Mio-tech-service.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое несфокусированный прыжковый двигатель

Расфокусировка зрения

Большинство современных людей знакомо с расфокусировкой зрения. Проблема возникает из-за частого перенапряжения глаз, следя за монитором, смартфоном и прочими гаджетами. Реже — вследствие возрастных изменений. Долгое время человек не замечает опасного признака, однако впоследствии это может привести к тяжелому заболеванию.

Расфокусировка зрения — состояние глаз, при котором хрусталик не способен выполнять функцию аккомодации при взгляде на ближние и дальние расстояния.

Что такое GOE

Если несколько упростить — это оценка качества исполнения и, соответственно, надбавка в виде баллов. Арбитры рассматривают каждый элемент, выставляя GOE от -5 до +5, в том числе — 0 — в случае, если исполнение оставило судей равнодушными, не затронув струны тонкой душевной организации.

Ладно, будем серьезнее. «0» — это просто стандартное исполнение, в котором не было засчитано ни одного пункта из списка положительных аспектов, но и ошибок тоже не увидели. В правилах прописаны Указания по определению положительных GOE и Таблица для снижения GOE при ошибках.

Наиболее ценятся легкость исполнения, эстетичность, оригинальность. Самыми грубыми ошибками считаются падение с прыжков, потеря баланса во вращениях, несоответствие дорожки шагов музыкальному сопровождению. Содержание «Указаний», а так же «Таблицы» изложено в статье «Чем руководствуются судьи при выставлении GOE» для самых стойких и любопытных.

Прежде всего судьи рассматривают положительные аспекты продемонстрированного элемента. Затем, в случае, если в исполнении замечены ошибки, производят снижение согласно Таблице. Результат этих расчетов становится окончательным GOE данного элемента и производится надбавка к его стоимости.

Рёберные

Во время рёберных прыжков спортсмен толкается опорной ногой (то есть той, на которой катится).

Сальхов

Один из самых простых прыжков – сальхов. Он выполняется с левой ноги и всегда сопровождается характерным махом правой ногой вокруг тела. По этому маху его легче всего узнать. Приземляется фигурист на маховую ногу и скользит после прыжка назад.

Назван он по имени шведа Ульриха Сальхова, впервые исполнившего его в 1909 году. Он, в отличие от Лутца, был прославленным фигуристом – олимпийским чемпионом 1908 года, 10-кратным чемпионом мира, 9-кратным чемпионом Европы.

Лайфхак: Ноги перед прыжком не перекрещиваются, прыжок идёт с двух ног сразу. Ну и характерный мах правой ногой вокруг тела.

Базовая оценка (тройной сальхов) – 4,4 балла

Риттбергер

Риттбергер выполняется с правой ноги. Спортсмен движется на правой ноге назад-наружу, лицом внутрь круга, свободная нога идёт вперёд. Всё тело, за исключением опорной ноги, разворачивается против часовой стрелки, одновременно делается толчок правой ногой. Приземляется фигурист тоже на правую. Как мы видим, он похож на тулуп – только выполняется не с зубца, а с ребра. Долгое время этот прыжок даже называли по созвучию с тулупом – «прыжок петлёй» – или, по английски, loop.

Впервые его исполнил немецкий фигурист Вернер Риттбергер в 1910 году. Он был не только талантливым фигуристом – многократным победителем национального чемпионата, трижды серебряным призёром чемпионатов мира, но и известным судьёй.

Лайфхак: похож на тулуп, только толчок ребром, а не зубцом.

Базовая оценка (тройной ритбергер) – 5,1 балла

Аксель

Самый сложный прыжок в фигурном катании – аксель. Это единственный прыжок, исполняемый с движения вперёд. Фигурист скользит назад, а затем делает разворот. И уже с движения вперёд, после замаха правой ногой, прыгает. А вот приземляется он спиной. Из-за этого аксель — единственный, где число оборотов не целое, а с половинкой. То есть в двойном акселе – два с половиной оборота.

