento e com intervalo de alguns minutos, os valores provavelmente serão diferentes. Agora que conhecemos as fontes e características das vibrações de baixa frequência, podemos tomar medidas de melhoria direcionadas e fazer avaliações avançadas das condições de vibração em determinados ambientes. Melhorar as vibrações de baixa frequência pode ser caro e, às vezes, não é viável devido a restrições ambientais. Assim, em aplicações práticas, muitas vezes é vantajoso escolher ou mudar para um local melhor para operar um laboratório de microscópio eletrônico. A seguir, vamos discutir o impacto das vibrações de baixa frequência e possíveis soluções. As vibrações abaixo de 20 Hz têm um efeito perturbador significativo nos microscópios eletrônicos, conforme ilustrado nas figuras a seguir. Imagem 1 Imagem 2 Imagem 1 e Imagem 2 foram tiradas pelo mesmo Scanning Eelétron Microscópio (ambos em 300kx ampliação). No entanto, devido à presença de interferência de vibração, a Imagem 1 tem irregularidades perceptíveis na direção horizontal (em segmentos) e a clareza e a resolução da imagem são significativamente reduzidas. Imagem 2é o resultado obtido da mesma amostra após eliminar a interfer...
Veja maisO ambiente de um laboratório de microscopia eletrônica não afeta diretamente o microscópio eletrônico em si, mas afeta a qualidade da imagem e o desempenho geral do microscópio. Durante a operação de um microscópio eletrônico, o fino feixe de elétrons precisa viajar em um ambiente de alto vácuo, cobrindo uma distância de 0,7 metros (para Senlatamento Eelétron Microscópioe) a mais de 2 metros (para transmissão TEelétrons Mmicroscópioe). Ao longo do caminho, fatores externos como campos magnéticos, vibrações do solo, ruído no ar e fluxos de ar podem fazer com que o feixe de elétrons se desvie do caminho pretendido, levando a uma degradação na qualidade da imagem. Portanto, requisitos específicos precisam ser atendidos para o ambiente circundante. A blindagem eletromagnética passiva de baixa frequência envolve principalmente dois métodos, que diferem no material de blindagem usado: um método usa materiais de alta permeabilidade (como aço, aço silício e ligas mu-metálicas), e o outro método usa materiais de alta condutividade(como cobre e alumínio). Embora os princípios de funcionamento destes dois métodos sejam diferentes, ambos conseguem uma redução eficaz dos campos magnéticos ambientais. A. O método de material de alta permeabilidade, também conhecido como método de desvio de circuito magnético, funciona encerrando um espaço finito (Região A) com materiais de alta permeabilidade. Quando a intensidade do campo magnético ambiental é Ho, a relutância magnética do material de alta permeabilidade é muito menor que a do ar (o aço Q195 comum tem uma permeabilidade de 4.000, o aço silício varia de 8.000 a 12.000, as ligas de metal mu têm uma permeabilidade de 24.000, enquanto o ar tem um valor aproximado de 1). Aplicando a lei de Ohm, quando Rs é muito menor que Ro, a intensidade do campo magnético dentro do espaço fechado (Região A) diminui para Hi, alcançando a desmagnetização (ver Figura 1 e Figura 2, onde Ri representa a relutância do ar dentro do espaço A, e Rs representa a relutância do material de blindagem). Dentro do material de blindagem, os domínios magnéticos sofrem vibração e dissipam energia magnética na forma de calor sob a ação do campo magnético. Como o aço silício e as ligas mu-metálicas apresentam anisotropia na permeabilidade e não podem ser martelados, dobrados ou soldados durante a construção (embora teoricamente, o tratamento térmico possa melhorar essas propriedades, é impraticável para grandes produtos fixos), seu desempenho eficaz é significativamente reduzido. No entanto, eles ainda podem ser usados para fins suplementares ou de reforço em certas áreas especiais sem martelar, dobrar ou soldar. Os materiais de alta permeabilidade são caros, por isso geralmente não são amplamente utilizados na blindagem de microscópios eletrônicos e são vistos apenas em algumas áreas específicas (como aberturas de portas, aberturas de guias de onda, etc.). A eficácia do método de desvio do circuito magnético está aproximadamente linearmente rel...
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