Chemical force microscopy
ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ, ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಲ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕವು (ಸಿಎಫ್ಎಂ) ಪರಮಾಣು ಬಲ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದ (ಎಎಫ್ಎಂ) ಒಂದು ರೂಪಾಂತರವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗೆ ಬಹುಮುಖ ಸಾಧನವಾಗಿದೆ. ಎಎಫ್ಎಂನೊಂದಿಗೆ, ರಚನಾತ್ಮಕ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಸರಳ ಟ್ಯಾಪಿಂಗ್ ಅಥವಾ ಸಂಪರ್ಕ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ತನಿಖೆ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ತುದಿ ಮತ್ತು ಮಾದರಿಯ ನಡುವಿನ ವ್ಯಾನ್ ಡರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಸ್ಥಿರವಾದ ಶೋಧಕ ವಿಚಲನ ವೈಶಾಲ್ಯವನ್ನು (ಸ್ಥಿರ ಬಲ ಕ್ರಮ) ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಅಥವಾ ತುದಿ ವಿಚಲನವನ್ನು (ಸ್ಥಿರ ಎತ್ತರ ಕ್ರಮ) ಅಳೆಯುವಾಗ ಎತ್ತರವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ, ಸಿಎಫ್ಎಂ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಶೋಧಕ ತುದಿ ಮತ್ತು ಮಾದರಿಯ ನಡುವಿನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂವಹನಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಆಯ್ಕೆಯ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಚಿನ್ನದ ಲೇಪಿತ ತುದಿ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಜೋಡಿಸಲಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆರ್ ಆಸಕ್ತಿಯ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳಾಗಿವೆ. ಸಿಎಫ್ಎಂ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಅವುಗಳ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಿಸದೆ ನಿರ್ಧರಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಶಕ್ತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮೂಲಭೂತ ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಂಧದ ಎಂಥಾಲ್ಪಿ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಶಕ್ತಿಯ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು ಸುಗಮಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಸಿಎಫ್ಎಂ ಪ್ರೋಬ್ ಅನ್ನು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುವ ಕ್ಯಾಂಟಿಲಿವರ್ನೊಳಗಿನ ಉಷ್ಣ ಕಂಪನಗಳಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಬಲ ಮಾಪನದ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಅನ್ನು ~ 1 pN ಗೆ ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ದುರ್ಬಲ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿ ಜೋಡಿಗೆ ~ 20 pN ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಿ ಇನ್ನೂ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಸಿಎಫ್ಎಂನ ಈ ಪರಿಗಣನೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಸಿಟಿಯನ್ನು ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಖಂಡಿತವಾಗಿಯೂ ಯಾವುದೇ ರೀತಿಯ ಬಂಧವನ್ನು ಈ ವಿಧಾನದಿಂದ ಪರಿಶೀಲಿಸಬಹುದು. ಪಯನೀರಿಂಗ್ ಕೆಲಸ ಸಿಎಫ್ಎಂ ಅನ್ನು ಪ್ರಾಥಮಿಕವಾಗಿ 1994 ರಲ್ಲಿ ಹಾರ್ವರ್ಡ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದಲ್ಲಿ ಚಾರ್ಲ್ಸ್ ಲೀಬರ್ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಸಿಟಿಯನ್ನು ಬಳಸಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಯಿತು, ಅಲ್ಲಿ ಧ್ರುವೀಯ ಅಣುಗಳು (ಉದಾ. COOH) ಪರಸ್ಪರ ಬಲವಾದ ಬಂಧವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ನಂತರ ಧ್ರುವೀಯವಲ್ಲದ (ಉದಾ. ಸಿಎಚ್3-ಸಿಎಚ್3) ಬಂಧ, ಮತ್ತು ಸಂಯೋಜನೆಯು ಅತ್ಯಂತ ದುರ್ಬಲವಾಗಿದೆ. ಪ್ರೋಬ್ ತುದಿಗಳನ್ನು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ಈ ಅಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕಾರ್ಯಾತ್ಮಕತೆಯ ಎಲ್ಲಾ ಸಂಯೋಜನೆಗಳನ್ನು ತುದಿ ಸಂಪರ್ಕ ಮತ್ತು ತೆಗೆದುಹಾಕುವಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು, ಜೊತೆಗೆ ತಲಾಧಾರಗಳ ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ಮ್ಯಾಪಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಎರಡೂ ಮೋಯಿಟೀಸ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಚಿತ್ರದ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತತೆಯಲ್ಲಿ ಪೂರಕತೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಎರಡೂ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಕೆಳಗೆ ಚರ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ. ಬಳಸಿದ ಎಎಫ್ಎಂ ಉಪಕರಣವು ಚಿತ್ರ 1ರಲ್ಲಿರುವ ಸಾಧನವನ್ನು ಹೋಲುತ್ತದೆ. ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಬಲ (ಕರ್ಷಕ ಪರೀಕ್ಷೆ) ಇದು ಸಿಎಫ್ಎಂ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಸರಳ ವಿಧಾನವಾಗಿದ್ದು, ಅಲ್ಲಿ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ತುದಿಯನ್ನು ಮೇಲ್ಮೈಯ ಸಂಪರ್ಕಕ್ಕೆ ತರಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೇರ್ಪಡಿಸುವಿಕೆಯು ಸಂಭವಿಸುವ ಬಲವನ್ನು ಗಮನಿಸಲು ಎಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 2 ಅನ್ನು ನೋಡಿ). ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಯಂತ್ರಶಾಸ್ತ್ರದ ಜಾನ್ಸನ್-ಕೆಂಡಾಲ್-ರಾಬರ್ಟ್ಸ್ (ಜೆಕೆಆರ್) ಸಿದ್ಧಾಂತವು ಈ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು (1) ಎಂದು ಊಹಿಸುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ತುದಿಯ ತ್ರಿಜ್ಯ ಮತ್ತು ತುದಿ, ಮಾದರಿ ಮತ್ತು ಮಾಧ್ಯಮದ ನಡುವಿನ ವಿವಿಧ ಮೇಲ್ಮೈ ಶಕ್ತಿಗಳು ಇರುತ್ತವೆ (ಕೆಳಗೆ ಚರ್ಚಿಸಲಾದ ದ್ರವಗಳು). ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಎಸ್. ಇ. ಎಂ. ನಿಂದ ಮತ್ತು ಸಬ್ಸ್ಟ್ರೇಟ್ಗಳ ಮೇಲಿನ ಕಾಂಟ್ಯಾಕ್ಟ್ ಆಂಗಲ್ ಅಳತೆಗಳಿಂದ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಒಂದೇ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಬಳಸಿದಾಗ, ಮತ್ತು ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ಕ್ರಮಗಳೊಂದಿಗೆ ಇದನ್ನು ಎರಡು ಬಾರಿ ಮಾಡಲು ಇದು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ (ಉದಾ. ಮತ್ತು) ಮತ್ತು ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ, ಇವೆರಡನ್ನೂ ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಒಂದೇ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ಒಟ್ಟಿಗೆ ಬಳಸಬಹುದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಿಎಫ್ಎಂ ನಿರ್ಧರಿಸಿದ ಮೌಲ್ಯಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಲು ಯಾವುದೇ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕತೆಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಗೆ ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಬಹುದು. ಇದೇ ರೀತಿಯ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ತುದಿ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈಗೆ, ತುದಿಯಲ್ಲಿ ಬೇರ್ಪಡುವಿಕೆ ಜೆಕೆಆರ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ನಿಜವಾದ ಮೌಲ್ಯ ಮತ್ತು ಪಾಯ್ಸನ್ ಅನುಪಾತದಿಂದ ಪಡೆದ ತುದಿಯ "ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ" ಯಂಗ್ನ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ನೊಂದಿಗೆ (2) ಸಂಪರ್ಕ ತ್ರಿಜ್ಯವನ್ನು ಊಹಿಸುತ್ತದೆ. ಒಂದೇ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪಿನ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಒಬ್ಬರು ತಿಳಿದಿದ್ದರೆ, (ಉದಾ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ಗಳಿಂದ), ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಭಾಗವಹಿಸುವ ಲಿಗಂಡ್ಗಳ ಒಟ್ಟು ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಮೊದಲೇ ಹೇಳಿದಂತೆ ಅಂದಾಜು ಮಾಡಬಹುದು, ಸಿಎಫ್ಎಂನ ಬಲದ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ದುರ್ಬಲವಾದ ವಿಧದ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಬಂಧಗಳನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ತುದಿ ವಕ್ರತೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಇದನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ. Eq2 ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ವಕ್ರತೆಯ ತ್ರಿಜ್ಯವನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ರೇಖೀಯ ಮೊಯಿಟಿಗಳ ಕರ್ಷಕ ಪರೀಕ್ಷೆಯನ್ನು ನಡೆಸುವ ಅವಶ್ಯಕತೆಯೆಂದು ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಉಲ್ಲೇಖಿಸಬೇಕಾದ ಒಂದು ತ್ವರಿತ ಟಿಪ್ಪಣಿ ಎಂದರೆ ಫೋರ್ಸ್ ಪ್ರೊಫೈಲ್ನಲ್ಲಿನ ಹಿಸ್ಟರೆಸಿಸ್ಗೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಕೆಲಸ (ಚಿತ್ರ 2) ಬಾಂಡ್ ಶಕ್ತಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿಲ್ಲ. ತುದಿಯನ್ನು ಹಿಂತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವಲ್ಲಿ ಮಾಡಿದ ಕೆಲಸವು ವಿರೂಪತೆಯ ರೇಖೀಯ ನಡವಳಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ ಬಲವಾಗಿರುವುದರಿಂದ ಮತ್ತು ಬಿಡುಗಡೆಯ ಮೊದಲು ತಕ್ಷಣವೇ ಸ್ಥಳಾಂತರಗೊಳ್ಳುವುದರಿಂದಾಗಿ ಅಂದಾಜು ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಅಂದಾಜು 50 ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳಿಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯೀಕರಿಸಿದ ಫ್ರಿಸ್ಬಿ ಮತ್ತು ಇತರರ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಕೆಲಸದ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ 39 ಇ. ವಿ., 0.25 ಇ. ವಿ., ಮತ್ತು 4.3 ಇ. ವಿ. ಎಂದು ಅಂದಾಜಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸ್ಥೂಲವಾಗಿ, ಅಂತರ್ಮಾಲಿಕ ಬಂಧದ ಶಕ್ತಿಗಳನ್ನು ಹೀಗೆ ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಬಹುದುಃ ಅದು ಕುದಿಯುವ ಬಿಂದುವಾಗಿದೆ. ಇದರ ಪ್ರಕಾರ, ಫಾರ್ಮಿಕ್ ಆಮ್ಲಕ್ಕೆ, ಮತ್ತು ಮೀಥೇನ್ಗೆ 9.73 ಎಮ್ಇವಿ, ಪ್ರತಿ ಮೌಲ್ಯವು ಪ್ರಯೋಗವು ಸೂಚಿಸಬಹುದಾದ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕಿಂತ ಸುಮಾರು 3 ಕ್ರಮಗಳಷ್ಟು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯತೆಯನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದ್ದರೂ (ಕೆಳಗೆ ಚರ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ), ದೊಡ್ಡ ದೋಷವನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ತೋರುತ್ತದೆ. ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಬಲವಾದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧಗಳು ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಗರಿಷ್ಠ ~ 1 eV ಆಗಿರುತ್ತವೆ. ಬಾಂಡ್ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಕ್ಯಾಂಟಿಲಿವರ್ ಅದರ ಕ್ರಮಕ್ಕಿಂತ ಚಿಕ್ಕದಾದ ಬಲ ಸ್ಥಿರಾಂಕವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ, ಅದನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾಗಿ ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ಇದು ಬಲವಾಗಿ ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಸಿಎಫ್ಎಂನ ಉಪಯುಕ್ತತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಒಂದು ಮಾರ್ಗವನ್ನು ತೆರೆಯುತ್ತದೆ, ಇನ್ನೂ ಬಲದ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಅನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳುವಾಗ ಗಟ್ಟಿಯಾದ ಕ್ಯಾಂಟಿಲಿವರ್ಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಘರ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಬಲದ ಮ್ಯಾಪಿಂಗ್ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ವಿವಿಧ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕತೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಪೂರ್ವಭಾವಿ ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ಮ್ಯಾಪ್ ಮಾಡಲು ಸಹ ಬಳಸಬಹುದು (ಚಿತ್ರ 3 ನೋಡಿ). ಯಾವುದೇ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಲಗತ್ತಿಸದ ತುದಿಯೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಗುವ ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಸಿಟಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಯಾವುದೇ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತತೆಯಿಲ್ಲದ ಚಿತ್ರವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಮೇಲ್ಮೈಯು ರೂಪವಿಜ್ಞಾನದ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯರಹಿತವಾಗಿದೆ (ಸರಳ ಎಎಫ್ಎಂ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆ). ಒಂದು ತುದಿಯನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಫಿಲಿಕ್ ಎಂದು ಕಾರ್ಯಗತಗೊಳಿಸುವುದರಿಂದ ಬಲವಾದ ತುದಿ-ತಲಾಧಾರದ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದಾಗಿ ಕೆಳಭಾಗವು ತಲಾಧಾರದ ಹೈಡ್ರೋಫಿಲಿಕ್ ಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಕ್ಯಾನ್ ಮಾಡಿದಾಗ ಕ್ಯಾಂಟಿಲಿವರ್ ಬಾಗುತ್ತದೆ. ಸ್ಥಾನ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಶೋಧಕದಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್ ವಿಚಲನದಿಂದ ಇದನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲಾಗುತ್ತದೆ ಆದ್ದರಿಂದ ಮೇಲ್ಮೈಯ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರೊಫೈಲ್ ಚಿತ್ರವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಪ್ರದೇಶವು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಚಲನದ ವೈಶಾಲ್ಯಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಬಲವಾದ ಬಂಧವು ಸಿಎಫ್ಎಂ ಚಿತ್ರ ನಕ್ಷೆಯ ಹಗುರವಾದ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ. ಕ್ಯಾಂಟಿಲಿವರ್ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕತೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಿದಾಗ, ಅದರ ಬದಲಿಗೆ ತಲಾಧಾರದ ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸುವಾಗ ತುದಿ ಬಾಗುತ್ತದೆ, ಪೂರಕ ಚಿತ್ರಣವನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ತುದಿಯಿಂದ ಅನ್ವಯಿಸಲಾದ ಲಂಬವಾದ ಹೊರೆಯ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕೆ ಘರ್ಷಣ ಬಲದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರ 4ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ತುದಿ-ತಲಾಧಾರದ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ಒಬ್ಬರು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಿದಂತೆ ಕಡಿದಾದ ಇಳಿಜಾರನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಲಂಬ ಬಲವನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಕಾರ್ಯಗಳ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು ಎಂಬುದು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯತೆಯ ಸಂಗತಿಯಾಗಿದೆ. ಸಹಜವಾಗಿ, ಇದು ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ಸಂಭವನೀಯ ಹಾನಿಯ ವೆಚ್ಚದಲ್ಲಿ ಬರುತ್ತದೆ. ಪರಿಸರಃ ದ್ರವಗಳಲ್ಲಿನ ಕ್ಯಾಪಿಲ್ಲರಿ ಬಲದ ಅಳತೆಗಳು ಕರ್ಷಕ ಬಲದ ಅಳತೆಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಸಮಸ್ಯೆಯಾಗಿದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ತುದಿ-ಮೇಲ್ಮೈ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಬಲಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸುತ್ತುವರಿದ ಪರಿಸರದಿಂದ ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ತೇವಾಂಶದಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಬಲವನ್ನು ತೊಡೆದುಹಾಕಲು, ದ್ರವಗಳಲ್ಲಿನ ಅಳತೆಗಳನ್ನು ನಡೆಸಬಹುದು. ದ್ರವ ಎಲ್ನಲ್ಲಿ ಎಕ್ಸ್-ಟರ್ಮಿನೇಟೆಡ್ ತುದಿ ಮತ್ತು ತಲಾಧಾರದೊಂದಿಗೆ, ಫಾಡ್ಗೆ ಸೇರ್ಪಡೆಯನ್ನು ಡಬ್ಲ್ಯೂಎಕ್ಸ್ಎಲ್ಎಕ್ಸ್ = 2ಜಿಎಲ್ಎಲ್ನೊಂದಿಗೆ ಇಕ್ಯೂ 1 ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ; ಅಂದರೆ, ದ್ರವ ಅಣುಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಆಕರ್ಷಣೆಯಿಂದ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಬಲವು ಬರುತ್ತದೆ. ಇದು ETOH ಗೆ ~ 10 pN ಆಗಿದ್ದು, ಇದು ಇನ್ನೂ ದುರ್ಬಲ ಧ್ರುವ/ಧ್ರುವೀಯವಲ್ಲದ ಸಂವಹನಗಳ (~ 20 pN) ವೀಕ್ಷಣೆಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ದ್ರವದ ಆಯ್ಕೆಯು