Biz tarifi dikkatli kontrol etmek için, verimli tartışmalar için Y. Yu M. Hempenius ve E. Benetti teşekkür, teknik destek için Şekil 1, C. padbergin ve K. Smit görüntü tasarımı M. Vlot. EK mali destek için Hollanda Bilimsel Araştırma Örgütü (NWO, TOP Grant 700.56.322, Stimulus ile makromoleküler Nanoteknoloji Duyarlı Polimerler) kabul eder. SdB mali Hollanda Bilimsel Araştırma Örgütü (NWO) tarafından desteklenen Maddenin üzerinde Temel araştırmalar Vakfı (FOM), tarafından desteklenmiştir.

NOT: Şekil 2 numune hazırlama prosedürünü göstermektedir. Polimer fırçaları silikon aşılanmış (Si) alt-tabakalar (yol (a)), altın kaplamalı substratlar, ve altın koloidal AFM probları (100 nm altın, (b), 10 mil Cr yapışma tabakası, yol olan silisyum üzerinde buharlaştırılmıştır) için (6 mikron çapında, yol (c)) yüzey tarafından atom-devret radikal polimerizasyonu (SI-ATRP) 24 başlatmıştır. AFM ölçümleri, dikey tarayıcı ve bir sıvı hücre meşgul, düşük gürültü kafa ile bir Multimode AFM üzerinde gerçekleştirilmiştir. 1. Numune Hazırlama <ol><li> Yüzey hazırlığı <ol><li> Silikon yüzeyler üzerinde başlatıcı biriktirme. <ol><li> Kloroform, sonra pirana çözeltisi ile silikon yüzeylerin temizlenmesi, daha sonra saflaştırılmış su, etanol ve kloroform ile yıkayın. </li><li> 50 ul (3-aminopropil) trietoksisilan ihtiva eden bir şişe etrafında bir desikatör içine kuru alt tabakalar yerleştirin. </li><li> Kurutucu zekâ tahliyeha döner kanatlı 15 dakika pompa ve sonradan kapatın. Buhar biriktirme / N O devam etmesine izin verin. </li><li> Bir Erlenmeyer şişesi içinde 40 ml toluen (degased) ve 40 ul trietilamin ihtiva eden bir çözelti hazırlayın. </li><li> Şişede substratlar yerleştirin ve damla damla 40 ul 2-bromo-2-metilpropionil ekleyin. Çözelti içinde oluşan tuz kristallerinin çökelmesini önlemek için, çözelti içinde alt tabakaların tutun. </li><li> 4 saat süre ile çözelti karıştırılır. </li><li> Etanol ve toluen ile alt-tabakaların durulayın. Daha sonra, polimerizasyon şişelere tabakaları yerleştirin. </li></ol></li><li> Altın yüzeylerde başlatıcı biriktirme <ol><li> Bir tek-tabakalı çözeltisi hazırlayın: 20 ml 2-bromo-2-metil-propionik asit 11- [11- (2-bromo-2-metil-propiyoniloksi) -undecyldisulfanyl] -undecyl ester çözülür kloroform (0.2 mM), gazı alındı. </li><li> Aktarım yaklaşık Daha önce Argon ile temizlendi bir küçük şişe içinde, 1.5 ml tek tabaka çözeltisi. </li><li> Kloroform ile altın kaplı yüzeylerin temizlenmesi vepiranha çözümü. Daha sonra, saflaştırılmış su, etanol ve kloroform ile yıkayın. </li><li> Tek tabaka çözeltisi içine temizlenmiş yüzeylerde daldırın ve şişeyi kapatın. Mağaza O / N karanlık bir yerde. </li><li> Çözücüler içine batırarak etanol ve kloroform ile altın kolloidal probları temizleyin. </li><li> Tek tabakalı çözeltisi içeren flakon içine kolloidal probları daldırın. Sıkıca kapatın ve karanlık bir yerde O / N tutmak. </li><li> Solüsyondan tabakaları çıkarın kloroform ve etanol ile yıkanır. Daha sonra, bir polimerizasyon başlatıcı, bir şişeye kaplanmış alt tabakaları aktarın. </li><li> , Tek tabakalı çözeltisinden kolloidal probları çıkarın kloroform ve etanol ile yıkayın. Daha sonra, polimerizasyon şişe içine ayrı ayrı prob aktarın. </li></ol></li></ol></li><li> Polimerizasyon <ol><li> PMMA SI-ATRP <ol><li> Arg ile başlatıcı kaplı yüzeylerde (Si ve altın her ikisi de) ve kolloidal sondalar içeren, şişeyi ve şişeleri Temizle30 dakika için üzerine. </li><li> ATRP ortamı içinde bir 10 g metil metakrilat (MMA) içinde çözündürülür (oranı ile 10 ml metanol / su karışımı 5: 1) ve 2 saat süre ile çözelti gaz boşaltılır. </li><li> 3 vakum-Ar, dolgu döngü 145 mg CuBr ve manyetik bir karıştırma çubuğu ile donatılmış bir şişe içine 320 mg 2,2-bipiridin ve deoxygenize ekleyin. </li><li> (Bakır ihtiva eden) bir şişeye gazı alınmış monomer çözeltisinin aktarın ve berrak kahverengi bir çözelti elde edilene kadar 15 dakika daha karıştırılır. </li><li> 2 ml şırınga bir iğne takın ve iğne ve şırınga ile argon 2-3 kez yıkayın. </li><li> Kolloid prob içeren, şırınga ile 1 ml polimerizasyon çözümü çekiniz ve küçük reaksiyon şişenin içine içeriğini enjekte. </li><li> Düz yüzeylerde içeren, şırınga ile kalan çözümü çekiniz ve reaksiyon şişenin içine içeriğini enjekte. Tamamen her örnek batığın için yeterli bir çözüm ekleyin. </li><li> Oda sıcaklığında 40 saat süre ile polimerizasyonun gerçekleştirilmesi. </li><li> TekrarPolimerizasyon çözeltiden numune hareket, çok sayıda devir etanol ve kloroform ile yıkanır. örnek boyama fırça varlığını gösterir. </li><li> Son olarak, bir azot akımı altında tabakaları kurutulur. </li><li> Bir nitrojen kutusunda düz alt tabakalar tutun. Mağaza polimer fırça toluen içinde sondalar değiştirilmiş. </li></ol></li><li> PNIPAM 10 SI-ATRP <ol><li> 30 dakika boyunca argon ile başlatıcı kaplı alt tabakaları (Si ve altın her ikisi de) ve kolloid probları içeren bir balon içinde ve küçük şişeler temizleyin. </li><li> ATRP ortamında (1.6 mi su ve 18 mi metanol) &#39;de 5,6 g N -isopropylacrylamide ve 320 ul PMDETA eritin ve 2 saat süre ile çözelti gaz boşaltılır. </li><li> Manyetik bir karıştırma çubuğu ile donatılmış bir şişe içine 76 mg CuBr ekleyin ve 3 vakum-Ar, dolgu döngü deoxygenize. </li><li> Bakır içeren bir şişeye gazı alınmış monomer çözeltisinin aktarın. Berrak yeşil bir çözelti elde edilene kadar 15 dakika daha karıştırılır. </li&gt; <li> 2 ml şırınga bir iğne takın ve iğne ve şırınga ile argon 2-3 kez yıkayın. </li><li> Kolloid prob içeren, şırınga ile 1 ml polimerizasyon çözümü çekiniz ve küçük reaksiyon şişenin içine içeriğini enjekte. Tüm problar için tekrarlayın. </li><li> Düz yüzeylerde içeren, şırınga ile kalan çözümü çekiniz ve reaksiyon balona içeriği enjekte. Tamamen her örnek batığın için yeterli bir çözüm ekleyin. </li><li> Oda sıcaklığında 2 saat süre ile polimerizasyonun gerçekleştirilmesi. </li><li> Polimerizasyon çözeltiden numune alın ve çok sayıda devir boyunca etanol ve su ile yıkanır. numunenin görünen renk fırça varlığını gösterir. </li><li> 0.1 M EDTA çözeltisi içine daldırın ve örnek çözüm O tutmak / N tüm bakır çıkarmak için. Saflaştırılmış su ve etanol ile yıkanır. </li><li> Bir nitrojen kutusunda düz alt tabakalar tutun. Saflaştırılmış su içinde PNIPAM fırça modifiye probları saklayın. </li></ol></li></ol></li><li> Fırça karakterizasyonu, Fourier Dönüşümü Kızılötesi (Şekil 3) NOT: Si alt tabaka üzerinde polimer fırçaları için altın substrat ve iletim FTIR modu polimer fırçaları için kullanın otlatma açı FTIR modu. Dikkatlice örnekleri kurulayın. Herhangi bir su ve kir çözücü dedektör ciddi hasara neden olabilir. <ol><li> Üretici tarafından sağlanan kılavuzuna göre başlatın. </li><li> Örnek ölçümü için aşağıdaki parametreleri ayarlayın: 900 ve 3.700 cm arasında dağılım -1 her ölçümde 4 cm -1 ve ortalama 32 taramaları bir çözünürlüğe sahip. </li><li> , Numune hazırlama için kullanılan protokole göre boş bir substrat temizleyin dikkatle kurulayın ve ölçüm odasına yerleştirin. </li><li> 4 saat boyunca vakum uygula. Sonraki, bir arka plan taramasını kaydedin. </li><li> Boş örnek çıkarın ve örnek odasındaki kuru polimer kaplı fırça örneği yerleştirin. </li><li> Sampl vakumu uygulayınE odası ve 5 saat boyunca bir örnek tarama her 30 dakikada bir kayıt. </li><li> Polimer fırça kimyasal kompozisyonu onaylamak için spektrumları tüm doruklarına belirleyin. (Sadece düz taban olan taramaları analiz.) </li></ol></li></ol> 2. AFM Ölçüm <ol><li> Polimerin fazlalığını ortadan kaldırmak ve bunu kurutmak için iyi bir çözücü ile durulayın, bir iğne ile dikkatlice PMMA fırça kaplı alt tabakayı kazıyıp. </li><li> AFM aracı haline örnekleri monte ve sıvı hücreye probu monte. </li><li> Konsolun ucundaki lazer hizalama. </li><li> Kameranın kullanımı ile, bir çizik yukarıdaki ucu hizalayın. </li><li> Yaklaşan ve bahşiş yapmadan önce, tarama boyutu 0 nm ayarlayın. Sonraki, yüzeye ucu meşgul. </li><li> &#39;Rampa modu&#39; gidin ve kuvvet mesafesi eğrileri vasıtasıyla sapma duyarlılığı belirler. Yazılım ve burulma yay sabiti o da uygulandığı gibi &#39;termal ayar&#39; kullanılarak normal yay sabiti kalibreWagner ve ark yöntemi kullanılarak konsol ön. 25 <ol><li> Yazılım (6.25 MHz) yüksek hızlı veri yakalama kullanarak 2 saniye havada konsolun burulma termal gürültü yakalayın. </li><li> Fourier Dönüşümü kullanarak güç spektral yoğunluğu (V 2 / Hz) içine termal gürültü dönüştürün. </li><li> Temel rezonans ve güç spektral yoğunluğu rezonans tepe ve taban gürültü içeren bir basit harmonik osilatör için denklem (eq. Ref 2. 25) kullanılarak havadaki konsolun kalite faktörünü belirler. </li><li> Sader&#39;den 26 yöntemini kullanarak adım 2.6.3 belirlenen konsol düzlem içi boyutlarını (uzunluk ve genişlik), yoğunluk ve çevresindeki ortam (hava) viskozite ve kalite faktörü, rezonans frekansı ile burulma yay sabiti hesaplanır. NOT: www.ampc.ms.unimelb.edu.au/afm/calibration.html: Biz John Sader&#39;e web sitesinde verilen aracı kullanılır. </li><li> Caeq konsolun burulma açısı sapması hassasiyetini lculate. 6 ve Ref 7. 25. </li><li> Kolloidin boyutunu, konsol ve eq kalınlığı kullanılarak yanal yay sabiti ve saptırma duyarlılığı içine burulma bahar sabiti ve saptırma duyarlılığını dönüştürün. Ref 8. 25. NOT: Dedektör sinyal artık aracılığıyla bir kuvvet haline dönüştürülebilir: kuvvet [N] yanal yay sabiti [N / m] * = yanal sapma duyarlılığı [m / V] * dedektör sinyali [V]. </li></ol></li><li> Mümkün olan en düşük saptırma set değerinde bir çizik de fırça görüntüleme kuru fırça fırça yüksekliğini ölçün. Yakalanan görüntünün satır taramaları fırça yüksekliği belirleyin. </li><li> Hafifçe bir şırınga ile yüzeye uygulayarak asetofenondan fırçayı solvat. Not: Çözücü buharlaştıktan numunenin rengi değişir. Bu kurutma işlemi, aşağıdaki sağlar. </li><li> AFM için örnek monte edin. Dikey lazer sinyali hizalama-1.0 V 0 V sapma ayar noktasını ayarlayın ve konsol ve yüzey meşgul. Not: yüzeyi ile temas halinde konsol verdikten sonra asetofenon ucu ve yüzey arasında bir kılcal köprü oluşturarak koloit fırça içine hareket eder. </li><li> 40 um tarama boyutunu ayarlayın 1 yavaş tarama eksenleri ve set görüntü en boy oranını devre dışı bırakın: 4. Yüksekliği ve sürtünme görüntü kanalları (iz ve retrace ikisi) kaydediniz. </li><li> Görüntüler yakalanır zaman konsol çekme. </li><li> PNIPAM fırça solvatı, PNIPAM fırça kaplı bir yüzey üzerindeki bir damla su uygulanır. </li><li> Karışmayan sistemi oluşturmak için solvatlanabilir PNIPAM yüzeyi ile PMMA yüzey yerine hızlı bir şekilde başını kaldırıp. Kolloidal sonda üzerinde PMMA fırça asetofenonun buharlaşmasını önlemek için, yüzeylerin alışverişi yaparken hızlı olun. </li><li> Daha önce aynı parametrelerle ucu ve yüzey ve kayıt görüntüleri Engage. </li></ol>

<ol>
	<li>Lee, S., Spencer, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Materials+science+-+Sweet,+hairy,+soft,+and+slippery.">Materials science - Sweet, hairy, soft, and slippery.</a> Science. 319, 575-576 (2008).</li><li>Milner, S. T., Witten, T. A., Cates, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+of+the+Grafted+Polymer+Brush.">Theory of the Grafted Polymer Brush.</a> Macromolecules. 21, 2610-2619 (1988).</li><li>Klein, J., Kumacheva, E., Mahalu, D., Perahia, D., Fetters, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduction+of+Frictional+Forces+between+Solid-Surfaces+Bearing+Polymer+Brushes.">Reduction of Frictional Forces between Solid-Surfaces Bearing Polymer Brushes.</a> Nature. 370, 634-636 (1994).</li><li>Raviv, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lubrication+by+charged+polymers.">Lubrication by charged polymers.</a> Nature. 425, 163-165 (2003).</li><li>Moro, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+grafting+of+artificial+joints+with+a+biocompatible+polymer+for+preventing+periprosthetic+osteolysis.">Surface grafting of artificial joints with a biocompatible polymer for preventing periprosthetic osteolysis.</a> Nat Mater. 3, 829-836 (2004).</li><li>Bureau, L., Leger, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sliding+friction+at+a+rubber/brush+interface.">Sliding friction at a rubber/brush interface.</a> Langmuir. 20, 4523-4529 (2004).</li><li>Muller, M. T., Yan, X. P., Lee, S. W., Perry, S. S., Spencer, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lubrication+properties+of+a+brushlike+copolymer+as+a+function+of+the+amount+of+solvent+absorbed+within+the+brush.">Lubrication properties of a brushlike copolymer as a function of the amount of solvent absorbed within the brush.</a> Macromolecules. 38, 5706-5713 (2005).</li><li>Kobayashi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Friction+behavior+of+high-density+poly(2-methacryloyloxyethyl+phosphorylcholine)+brush+in+aqueous+media.">Friction behavior of high-density poly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) brush in aqueous media.</a> Soft Matter. 3, 740-746 (2007).</li><li>Zappone, B., Ruths, M., Greene, G. W., Jay, G. D., Israelachvili, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption,+lubrication,+and+wear+of+lubricin+on+model+surfaces:+Polymer+brush-like+behavior+of+a+glycoprotein.">Adsorption, lubrication, and wear of lubricin on model surfaces: Polymer brush-like behavior of a glycoprotein.</a> Biophys J. 92, 1693-1708 (2007).</li><li>Sui, X. F., Zapotoczny, S., Benetti, E. M., Schon, P., Vancso, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+and+molecular+engineering+of+surface-grafted+polymer+brushes+across+the+length+scales+by+atomic+force+microscopy.">Characterization and molecular engineering of surface-grafted polymer brushes across the length scales by atomic force microscopy.</a> J Mater Chem. 20, 4981-4993 (2010).</li><li>Li, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Covalently+Cross-Linked+Hydrogel+Brushes+with+Tunable+Interfacial+and+Bulk+Properties.">Covalently Cross-Linked Hydrogel Brushes with Tunable Interfacial and Bulk Properties.</a> Macromolecules. 44, 5344-5351 (2011).</li><li>Wang, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanomechanical+and+tribological+characterization+of+the+MPC+phospholipid+polymer+photografted+onto+rough+polyethylene+implants.">Nanomechanical and tribological characterization of the MPC phospholipid polymer photografted onto rough polyethylene implants.</a> Colloid Surface B. 108, 285-294 (2013).</li><li>Yoshizawa, H., Chen, Y. -. L., Israelachvili, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fundemental+mechanisms+of+interfacial+friction.+1.+Relation+between+adhesion+and+friction.">Fundemental mechanisms of interfacial friction. 1. Relation between adhesion and friction.</a> J. Phys. Chem. 97, 4128-4140 (1993).</li><li>Maeda, N., Chen, N. H., Tirrell, M., Israelachvili, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adhesion+and+friction+mechanisms+of+polymer-on-polymer+surfaces.">Adhesion and friction mechanisms of polymer-on-polymer surfaces.</a> Science. 297, 379-382 (2002).</li><li>Klein, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shear,+friction,+and+lubrication+forces+between+polymer-bearing+surfaces.">Shear, friction, and lubrication forces between polymer-bearing surfaces.</a> Annu Rev Mater Sci. 26, 581-612 (1996).</li><li>Leger, L., Raphael, E., Hervet, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-anchored+polymer+chains:+Their+role+in+adhesion+and+friction.">Surface-anchored polymer chains: Their role in adhesion and friction.</a> Adv Polym Sci. 138, 185-225 (1999).</li><li>Binder, K., Kreer, T., Milchev, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer+brushes+under+flow+and+in+other+out-of-equilibrium+conditions.">Polymer brushes under flow and in other out-of-equilibrium conditions.</a> Soft Matter. 7, 7159-7172 (2011).</li><li>Galuschko, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frictional+Forces+between+Strongly+Compressed,+Nonentangled+Polymer+Brushes:+Molecular+Dynamics+Simulations+and+Scaling+Theory.">Frictional Forces between Strongly Compressed, Nonentangled Polymer Brushes: Molecular Dynamics Simulations and Scaling Theory.</a> Langmuir. 26, 6418-6429 (2010).</li><li>Spirin, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer-brush+lubrication+in+the+limit+of+strong+compression.">Polymer-brush lubrication in the limit of strong compression.</a> Eur Phys J E. 33, 307-311 (2010).</li><li>Schorr, P. A., Kwan, T. C. B., Kilbey, S. M., Shaqfeh, E. S. G., Tirrell, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shear+forces+between+tethered+polymer+chains+as+a+function+of+compression,+sliding+velocity,+and+solvent+quality.">Shear forces between tethered polymer chains as a function of compression, sliding velocity, and solvent quality.</a> Macromolecules. 36, 389-398 (2003).</li><li>Drummond, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric-Field-Induced+Friction+Reduction+and+Control.">Electric-Field-Induced Friction Reduction and Control.</a> Phys Rev Lett. 109, 154302 (2012).</li><li>Beer, S., Kutnyanszky, E., Sch&#246;n, P. M., Vancso, G. J., M&#252;ser, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent-induced+immiscibility+of+polymer+brushes+eliminates+dissipation+channels.">Solvent-induced immiscibility of polymer brushes eliminates dissipation channels.</a> Nat. Commun. 5, 3781 (2014).</li><li>Wong, T. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioinspired+self-repairing+slippery+surfaces+with+pressure-stable+omniphobicity.">Bioinspired self-repairing slippery surfaces with pressure-stable omniphobicity.</a> Nature. 477, 443-447 (2011).</li><li>Matyjaszewski, K., Xia, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atom+transfer+radical+polymerization.">Atom transfer radical polymerization.</a> Chem Rev. 101, 2921-2990 (2001).</li><li>Wagner, K., Cheng, P., Vezenov, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noncontact+Method+for+Calibration+of+Lateral+Forces+in+Scanning+Force+Microscopy.">Noncontact Method for Calibration of Lateral Forces in Scanning Force Microscopy.</a> Langmuir. 27, 4635-4644 (2011).</li><li>Green, C. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Normal+and+torsional+spring+constants+of+atomic+force+microscope+cantilevers.">Normal and torsional spring constants of atomic force microscope cantilevers.</a> Rev. Sci. Instrum. 75, 1988-1996 (2004).</li><li>Vyas, M. K., Schneider, K., Nandan, B., Stamm, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Switching+of+friction+by+binary+polymer+brushes.">Switching of friction by binary polymer brushes.</a> Soft Matter. 4, 1024-1032 (2008).</li><li>Persson, B. N. J., Albohr, O., Tartaglino, U., Volokitin, A. I., Tosatti, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+nature+of+surface+roughness+with+application+to+contact+mechanics,+sealing,+rubber+friction+and+adhesion.">On the nature of surface roughness with application to contact mechanics, sealing, rubber friction and adhesion.</a> J Phys-Condens Mat. 17, R1-R62 (2005).</li><li>Beer, S., M&#252;ser, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alternative+dissipation+mechanisms+and+the+effect+of+the+solvent+in+friction+between+polymer+brushes+on+rough+surfaces.">Alternative dissipation mechanisms and the effect of the solvent in friction between polymer brushes on rough surfaces.</a> Soft Matter. 9, 7234-7241 (2013).</li><li>Persson, B. N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Theory+of+rubber+friction+and+contact+mechanics.">Theory of rubber friction and contact mechanics.</a> J Chem Phys. 115, 3840-3861 (2001).</li><li>Briels, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+forces+in+flowing+soft+matter.">Transient forces in flowing soft matter.</a> Soft Matter. 5, 4401-4411 (2009).</li><li>Chen, M., Briscoe, W. H., Armes, S. P., Klein, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lubrication+at+Physiological+Pressures+by+Polyzwitterionic+Brushes.">Lubrication at Physiological Pressures by Polyzwitterionic Brushes.</a> Science. 323, 1698-1701 (2009).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Sunulan sonuçlar, sürtünme, tek tek çözülmüş fırçaların karışmayan sistemleri için, güçlü bir şekilde, aynı solvatlanmış fırça iki geleneksel karışan sistemleri ile karşılaştırıldığında düşük olduğunu göstermektedir. İki fırça farklı çözücülerin tercih absorbans elimine edilir kenetlenme fırçaları ve polimer fırça sürtünme aşınma ve yayılımı dolayısıyla önemli bir kaynak önler. Bu çözümler, bu nedenle sürtünme fırça spesifik etkileşimler 27 tarafından belirlenecektir hidrofobik fırçalar, kuru hidrofilik kaymasını temelden farklıdır. Aslında, çözücüler olmadan PNIPAM (daraltılmış yüksekliği 166 nm) ile PMMA kesilmesi üzerine, sürtünme% 50 daha yüksek olan PMMA (daraltılmış yüksekliği 236 m) ile PMMA kuru göre bulundu. Zaten &#39;Protokolü&#39; bölümünde notlarında kısa bir süre işaret ettiği gibi, yaparken akılda tutulması gereken önemli noktalardan bir çift vardırBu özel deney: İlk olarak, asetofenon, daha iyi bir çözücü olan su daha PNIPAM içindir. Böylece, bakım asetofenon bol su ile PNIPAM fırça ıslatılarak PNIPAM fırça girmek etmemesine dikkat edilmelidir. Asetofenon ve su karışmaz yana, asetofenon şimdi PNIPAM fırça girmeyecektir. Yani asetofenondan tamamen bizim sistem batırmayın, ancak bunun yerine karışabilir sistemi için bir asetofenon kılcal oluşturulan vermedi nedeni budur. Eksik daldırma için başka bir nedeni olduğunu biz sadece kolloidin ve konsol üzerinde Stokes sürükle ölçülen şekilde çok güçlü hidrodinamik, tam daldırma sonuçları. İkincisi, AFM deneylerde burulma ve normal yay sabitleri bağlanır. Düşük normal yay sabiti ile konsollar da tersi nispeten düşük burulma bahar sabiti ve sahip olacaktır. Bu ölçülebilir en düşük sürtünme katsayısı&gt; 10 -3 için sınırlar. Bu nedenle, yanlış tam sürtünme azaltma, sürtünme ölçmek içincible sistem yüksek olması gerekir. Bu, uzun, yüksek yoğunluklu fırçalar ve tipik olarak 100 m / sn arasında, nispeten yüksek bir kesme hızı ile elde edilir. Ayrıca, fırça arasındaki kılcal da sürtünme kuvvetlerini arttırır. Biz 200 kPa tahmini, normal stres altında μ = 0.003 olan, bir karışmayan sistemi 22, en düşük sürtünme katsayısı ölçtük. Aynı deney şartları kullanarak, μ bulundu = 0.15 karışabilir sistemi için. Deneyler kontrollü bir laboratuar ortamında yapılmış olduğunu ve sanayide kullanılan yüzeyler sunulan deneylerde kullanılan ideal olmadığını unutmayın. Çoğu yüzeyler düzgün olmayan bir pürüz dağıtılması, farklı şekil ve boyutlarda 28 ve böylece birçok pürüzlerin var. İki fırça taşıyan pürüzleri çarpışması sırasında, sürtünme farklı dağılımı kanalları 29 üzerinden oluşur. Böyle interdigita gibi kararlı duruma Sonraki dağılımı mekanizmaları,yon ve çözücü akışı nedeniyle polimerlerin ve çözücünün yavaş gevşeme zamanı şekil 30 histeretik etki olacaktır. Ayrıca, kılcal damarlar oluşmuş ve kırık. Geleneksel olarak kullanılan karışabilir fırça sistemlerinde, geçici interdigitation 31 şekil-ve kılcal histerezis güçlendirir. Burada sunulan karışmayan sistemi ile, geçici interdigitation çok elimine edilir. Ayrıca, kılcal histeriz, iki karışmayan çözücülerin uygulanmasıyla atlatılabilir. Bu nedenle, aynı zamanda daha sık kaba yüzeyler, sürtünme ve aşınma karışmayan fırça sistemleri 22 kullanılarak azalacaktır. kalan sürtünme ana kaynağı fırça deformasyon olduğunu. Yüzeylerinin bir tanesi üzerine kendilerine özgü düşük sürtünmeli 32 için bilinen polyzwitterionic polimerleri, Sabitleme ikinci en aza indirir. Bu tür sistemlerde ozmotik basıncı yüksek normal yükler altında küçük fırça deformasyon yüksek Oluşan olduğunu. karışmayan fırça sistemleri sunulan yöntem, düşük sürtünme arzu hemen hemen herhangi bir sisteme uygulanabilir. de yüksek basınç altında bir yöntem fonksiyonları. Ancak, bakım ısının oda sıcaklığına çevresinde tutulmasına dikkat edilmelidir. Yüksek sıcaklıklar temas ve dolayısıyla yüksek sürtünme dışarı sıvı akışını neden olur polimerler, zarar. Potansiyel uygulama örnekleri şunlardır: şırınga, piston sistemleri, aks yatakları ve menteşeler.

Mükemmel yağlar sürtünmeyi azaltmak ve normal yükler yüksek bile göreceli hareket katı giymek. Bunu elde etmek için, yağ kayar ve istirahat sırasında temas içinde kalması gerekmektedir. Ancak, olumlu, normal yük altında, basit, düşük viskoziteli sıvılar hızla temas alanının dışına sıkılmış ve daha yüksek viskoziteli yağlar sonunda atılır. Ancak, biyolojik iletişim bilgileri, örneğin, insan eklemlerde, her zaman düşük viskoziteli sıvıları ile yağlanır kalır. Doğa katı yüzeylere 1 takılı şeker zincirleri kullanarak bu tür verimli yağlama gerçekleştirmektedir. hidrofil şeker zincirleri, normal basınç çözücü 2 ozmotik basıncı aşmaması koşuluyla temas sulu sıvı tutmak. Bu nedenle, çaba sözde polimer fırçalar 3-12 oluşturan katı yüzeylere polimerler aşılama yoluyla biyolojik yağları taklit yönelik olmuştur. Ne zaman iki karşıt polimerfırçalar temas ettirildiği, bir tarafta, polimer zincirlerinin segmentleri karşı tarafında fırça zinciri parça halinde hareket edebilir. Bu etki, 13 interdigitation adlandırılır. Fırçalar göreceli sürgülü hareket olduğunda, interdigitation aşınma 14 ve sürtünme 15-17 ana kaynağıdır. Aslında, son zamanlarda, polimer fırçalar kayar sürtünme hız ilişkileri 18 elde edilmiştir. Bu ölçekleme yasalar interdigitation ve bunun sonucunda germe ve kayma sırasında polimerlerin bükülme dayanmaktadır. temel özellikleri yüzey kuvvetleri cihaz deneyleri 19 sonuçları ile kabul ve moleküler dinamiği (MD) ile 20 simülasyonları. İkincisinin ise örtüşme derecesi doğrudan ölçülebilir. Ayrıca, polielektrolit fırça arasındaki üst üste gelme, bir elektrik alanı 21 uygulanarak ayarlanabilir gösterilmiştir. Interdigitation Bu sistemlerde, sürtünme atlatılabilir ve aşınma olabilir Bu nedenle, eğer significan olurtly&#39;ait azalır. Son yayında 22 biz iki karışmayan solvatlanmış polimer fırça sistemleri fırçalar arasındaki örtüşme önler MD simülasyonları ile göstermiştir. Ayrıca, fırçalar sürgülü üzerine, bizim atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ölçümleri ile mükemmel bir uyum içinde, geleneksel karışabilir fırça sistemleri ile karşılaştırıldığında büyüklük iki emir ile sürtünme kuvveti bir azalma bulundu. Burada, biz Ref AFM deneylerini nasıl kurulacağı ayrıntılı olarak açıklar. 22. temel ilkesi, Şekil 1 &#39;de çizilir. İki karşıt yüzeyler, iki farklı fırçalar, kendi tercih edilen bir çözücü ile solvatlanmış her birinde, ihtiyaç vardır. Bu konfigürasyonda, her bir fırça, kendi çözücü içinde kalır. Sonuç olarak, bir fırça Polimer segmentleri diğer fırça içine nüfuz etmez. Poli (metil metakrilat) (PMMA), AFM kolloidal probdan aşılanır ve fırça asetofenon ile solvate. Düz yüzey poli (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) aşılanmış ve su içinde çözülmüş olan. Geleneksel karışabilir sistemleri mevcut sistem karşılaştırmak için, asetofenon içerisinde solvatlandı PMMA fırça taşıyan bir ikinci düz karşı yüzey yapılır. PNIPAM üzerine PMMA karışmayan kızaklı sistem üzerine ölçülen sürtünme kuvveti PMMA üzerinde PMMA karışabilir sistemi için sürtünme yaklaşık% 1&#39;dir. Bu özel fırça sistemlerinin kullanımı sadece bir örnek olduğuna dikkat edin. Bu çözümler genel olduğu ve bunun sonucunda farklı fırça çözücülerin tercih edilen absorbansa çalışır. Bu nedenle, fırça daha fazla türde olduğu sürece seçilen çözücüler, iki fırçalar-mix de olduğu gibi, uygulanabilir olması beklenmektedir. etki ek bir kaygan sıvı ile sıvı-kayar ara 22,23 yaratılacak şekilde (asetofenon ve su gibi) olmayan iki karıştırma çözücüler kullanılarak amplifiye edilir.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="974">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:241px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:108px;">Company</td>
			<td style="width:105px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:520px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;"></td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Methyl methacrylate</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>M55909&#160;</td>
			<td>Monomer for PMMA synthesis, cleaned by pressing through a basic alumina column</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">3-aminopropyl)triethoxysilane</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>440140</td>
			<td>vapor deposited silane monolayer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">triethylamine</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>T0886</td>
			<td>Reagent for the ATRP initiator moiety coupling.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2-bromo-2-methylpropionyl</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>252271</td>
			<td>ATRP initiator moiety.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">toluene</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Biosolve</td>
			<td style="width:105px;">20150501</td>
			<td>Coupling medium for ATRP moiety</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CuBr</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>212865</td>
			<td>ATRP catalyst.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2,2&#8242;-Bipyridyl</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>14453</td>
			<td>Cu complexing ligand for ATRP of MMA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N,N,N&#8242;,N&#8242;&#8242;,N&#8242;&#8242;-Pentamethyldiethylenetriamine</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>369497</td>
			<td>Cu complexing ligand for ATRP of NIPAM</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">acetic acid 98-100%</td>
			<td style="width:108px;">Merck</td>
			<td>8187551000</td>
			<td>For&#160; cleaning CuBr.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sulfuric acid</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>320501</td>
			<td>For the preparation of Piranha solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">Hydrogen peroxide 33%</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Merck</td>
			<td style="width:105px;">&#160;1.07210.1000</td>
			<td>For the preparation of Piranha solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ethanol</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Merck</td>
			<td style="width:105px;">1.00983.1000</td>
			<td>For cleaning substrates.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Basic aluminum oxide 60&#160;</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Merck</td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td>For cleaning monomers.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Chloroform</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Biosolve</td>
			<td style="width:105px;">3080501</td>
			<td>For monolayer deposition and substrate cleaning.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">Methanol</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Biosolve</td>
			<td style="width:105px;">13680501</td>
			<td>For polymerization medium.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acetophenone</td>
			<td style="width:108px;">Acros Organics</td>
			<td>&#160;102410010</td>
			<td>For AFM measurement environment.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N-isopropyl acrylamide</td>
			<td style="width:108px;">Acros Organics</td>
			<td>412780250</td>
			<td>Monomer for PNIPAM synthesis, recrystallized from toluene/hexane</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Poly(ethylene glycol) methacrylate&#160;</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>409529</td>
			<td>Monomer for Si-POEGMA synthesis, cleaned by pressing through a basic alumina column.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;">MilliQ water</td>
			<td style="width:108px;">MilliQ Advantage A 10 purification system&#160;</td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td style="width:520px;">ATRP medium, AFM measurement environment 
			and for substrate cleaning.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Silicon substrates&#160;</td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">Gold coated substrates</td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">AFM probe, CP-FM-Au,&#160;</td>
			<td style="width:108px;">SQube</td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td>AFM measurement</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;"></td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:241px;">dithiodiundecane-11,1-diybis[2-bromo-2-methlpropanoate] (DTPR)</td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td style="width:520px;">Initiator, for Si-ATRP on gold surfaces. 
			Synthesized according to Macromolecules, 2000, 33,597.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;"></td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Atomic Frorce Microscope</td>
			<td colspan="2">Bruker Multimode V controller</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation and friction force microscopy measurements of immiscible, opposing polymer brushes

Solvate polimer fırçalar iyi arayüzü düşük sürtünme korurken bir pozitif normal yük sürdürmek çünkü, yüksek basınçlı kişileri yağlamak bilinmektedir. Bununla birlikte, bu sistemler nedeniyle karşıt fırça interdigitation giymek duyarlı olabilir. Son yayında, biz substrat ve kaymak yüzeyleri sonlandırma bir karışmayan polimer fırça sistemini kullanarak, sırasıyla, böyle interdigitation ortadan kaldırabilir ki, moleküler dinamik simülasyonları ve atomik kuvvet mikroskopisi deneyler yoluyla göstermiştir. Bunun bir sonucu olarak azalır rehberde giyerler. Ayrıca, sürtünme kuvveti geleneksel karışabilir polimer fırça sistemleri ile karşılaştırıldığında, iki büyük kertesine düşüktür. Bu yeni önerilen sistem, bu nedenle sanayide uygulama için büyük bir potansiyele sahiptir. Burada, metodoloji sunulmaktadır kendi tercih çözücü tarafından solvatlandı iki farklı fırçalar her bir karışmayan polimer fırça sistemini inşa etmek. s greft nasıl prosedürOly (N -isopropylacrylamide) bir atomik kuvvet mikroskopisi (AFM), koloidal probtan gelen bir yassı yüzeye ve poli (metil metakrilat) (on PNIPAM) (PMMA) &#39;de tarif edilmektedir. PNIPAM asetofenon su ve PMMA solvate. Sürtünme kuvveti AFM ölçümleri ile, bu sistem için sürtünme gerçekten asetofenon içerisinde solvatlandı PMMA üzerinde PMMA karışabilen sistem ile karşılaştırıldığında, iki büyük kertesine azaltılır gösterilmiştir.