Этот прыжок – самый старый. Он назван по имени норвежца Акселя Паульсена, впервые исполнившего его в 1882 году. Кстати, выполнял он его на беговых коньках. Да и вообще, Паульсен в своё время был больше известен как конькобежец и даже установил несколько мировых рекордов. А вот в фигурном катании до самых вершин он не добрался – даже на соревнованиях, где он впервые исполнил свой новый прыжок, Аксель остался лишь вторым.

Лайфхак: единственный прыжок, на который заходят лицом вперёд.

Базовая оценка (тройной аксель, т.е. аксель в три с половиной оборота) – 8,5 балла

Мы ведём телеграм-канал о фигурном катании, где оперативно появляются все результаты, а также интересные материалы о спортсменах и тонкостях спорта. Присоединяйтесь! @kiss_and_cry_fk

На десерт — видео недавнего выступления российской 13-летней фигуристки Александры Трусовой на юниорском чемпионате мира, где спортсменка творит историю спорта: она стала первой фигуристкой, исполнившей в произвольной программе 2 прыжка в четыре оборота – и теперь вы без труда узнаете, что это — четверной сальхов и четверной тулуп. Четверной тулуп ранее на соревнованиях женщинами вообще не исполнялся. Обычно такие прыжки исполняют мужчины.

Сюжет

Чемпионат мира по фигурному катанию — 2018 в Милане
Прямые трансляции чемпионата и все новости турнира.

Симптомы астигматизма

Первые признаки астигматизма проявляются в детском возрасте. К сожалению, малыши редко могут сформулировать проблемы и объяснить, что испытывают дискомфорт. Именно поэтому проходить обследования детям требуется с первых месяцев жизни.

Главное проявление астигматизма глаз — расфокусировка зрения и расплывчатость картинки. Кроме того, на патологию могут указывать следующие симптомы:

  • повышенная усталость глаз;
  • головная боль при зрительных нагрузках;
  • ощущение постороннего объекта в глазу;
  • двоение предметов;
  • жжение, болезненные ощущения в глазах;
  • сложности с удержанием внимания;
  • проблемы с визуальным определением расстояния до предметов.

У детей падает успеваемость. Они испытывают сложности с чтением и письмом, путая похожие по написанию буквы и цифры.

Астигматизм особенно важно вовремя выявить у детей. Если не скорректировать зрение своевременно, может развиться амблиопия, или «ленивый глаз». Из-за того, что в период раннего развития зрения происходит неадекватная стимуляция зрительной системы (постоянно «размазанная» картинка), формируется неодинаковая рефракция, происходят структурные изменения в отделах глаз и наблюдается существенное, не поддающееся коррекции снижение зрения.

Специальные упражнения прыгуна в высоту

Локтев С.А. Легкая атлетика в детском и подростковом возрасте: Практическое руководство для тренера. [Текст] / С.А. Локтев. – М.: Советский спорт, 2007. – 404 с.: ил.

Новая книга, вышедшая в издательстве «Советский спорт», будет интересна и тренерам по легкой атлетике, и учителям физкультуры. В практическом руководстве не только изложены принципы отбора спортсменов, общефизической и специальной подготовки легкоатлета, но и дано большое количество упражнений по развитию физических качеств и технике легкоатлетических упражнений. Большое внимание уделено спортивным и подвижным играм. В руководстве нашли отражение новые направления организации соревнований для детей с разным уровнем физической подготовленности.

