Atomic Force Microscopy Based Micro/nanomanipulation PDF Download
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Author: Juan Camilo Acosta Mejia Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 119
Book Description
A l'échelle nanoscopique, un problème scientifique fondamental réside dans la difficulté de manipuler de façon interactive et répétable un nano-objet. Cette difficulté est un frein majeur pour des applications comme les nanotransistors, les nanosystèmes ou les futurs NEMS (Nano Electro Mechanical System). Ces dispositifs émergents sont ainsi ralentis dans leur cadre expérimental. Cette thèse s'inscrit dans la continuité des recherches développées au sein de l'équipe de microrobotique de l'ISIR. Elle se focalise sur l'exploitation de capteurs d'effort pour la manipulation contrôlée à plusieurs doigts actifs. Le microscope à force atomique est utilisé pour ses propriétés de capteur d'effort. Dans un premier temps, un préhenseur composé de deux doigts indépendants avec mesures des forces d'interaction a été conçue. Avec ce système original, des micromanipulations en trois dimensions de microsphères ont été réalisée avec succès dans l'air, en mesurant de façon continue les efforts d'interaction. Ce système a aussi été utilisé pour saisir et déposer des nanofils afin de former des nanocroix, ces dernières étant des nanostructures émergentes pour la fabrication, par jonctions, de nanotransistors. Par la suite, des oscillateurs en quartz ont été utilisés pour la caractérisation de nanostructures, avec retour d'effort dynamique. Le comportement non-linéaire en raideur de nanohélices lors de l'élongation a été caractérisé pour la première fois sur la totalité de la plage. Enfin, des sondes en quartz de haute fréquence ont été exploitées pour augmenter la vitesse d'acquisition d'images de l'AFM. De cette manière, la tâche de manipulation et d'imagerie en parallèle sous AFM a été optimisée et de nombreuses applications sont maintenant envisagées.
Author: Juan Camilo Acosta Mejia Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 119
Book Description
A l'échelle nanoscopique, un problème scientifique fondamental réside dans la difficulté de manipuler de façon interactive et répétable un nano-objet. Cette difficulté est un frein majeur pour des applications comme les nanotransistors, les nanosystèmes ou les futurs NEMS (Nano Electro Mechanical System). Ces dispositifs émergents sont ainsi ralentis dans leur cadre expérimental. Cette thèse s'inscrit dans la continuité des recherches développées au sein de l'équipe de microrobotique de l'ISIR. Elle se focalise sur l'exploitation de capteurs d'effort pour la manipulation contrôlée à plusieurs doigts actifs. Le microscope à force atomique est utilisé pour ses propriétés de capteur d'effort. Dans un premier temps, un préhenseur composé de deux doigts indépendants avec mesures des forces d'interaction a été conçue. Avec ce système original, des micromanipulations en trois dimensions de microsphères ont été réalisée avec succès dans l'air, en mesurant de façon continue les efforts d'interaction. Ce système a aussi été utilisé pour saisir et déposer des nanofils afin de former des nanocroix, ces dernières étant des nanostructures émergentes pour la fabrication, par jonctions, de nanotransistors. Par la suite, des oscillateurs en quartz ont été utilisés pour la caractérisation de nanostructures, avec retour d'effort dynamique. Le comportement non-linéaire en raideur de nanohélices lors de l'élongation a été caractérisé pour la première fois sur la totalité de la plage. Enfin, des sondes en quartz de haute fréquence ont été exploitées pour augmenter la vitesse d'acquisition d'images de l'AFM. De cette manière, la tâche de manipulation et d'imagerie en parallèle sous AFM a été optimisée et de nombreuses applications sont maintenant envisagées.
Author: Hui Xie Publisher: Springer ISBN: 3642203299 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 350
Book Description
The atomic force microscope (AFM) has been successfully used to perform nanorobotic manipulation operations on nanoscale entities such as particles, nanotubes, nanowires, nanocrystals, and DNA since 1990s. There have been many progress on modeling, imaging, teleoperated or automated control, human-machine interfacing, instrumentation, and applications of AFM based nanorobotic manipulation systems in literature. This book aims to include all of such state-of-the-art progress in an organized, structured, and detailed manner as a reference book and also potentially a textbook in nanorobotics and any other nanoscale dynamics, systems and controls related research and education. Clearly written and well-organized, this text introduces designs and prototypes of the nanorobotic systems in detail with innovative principles of three-dimensional manipulation force microscopy and parallel imaging/manipulation force microscopy.
Author: Yu Sun Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 3527690220 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 608
Book Description
Combining robotics with nanotechnology, this ready reference summarizes the fundamentals and emerging applications in this fascinating research field. This is the first book to introduce tools specifically designed and made for manipulating micro- and nanometer-sized objects, and presents such examples as semiconductor packaging and clinical diagnostics as well as surgery. The first part discusses various topics of on-chip and device-based micro- and nanomanipulation, including the use of acoustic, magnetic, optical or dielectrophoretic fields, while surface-driven and high-speed microfluidic manipulation for biophysical applications are also covered. In the second part of the book, the main focus is on microrobotic tools. Alongside magnetic micromanipulators, bacteria and untethered, chapters also discuss silicon nano- and integrated optical tweezers. The book closes with a number of chapters on nanomanipulation using AFM and nanocoils under optical and electron microscopes. Exciting images from the tiniest robotic systems at the nano-level are used to illustrate the examples throughout the work. A must-have book for readers with a background ranging from engineering to nanotechnology.