Şekil 4 karışabilir ve karışmayan polimer fırça sistemleri hem sürgülü üzerine temsili AFM kuvvet izlerini gösterir. sürtünme kuvveti F simetrik, karışabilir sistem F sym sürgülü kararlı durumda sürtünme kuvveti ile normalize edilir. Bu deneylerde, şişmiş fırça yüksekliği PMMA için 1010 nm ve PNIPAM 532 nm idi. kuvvet izleri Protokol bölümünde anlatılan prosedürün ardından yakalanır. 30 nN normal bir yük uygulanması sırasında, bu deneylerde, yüzey ileri geri 80 mm / sn arasında bir hız v taşındı. karışabilir (sol panel) için sürtünme kuvveti ve karışmayan (sağ panel) fırça sistemlerinde fark açıkça görülmektedir. Sol panelde kararlı durum sürtünme kuvveti sağ panelde kararlı durum sürtünme kuvvetinden daha 90x daha yüksektir. Karışmayan sistem için ölçülen sürtünme kuvveti sürtünme kuvveti ölçülen f% 0.5-2 tipikya da karışabilir sistemi. Tam sürtünme azaltma aşılama yoğunluğunda, polimerizasyon derecesi, çözücü miktarı ve (zayıf), normal yükü ve sürme hızı üzerindeki bağlı olsa da, bu iki büyüklük düzeyini yaklaşık her zaman açıktır. Bir faktörü 5 (400 mm / sn) ile, yukarıda tarif edilen sistem için kayma hızının arttırılması durumunda, sürtünme azaltma% 2 azalır. Biz (300 nN kadar) bir faktör 10 normal yükü artarsa, sürtünme azaltma% 3 oranında azalır. <img alt="Şekil 1," src="/files/ftp_upload/52285/52285fig1highres.jpg" /> Şekil 1. kurulum şematik kroki. Sol panel aynı polimerler yüzey ve kolloid gelen aşılı olan karışabilir sistemini gösterir. Fırçalar, bir tek fazlı sıvı içinde çözülmüş olan. Sağ panel iki farklı polimer fırçalar karışmayan sistemini göstermektedir. Her fırça kendi tercih sıvı içinde solvatlandı edilir. Geleneksel olaraktriko çapraz örme polimerleri karışabilir sistemleri üst üste gelir. Karışmayan sistemi için, karşıt fırçalar şekilde sürtünme interdigitate yok ve azalır sürgülü sırasında giymek. <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/52285/52285fig2highres.jpg" width="700px" /> Protokoller bölümünde tarif edildiği gibi örnek hazırlama prosedürünün Şekil 2 şematik kroki. Soldan sağa başlatıcı birikimi ve yüzey başlatılan atom transferi radikal polimerizasyonu (ATRP SI) ile fırça hazırlama prosedürü göstermektedir. Yol (A) atomik kuvvet mikroskopisi sondaları altın kolloidler gelen aşılı altın kaplamalı silikon yüzeyler ve (C) fırçalar aşılı silikon yüzeylerden aşılı fırçalar, (B) fırçalar açıklar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52285/52285fig2highres.jpg" target="_blank">al görüntülemek için buraya tıklayınız</a>Bu rakamın arger sürümü. <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/52285/52285fig3highres.jpg" /> PMMA (mavi) ve PNIPAM (yeşil) Şekil 3. FTIR spektrumları silikon (kalın çizgiler) ve altın (ince çizgiler) üzerine fırçalar. Veri Suppl alınmıştır. Mat. Ref. 22. PMMA dalgasayıları (cm - 1): 3,050-2,990 (CH germe titreşim), 1,730 C = O (çift bağ germe titreşim), 1.450 (CH 3 CH 2 deformasyon titreşim), 1,260-1,040 (COC tek bağ germe titreşim ), 880-960 (COC tek bağ deformasyon titreşim). 1,730 cm - 1 C = O grubunun karakteristik germe titreşim tepe açıktır PNIPAM dalgasayıları (cm-1): 3,289 (NH simetrik ve asimetrik germe titreşim), 3,078, 2,971, 2,933, 2,874 (asimetrik ve simetrik CH germe. CH titreşim &lt;alt&gt; 2 -), 1635 (C = O gerilme titreşim), 1535 (amid II) &#39;, 1458 (CH =, asimetrik eğilme deformasyonları); 1386 (CH simetrik eğilme deformasyonları); 1,366-1,170 (CN asimetrik uzanan titreşimleri). 1635 ve 1535 cm - amid grubu karakteristik gerilme titreşim tepe 1 görülür. <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/52285/52285fig4highres.jpg" width="700px" /> Şekil 4. süzüldü, Ortalamalı ve karışabilir (solda) ve karışmayan (sağda) sürme sistemler üzerine kuvvet izleri düzeltti (Ref ayarlanabilir. 22). Yüzey 1 Hz tarama hızı ile ileri ve geri 40 mikron tarafından taşınır ve 30 nN normal yük.