ಯಾವ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ಆಸಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಎಂಬುದರ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ದ್ರಾವಕವು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳೊಂದಿಗೆ ಮಿಶ್ರಣವಾಗದಿದ್ದಾಗ, ಸಾಮಾನ್ಯ ತುದಿ-ಮೇಲ್ಮೈ ಬಂಧಕ್ಕಿಂತ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಾವಯವ ದ್ರಾವಕಗಳು ವ್ಯಾನ್ ಡರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಸೂಕ್ತವಾಗಿವೆ, ಆದರೆ ವಿದ್ಯುದ್ವಿಚ್ಛೇದ್ಯಗಳು ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಬಲಗಳನ್ನು ಶೋಧಿಸಲು ಉತ್ತಮವಾಗಿವೆ. ನ್ಯಾನೊ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿನ ಅನ್ವಯಗಳು ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಸಿಎಫ್ಎಂನ ಜೈವಿಕ ಅನುಷ್ಠಾನವು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ತುದಿ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈಯೊಂದಿಗೆ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳ ತೆರೆದುಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 5 ನೋಡಿ). ಹೆಚ್ಚಿದ ಸಂಪರ್ಕ ಪ್ರದೇಶದಿಂದಾಗಿ, ತುದಿ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಕಟ್ಟುಗಳನ್ನು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುವ ಲಂಗರುಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಬೇರ್ಪಡಿಸುವಿಕೆಯು ಸಂಭವಿಸಿದಾಗ, ಬೇರ್ಪಡಿಸುವಿಕೆಯ ವಿವಿಧ ಹಂತಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುವ ಬಲಕ್ಕೆ ಜಿಗಿತಗಳು ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆಃ (1) ಕಟ್ಟುಗಳಾಗಿ ಬೇರ್ಪಡಿಸುವಿಕೆ, (2) ವಾನ್ ಡರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಪಡೆಗಳು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುವ ಸ್ಫಟಿಕೀಯ ಪ್ರೋಟೀನ್ನ ಡೊಮೇನ್ಗಳಾಗಿ ಬೇರ್ಪಡಿಸುವಿಕೆ, ಮತ್ತು (3) ದ್ವಿತೀಯಕ ಬಂಧವನ್ನು ಮೀರಿಸಿದ ನಂತರ ಪ್ರೋಟೀನ್ನ ರೇಖೀಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆ. ಈ ಸಂಕೀರ್ಣ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳ ಆಂತರಿಕ ರಚನೆಯ ಬಗ್ಗೆ ಮಾಹಿತಿ ಮತ್ತು ಘಟಕಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಉತ್ತಮ ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನು ಈ ವಿಧಾನದೊಂದಿಗೆ ಒದಗಿಸಲಾಗಿದೆ. ಎರಡನೆಯ ಪರಿಗಣನೆಯೆಂದರೆ ಅನನ್ಯ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ವಸ್ತುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಲಾಭವನ್ನು ಪಡೆಯುವುದು. ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಕಾರ ಅನುಪಾತವನ್ನು (ಸುಲಭವಾಗಿ> 1000) ಆಳವಾದ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಚಿತ್ರ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಿಗೆ ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ ಸೈಡ್ವಾಲ್ಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಮಾರ್ಪಾಡಿಗೆ ಲೆಕ್ಕವಿಲ್ಲದಷ್ಟು ಮಾರ್ಗಗಳಿರುವುದರಿಂದ ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುವಿನ ಬಳಕೆಯು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ. ಡಯಾಜೋನಿಯಂ, ಸರಳ ಆಲ್ಕೈಲ್ಗಳು, ಹೈಡ್ರೋಜನ್, ಓಝೋನ್/ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಅಮೈನ್ಗಳೊಂದಿಗೆ). ಬಹು ಗೋಡೆಯ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅವುಗಳ ಬಿಗಿತಕ್ಕಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅವುಗಳ ಸರಿಸುಮಾರು ಸಮತಟ್ಟಾದ ತುದಿಗಳ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ, ಟ್ಯೂಬ್ ವ್ಯಾಸವನ್ನು ತಿಳಿದುಕೊಂಡು ತಲಾಧಾರದೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಮತ್ತು ಒಂದೇ ಭಾಗದ ಕರ್ಷಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುವ ಗೋಡೆಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡಬಹುದು. ನಿಸ್ಸಂಶಯವಾಗಿ, ಈ ವಿಧಾನವು ಬುಡಕಟ್ಟು ಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲೂ ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಪ್ರೋಬ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