Author: Jaime Castillo-Leon Publisher: CRC Press ISBN: 1439827443 Category : Medical Languages : en Pages : 255
Book Description
Several micro- and nanomanipulation techniques have emerged in recent decades thanks to advances in micro- and nanofabrication. For instance, the atomic force microscope (AFM) uses a nano-sized tip to image, push, pull, cut, and indent biological material in air, liquid, or vacuum. Using micro- and nanofabrication techniques, scientists can make ma
Author: Shuai Yuan Publisher: Springer Nature ISBN: 981150508X Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 189
Book Description
This book highlights the latest advances in AFM nano-manipulation research in the field of nanotechnology. There are numerous uncertainties in the AFM nano-manipulation environment, such as thermal drift, tip broadening effect, tip positioning errors and manipulation instability. This book proposes a method for estimating tip morphology using a blind modeling algorithm, which is the basis of the analysis of the influence of thermal drift on AFM scanning images, and also explains how the scanning image of AFM is reconstructed with better accuracy. Further, the book describes how the tip positioning errors caused by thermal drift and system nonlinearity can be corrected using the proposed landmark observation method, and also explores the tip path planning method in a complex environment. Lastly, it presents an AFM-based nano-manipulation platform to illustrate the effectiveness of the proposed method using theoretical research, such as tip positioning and virtual nano-hand.
Author: En-Te Hwu Publisher: Edwin Hwu ISBN: Category : Science Languages : en Pages : 136
Book Description
A novel non-contact multiaxial astigmatic detection system (ADS) is designed and developed using the astigmatism as the measuring principle for the translational displacement, the angle, and their variations of a measured surface simultaneously. An optical pickup unit (OPU) of a commercial digital versatile disk (DVD) read only memory (ROM) drive can be used directly as an optical path mechanism in the above mentioned ADS, which can measure the translational and angular displacements accurately and simultaneously. The total linear detection range and the maximum measurement bandwidth of the ADS are 6 mm and 80MHz, respectively. The resolution of the translational displacement measurement is in sub-angstrom scale. For an operating frequency of 700 kHz, the noise floors of the translational and angular signals are below 0.8 pm/Hz1/2 and 0.4 mrad/ Hz1/2, respectively. The ADS can monitor the translational and two orthogonal angular displacements of a micro fabricated cantilever in atomic force microscopy (AFM). All the three, contact non-contact and tapping, modes can resolve the single atomic steps of the graphite surface, which indicates that atomic resolution is achievable with the ADS. The thermal noise spectra of the AFM probe can be clearly measured as well. Furthermore, the accuracy of scanning probe microscopy (SPM) depends not only on the measurement system itself, but also by the accuracy of the signal processing, which further depends on the physical and geometrical characteristics of the probe. The structure of the ADS is compact and stable. Besides the measurements through AFM probes, the ADS can be operated in profilometer mode. The CD surface and the CCD microlens are measured by this mode. The maximum scanning speed can reach up to 3.84×106 mm/s theoretically, almost one million times faster than that of a commercial SPM system. The ADS has a great potential for future development, the expansibility and the accuracy can evolve with the performance of future OPU. From the DVD OPU to higher resolution one, such as the OPU of the Blu-ray drive or high- definition (HD-DVD), can be integrated into the ADS as well. KEYWORDS: Astigmatism, ADS, Translational displacement, Angular displacement, SPM, AFM, Cantilever, Optical profilometer
Author: Mi Li Publisher: Elsevier ISBN: 0323958338 Category : Science Languages : en Pages : 338
Book Description
Atomic Force Microscopy for Nanoscale Biophysics: From Single Molecules to Living Cells summarizes the applications of atomic force microscopy for the investigation of biomolecules and cells. The book discusses the methodology of AFM-based biomedical detection, diverse biological systems, and the combination of AFM with other complementary techniques. These state-of-the-art chapters empower researchers to address biological issues through the application of atomic force microscopy. Atomic force microscopy (AFM) is a unique, multifunctional tool for investigating the structures and properties of living biological systems under aqueous conditions with unprecedented spatiotemporal resolution. Summarizes the recent progress of atomic force microscopy in biomedical applications Presents the methods and skills of applying atomic force microscopy Aids researchers in investigating the nanoscale biophysics of diverse biological systems
Author: Juan Camilo Acosta Mejia
Author: Juan Camilo Acosta Mejia
Author: Cagdas Denizel Onal
Author: Afshin Tafazzoli
Author: Hui Xie
Author: Yu Sun
Author: Jaime Castillo-Leon
Author: Metin Sitti
Author: Shuai Yuan
Author: En-Te Hwu
Author: Mi Li