Watch this Scientific Journal Video about Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes at JoVE.com

Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes

The methodology to perform friction force microscopy experiments for contacting brushes is presented: Two polymer brushes that are grafted from (a) substrates and (b) colloidal probes are slid to show that, by using two contacting immiscible brush systems, friction in sliding contacts is reduced compared to miscible brush systems.

Polimer Fırçalar Karşı karışmayan hazırlanması ve Sürtünme Kuvvet Mikroskobu Ölçümleri,

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low ...

preparation-friction-force-microscopy-measurements-immiscible

Research

JoVE Journal

Engineering

13.9K Görüntüleme.  Forschungszentrum Jülich. The methodology to perform friction force microscopy experiments for contacting brushes is presented: Two polymer brushes that are grafted from (a) substrates and (b) colloidal probes are slid to show that, by using two contacting immiscible brush systems, friction in sliding contacts is reduced compared to miscible brush systems.

Video: Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes

Atomic Force Microscopy of Red-Light Photoreceptors Using PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping

Atomic force microscopy (AFM) uses a pyramidal tip attached to a cantilever to probe the force response of a surface. The deflections of the tip can be measured to ~10 pN by a laser and sectored detector, which can be converted to image topography. Amplitude modulation or &#8220;tapping mode&#8221; AFM involves the probe making intermittent contact with the surface while oscillating at its resonant frequency to produce an image. Used in conjunction with a fluid cell, tapping-mode AFM enables the imaging of biological macromolecules such as proteins in physiologically relevant conditions. Tapping-mode AFM requires manual tuning of the probe and frequent adjustments of a multitude of scanning parameters which can be challenging for inexperienced users. To obtain high-quality images, these adjustments are the most time consuming.
PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (PF-QNM) produces an image by measuring a force response curve for every point of contact with the sample. With ScanAsyst software, PF-QNM can be automated. This software adjusts the set-point, drive frequency, scan rate, gains, and other important scanning parameters automatically for a given sample. Not only does this process protect both fragile probes and samples, it significantly reduces the time required to obtain high resolution images. PF-QNM is compatible for AFM imaging in fluid; therefore, it has extensive application for imaging biologically relevant materials.
The method presented in this paper describes the application of PF-QNM to obtain images of a bacterial red-light photoreceptor, RpBphP3 (P3), from photosynthetic R. palustris in its light-adapted state. Using this method, individual protein dimers of P3 and aggregates of dimers have been observed on a mica surface in the presence of an imaging buffer. With appropriate adjustments to surface and/or solution concentration, this method may be generally applied to other biologically relevant macromolecules and soft materials.

A method for investigating the structure of a protein photoreceptor using atomic force microscopy (AFM) is described in this paper. PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (PF-QNM) reveals intact protein dimers on a mica surface.

