(Phys.org) -- Goud is niet per se kostbaar - althans niet als coating op atomic force microscope (AFM)-sondes.

JILA-onderzoekers ontdekten dat het verwijderen van de gouden coating van een AFM-sonde - tot nu toe als nuttig beschouwd - de krachtmetingen in een vloeistof aanzienlijk verbeterde, het medium dat de voorkeur heeft voor biofysische studies zoals het uitrekken van DNA of ontvouwende eiwitten. Zoals beschreven in Nano Letters, * het goud verwijderen van de duikplankvormige sonde, of uitkraging, met een kort chemisch bad verbeterde de precisie en stabiliteit van krachtmetingen ongeveer 10-voudig. De vooruitgang zal naar verwachting snel en breed ten goede komen aan de gebieden van biofysica en nanowetenschappen.

JILA is een gezamenlijk instituut van het National Institute of Standards and Technology (NIST) en de University of Colorado Boulder.

"Wat ik interessant vind aan dit experiment is dat het zo ongelooflijk eenvoudig is. Het duurt een minuut om het goud van een commerciële cantilever te halen en je krijgt een 10-voudige verbetering in krachtprecisie, " zegt NIST/JILA-natuurkundige Thomas Perkins.

Om krachten op moleculaire schaal te meten, de cantilever van een AFM hecht zich met zijn puntige uiteinde aan een molecuul en trekt; de resulterende doorbuiging van de cantilever wordt gemeten. De krachten bevinden zich in het rijk van piconewtons (pN), of biljoensten van een newton. Een eenheid van kracht, een Newton is ongeveer het gewicht van een kleine appel.

Cantilevers zijn meestal gemaakt van silicium of siliciumnitride en aan beide zijden bedekt met goud om licht te reflecteren. Perkins ontdekte dat de gouden coating een probleem was, terwijl zijn onderzoeksgroep het vouwen en ontvouwen van eiwitmoleculen onderzocht in perioden van seconden tot minuten. De groep verbeterde eerder de positiestabiliteit van de AFM** en heeft een gerelateerd patent, *** maar ontdekte toen dat de kracht dreef. "Het is contra-intuïtief, "zegt Perkins. "Iedereen heeft aangenomen dat je goud nodig had voor de verbeterde reflectiviteit, wanneer in feite, goud is duidelijk de dominante bron van krachtdrift op korte en lange tijdschalen."

"Goud vertoont een soort complexe elastische eigenschap bij zeer nauwkeurige metingen, Perkins legt uit. "Als je goud buigt, het kriebelt een beetje, als domme stopverf. Verder, de overlevering in het veld is dat goud kan barsten, het kan verouderen, en moleculen kunnen eraan binden - wat allemaal de mechanische eigenschappen ervan kan veranderen. Dit probleem is nog erger als je biologische experimenten in vloeistof doet."

AFM-krachtmetingen in vloeistof hadden doorgaans een precisie (foutbereik) van plus of min 5 tot 10 pN. Door de gouden JILA-onderzoekers te strippen, werd de fout 10 keer kleiner, tot ongeveer 0,5 pN voor metingen op zowel korte als lange tijdschalen. Onderzoekers kunnen nu nauwkeurig snelle processen meten, zoals eiwitten die 50 keer per seconde vouwen en ontvouwen, gedurende lange tijdsperioden van enkele minuten. aanzienlijk, de resultaten werden bereikt met in de handel verkrijgbare microscopen en cantilevers, zodat de praktische voordelen snel kunnen worden toegepast voor alle AFM-krachtmetingen en beeldvorming. AFM kan nu qua gevoeligheid concurreren met optische vallen en magnetische pincetten.