PeakForce Kantitatif Nanomekanik Gayrimenkul Eşleme Kullanma Kırmızı Işık fotoreseptör Atomik Kuvvet Mikroskobu

Atomic force microscopy (AFM) uses a pyramidal tip attached to a cantilever to probe the force response of a surface. The deflections of the tip can be ...

Mühendislik

Sub-nanometer Resolution Imaging with Amplitude-modulation Atomic Force Microscopy in Liquid

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown that when operated in amplitude-modulation (tapping) mode, atomic or molecular-level resolution images can be achieved over a wide range of soft and hard samples in liquid. In these situations, small oscillation amplitudes (SAM-AFM) enhance the resolution by exploiting the solvated liquid at the surface of the sample. Although the technique has been successfully applied across fields as diverse as materials science, biology and biophysics and surface chemistry, obtaining high-resolution images in liquid can still remain challenging for novice users. This is partly due to the large number of variables to control and optimize such as the choice of cantilever, the sample preparation, and the correct manipulation of the imaging parameters. Here, we present a protocol for achieving high-resolution images of hard and soft samples in fluid using SAM-AFM on a commercial instrument. Our goal is to provide a step-by-step practical guide to achieving high-resolution images, including the cleaning and preparation of the apparatus and the sample, the choice of cantilever and optimization of the imaging parameters. For each step, we explain the scientific rationale behind our choices to facilitate the adaptation of the methodology to every user's specific system.

We present a method for achieving sub-nanometer resolution images with amplitude-modulation (tapping mode) atomic force microscopy in liquid. The method is demonstrated on commercial atomic force microscopes. We explain the rationale behind our choices of parameters and suggest strategies for resolution optimization.

Sıvı olarak Genlik modülasyonu Atomik Kuvvet Mikroskobu ile alt nanometre Çözünürlüklü Görüntüleme

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown ...

Production and Characterization of Vacuum Deposited Organic Light Emitting Diodes

A method for producing simple and efficient thermally-activated delayed fluorescence organic light-emitting diodes (OLEDs) based on guest-host or exciplex donor-acceptor emitters is presented. With a step-by-step procedure, readers will be able to repeat and produce OLED devices based on simple organic emitters. A patterning procedure allowing the creation of personalized indium tin oxide (ITO) shape is shown. This is followed by the evaporation of all layers, encapsulation and characterization of each individual device. The end goal is to present a procedure that will give the opportunity to repeat the information presented in cited publication but also using different compounds and structures in order to prepare efficient OLEDs.

A protocol for the production of simple structured organic light-emitting diodes (OLEDs) is presented.

Vakum malzemelerin üretim ve organik ışık yayan diyotlar yatırılır

A method for producing simple and efficient thermally-activated delayed fluorescence organic light-emitting diodes (OLEDs) based on guest-host or exciplex ...

Generating Lap Joints Via Friction Stir Spot Welding on DP780 Steel

Friction stir spot welding (FSSW), a derivative of friction stir welding (FSW), is a solid-state welding technique that was developed in 1991. An industry application was found in the automotive industry in 2003 for the aluminum alloy that was used in the rear doors of automobiles. Friction stir spot welding is mostly used in Al alloys to create lap joints. The benefits of friction stir spot welding include a nearly 80% melting temperature that lowers the thermal deformation welds without splashing compared to resistance spot welding. Friction stir spot welding includes 3 steps: plunging, stirring, and retraction. In the present study, other materials including high strength steel are also used in the friction stir welding method to create joints. DP780, whose traditional welding process involves the use of resistance spot welding, is one of several high strength steel materials used in the automotive industry. In this paper, DP780 was used for friction stir spot welding, and its microstructure and microhardness were measured. The microstructure data showed that there was a fusion zone with fine grain and a heat effect zone with island martensite. The microhardness results indicated that the center zone exhibited a greater degree of hardness compared with the base metal. All data indicated that the friction stir spot welding used in dual phase steel 780 can create a good lap joint. In the future, friction stir spot welding can be used in high-strength steel welding applied in industrial manufacturing processes.

Here, we present a friction stir spot welding (FSSW) protocol on dual phase 780 steel. A tool pin with high-speed rotation generates heat from friction to soften the material, and then, the pin plunges into 2 sheet joints to create the lap joint.

DP780 Çelikte Sürtünme Ile Tur Mafsalları Üretmek Spot Kaynak

Friction stir spot welding (FSSW), a derivative of friction stir welding (FSW), is a solid-state welding technique that was developed in 1991. An industry ...

X-ray Beam Induced Current Measurements for Multi-Modal X-ray Microscopy of Solar Cells

X-ray beam induced current (XBIC) measurements allow mapping of&#160;the nanoscale performance of electronic devices such as solar cells. Ideally, XBIC is employed simultaneously with other techniques within a multi-modal X-ray microscopy approach. An example is given herein combining XBIC with X-ray fluorescence to enable point-by-point correlations of the electrical performance with chemical composition. For the highest signal-to-noise ratio in XBIC measurements, lock-in amplification plays a crucial role. By this approach, the X-ray beam is modulated by an optical chopper upstream of the sample. The modulated X-ray beam induced electrical signal is amplified and demodulated to the chopper frequency using a lock-in amplifier. By optimizing low-pass filter settings, modulation frequency, and amplification amplitudes, noise can efficiently be suppressed for the extraction of a clear XBIC signal. A similar setup can be used to measure the X-ray beam induced voltage (XBIV). Beyond standard XBIC/XBIV measurements, XBIC can be measured with bias light or bias voltage applied such that outdoor working conditions of solar cells can be reproduced during in-situ and operando measurements. Ultimately, the multi-modal and multi-dimensional evaluation of electronic devices at the nanoscale enables new insights into the complex dependencies between composition, structure, and performance, which is an important step towards solving the materials&#39; paradigm.

A setup for X-ray beam induced current measurements at synchrotron beamlines is described. It unveils the nanoscale performance of solar cells and extends the suite of techniques for multi-modal X-ray microscopy. From wiring to signal-to-noise optimization, it is shown how to perform state-of-the-art XBIC measurements at a hard X-ray microprobe.

Güneş Pillerinin Çok Modal X-ışını Mikroskobu için X-ışını Indüklenen Akım Ölçümleri

X-ray beam induced current (XBIC) measurements allow mapping of&#160;the nanoscale performance of electronic devices such as solar cells. Ideally, XBIC is ...

Hydrogen Charging of Aluminum using Friction in Water

A new method of hydrogen charging of aluminum was developed by means of a friction in water (FW) procedure. This procedure can easily introduce high amounts of hydrogen into aluminum based on the chemical reaction between water and non-oxide coated aluminum.

In order to introduce high amounts of hydrogen in aluminum and aluminum alloys, a new method of hydrogen charging was developed, called the friction in water procedure.

Suda Sürtünme Kullanarak Alüminyumun Hidrojen Şarjı

A new method of hydrogen charging of aluminum was developed by means of a friction in water (FW) procedure. This procedure can easily introduce high ...

Co-localizing Kelvin Probe Force Microscopy with Other Microscopies and Spectroscopies: Selected Applications in Corrosion Characterization of Alloys

Kelvin probe force microscopy (KPFM), sometimes referred to as surface potential microscopy, is the nanoscale version of the venerable scanning Kelvin probe, both of which measure the Volta potential difference (VPD) between an oscillating probe tip and a sample surface by applying a nulling voltage equal in magnitude but opposite in sign to the tip-sample potential difference. By scanning a conductive KPFM probe over a sample surface, nanoscale variations in surface topography and potential can be mapped, identifying likely anodic and cathodic regions, as well as quantifying the inherent material driving force for galvanic corrosion.
Subsequent co-localization of KPFM Volta potential maps with advanced scanning electron microscopy (SEM) techniques, including back scattered electron (BSE) images, energy dispersive spectroscopy (EDS) elemental composition maps, and electron backscattered diffraction (EBSD) inverse pole figures can provide further insight into structure-property-performance relationships. Here, the results of several studies co-localizing KPFM with SEM on a wide variety of alloys of technological interest are presented, demonstrating the utility of combining these techniques at the nanoscale to elucidate corrosion initiation and propagation.
Important points to consider and potential pitfalls to avoid in such investigations are also highlighted: in particular, probe calibration and the potential confounding effects on the measured VPDs of the testing environment and sample surface, including ambient humidity (i.e., adsorbed water), surface reactions/oxidation, and polishing debris or other contaminants. Additionally, an example is provided of co-localizing a third technique, scanning confocal Raman microscopy, to demonstrate the general applicability and utility of the co-localization method to provide further structural insight beyond that afforded by electron microscopy-based techniques.

Kelvin probe force microscopy (KPFM) measures surface topography and differences in surface potential, while scanning electron microscopy (SEM) and associated spectroscopies can elucidate surface morphology, composition, crystallinity, and crystallographic orientation. Accordingly, the co-localization of SEM with KPFM can provide insight into the effects of nanoscale composition and surface structure on corrosion.

Kelvin Probu Kuvvet Mikroskobunun Diğer Mikroskoplar ve Spektroskopilerle Birlikte Lokalize Edilmesi: Alaşımların Korozyon Karakterizasyonunda Seçilmiş Uygulamalar

Kelvin probe force microscopy (KPFM), sometimes referred to as surface potential microscopy, is the nanoscale version of the venerable scanning Kelvin ...

Optimizing Magnetic Force Microscopy Resolution and Sensitivity to Visualize Nanoscale Magnetic Domains

Magnetic force microscopy (MFM) enables mapping local magnetic fields across a sample surface with nanoscale resolution. To perform MFM, an atomic force microscopy (AFM) probe whose tip has been magnetized vertically (i.e., perpendicular to the probe cantilever) is oscillated at a fixed height above the sample surface. The resultant shifts in the oscillation phase or frequency, which are proportional to the magnitude and sign of the vertical magnetic force gradient at each pixel location, are then tracked and mapped. Although the spatial resolution and sensitivity of the technique increases with decreasing lift height above the surface, this seemingly straightforward path to improved MFM images is complicated by considerations such as minimizing topographical artifacts due to shorter range van der Waals forces, increasing the oscillation amplitude to further improve sensitivity, and the presence of surface contaminants (in particular water due to humidity under ambient conditions). In addition, due to the orientation of the probe's magnetic dipole moment, MFM is intrinsically more sensitive to samples with an out-of-plane magnetization vector. Here, high-resolution topographical and magnetic phase images of single and bicomponent nanomagnet artificial spin-ice (ASI) arrays obtained in an inert (argon) atmosphere glovebox with &lt;0.1 ppm O2 and H2O are reported. Optimization of lift height and drive amplitude for high resolution and sensitivity while simultaneously avoiding the introduction of topographical artifacts is discussed, and detection of the stray magnetic fields emanating from either end of the nanoscale bar magnets (~250 nm long and &lt;100 nm wide) aligned in the plane of the ASI sample surface is shown. Likewise, using the example of a Ni-Mn-Ga magnetic shape memory alloy (MSMA), MFM is demonstrated in an inert atmosphere with magnetic phase sensitivity capable of resolving a series of adjacent magnetic domains each ~200 nm wide.

Magnetic force microscopy (MFM) employs a vertically magnetized atomic force microscopy probe to measure sample topography and local magnetic field strength with nanoscale resolution. Optimizing MFM spatial resolution and sensitivity requires balancing decreasing lift height against increasing drive (oscillation) amplitude, and benefits from operating in an inert atmosphere glovebox.

Nano Ölçekli Manyetik Etki Alanlarını Görselleştirmek için Manyetik Kuvvet Mikroskobu Çözünürlüğünü ve Duyarlılığını Optimize Etme

Magnetic force microscopy (MFM) enables mapping local magnetic fields across a sample surface with nanoscale resolution. To perform MFM, an atomic force ...

Atomic Force Microscopy Cantilever-Based Nanoindentation: Mechanical Property Measurements at the Nanoscale in Air and Fluid

An atomic force microscope (AFM) fundamentally measures the interaction between a nanoscale AFM probe tip and the sample surface. If the force applied by the probe tip and its contact area with the sample can be quantified, it is possible to determine the nanoscale mechanical properties (e.g., elastic or Young&#39;s modulus) of the surface being probed. A detailed procedure for performing quantitative AFM cantilever-based nanoindentation experiments is provided here, with representative examples of how the technique can be applied to determine the elastic moduli of a wide variety of sample types, ranging from kPa to GPa. These include live mesenchymal stem cells (MSCs) and nuclei in physiological buffer, resin-embedded dehydrated loblolly pine cross-sections, and Bakken shales of varying composition.
Additionally, AFM cantilever-based nanoindentation is used to probe the rupture strength (i.e., breakthrough force) of phospholipid bilayers. Important practical considerations such as method choice and development, probe selection and calibration, region of interest identification, sample heterogeneity, feature size and aspect ratio, tip wear, surface roughness, and data analysis and measurement statistics are discussed to aid proper implementation of the technique. Finally, co-localization of AFM-derived nanomechanical maps with electron microscopy techniques that provide additional information regarding elemental composition is demonstrated.

Quantifying the contact area and force applied by an atomic force microscope (AFM) probe tip to a sample surface enables nanoscale mechanical property determination. Best practices to implement AFM cantilever-based nanoindentation in air or fluid on soft and hard samples to measure elastic modulus or other nanomechanical properties are discussed.

Atomik Kuvvet Mikroskobu Konsol Tabanlı Nanogirinti: Hava ve Sıvıda Nanoölçekte Mekanik Özellik Ölçümleri

An atomic force microscope (AFM) fundamentally measures the interaction between a nanoscale AFM probe tip and the sample surface. If the force applied by ...

Determination of the Friction Coefficients of Icy Pavements Under Different Amounts of Snowfall

Ice on road surfaces can lead to a significant decrease in the friction coefficient, thus endangering driving safety. However, there are still no studies that provide exact friction coefficient values for pavements covered in ice, which is detrimental to both road design and the selection of winter road maintenance measures. Therefore, this article presents an experimental method to determine the friction coefficient of icy road surfaces in the winter. A British portable tester (BPT), also known as a pendulum friction coefficient meter, was employed for the experiment. The experiment was divided into the following five steps: the preparation of the equipment, the calculation and analysis of the snowfall, equipment calibration, friction coefficient determination, and data analysis. The accuracy of the final experiment is directly affected by the equipment accuracy, which is described in detail. Moreover, this article suggests a method for calculating the ice thickness for corresponding amounts of snowfall. The results illustrate that even patchy ice formed by very light snowfall may lead to a significant decrease in the friction coefficient of the pavement, thus endangering driving safety. Additionally, the friction coefficient is at its peak when the ice thickness reaches 5 mm, meaning protection measures should be taken to avoid the formation of such ice.

Here, we present a method for determining the friction coefficient of pavements with different ice thicknesses indoors. The complete procedure includes the preparation of the equipment, the calculation and analysis of the snowfall, equipment calibration, friction coefficient determination, and data analysis.

Farklı Miktarlarda Kar Yağışı Altında Buzlu Kaldırımların Sürtünme Katsayılarının Belirlenmesi

Ice on road surfaces can lead to a significant decrease in the friction coefficient, thus endangering driving safety. However, there are still no studies ...