Упражнения для развития силы

  1. Выпрыгивание из положения стоя толчковой ногой на опоре высотой 50–60 см (рис. 1). Обратить внимание на движение маховой ноги. Упражнение может проводиться без отягощения и с различными отягощениями (20–30 кг).
  2. Полуприседание с отягощением (например, штангой) или при помощи партнера.
  3. Выпрыгивание с гирей из исходного положения стоя на двух опорах (рис. 2).
  4. Подпрыгивание на одной и обеих ногах с отягощением (штанга, мешок с песком). Упражнение можно выполнять на наклонной плоскости (рис. 3).
  5. Наклоны назад с поворотом влево и вправо, сидя на гимнастическом коне. Ноги на уровне высоты коня закреплены на гимнастической стенке.
  6. Наклон вперед с поворотом лицом вниз из положения сидя боком на гимнастическом коне (рис. 4).
  7. Доставание ногами кистей из положения лежа на спине на наклонной гимнастической скамейке (рис. 5).
  8. Смена положения ног сидя на скамейке, правая нога прямая, поднята вверх (рис. 6).
  9. Спрыгивание с возвышения в 40–60 см с последующим прыжком через планку, установленную на доступной высоте.
  10. То же упражнение, но с разбега в 3–7 шагов (рис. 7).
  11. Прыжки через 3–6 барьеров, установленных в яме с песком. Упражне­ние выполняется сериями толчковой, маховой и на обеих ногах (рис. 8).
  12. Подпрыгивания на месте в яме с песком. Упражнение выполняется на одной и на обеих ногах (сериями по 5–8 отталкиваний). Можно использовать отягощение весом 8–15 кг.
Читать еще:  Что такое glx двигатель

Статические упражнения с максимальным напряжением для развития силы мышц

  1. Разгибание ног. Угол сгибания около 135°. Упражнение выполняется сериями, длительность напряжения – 5–6 сек. (рис. 9).
  2. Поднимание ног. Упражнение выполняется сидя с использованием отягощения весом 20–40 кг. Длительность напряжения – 5–6 сек. (рис. 10).
  3. Упражнения для развития силы мышц таза, спины, живота. Выполняются из положения лежа. Длительность напряжения – 5–6 сек. (рис. 11).
  4. Сгибание стопы. Упражнение выполняется сидя. Длительность напряжения – 5–6 сек.

Рекомендуется также использовать упражнения для бегунов и толкателей ядра.

Упражнения для развития быстроты

  1. Прыжки по наклонной плоскости. Выпол­няются на одной ноге под гору и с горы. Отталкивание максимально быстрое (рис. 12).
  2. Прыжки по ступенькам на толчковой ноге. Выполняются с максималь­ной скоростью (рис. 13).
  3. Разнообразные прыжки со скакалкой.
  4. Удары по мячу, висящему на высоте 100–150 см, из положения толчко­вая нога впереди, маховая сзади; руки в положении замаха (рис. 14).
  5. Прыжки с доставанием высоко висящих предметов рукой, головой, маховой ногой (рис. 15).
  6. Прыжки через барьеры толчком одной и двух ног (рис. 8).
  7. Прыжки через планку с отталкиванием от возвышения в 30–40 см (рис. 16).
  8. Впрыгивание на гимнастические снаряды. Выполняется с 4–8 беговых шагов (рис. 17).
  9. Махи ногой стоя боком у гимнастической стенки. Обратить внимание на продвижение таза вперед и движение прямой толчковой ноги (рис. 18).
  10. Шпагат стоя боком у гимнастической стенки.
  11. Приседания с разведением колен в стороны из положения стоя лицом к гимнастической стенке.
  12. Прыжки через планку кульбитом (рис. 19).
  13. Прыжки с места в длину и высоту. Упражнение выполняется по сигналу.
  14. Броски, толчки, метания легких ядер (камней). Упражнение выполня­ется всеми занимающимися по сигналу.
  15. Быстрый бег со спуртами на 40–90 м. Выполняется по сиг­налу или самостоятельно (4–6 спуртов).

Можно также использовать упражнения для бегунов.

Подводящие упражнения, направленные на овладение техникой прыжка в высоту с разбега способом «перекидной»

  1. Высокий мах ногой с быстрой постановкой другой ноги на грунт (рис. 20).
  2. Прыжки через планку, установленную на легко преодолеваемой высоте. Упражнение выполняется с бокового и прямого разбега (рис. 21).
  3. Подтягивание толчковой ноги стопой к колену маховой ноги из основной стойки (рис. 22).
  4. Впрыгивание на гимнастический стол с 5–8 шагов разбега в положении толчковой ноги стопой под колено маховой ноги.
  5. Прыжок через изгородь, бревно с 5–8 шагов разбега с опорой на одно­именную с толчковой ногой руку. Отталкивание производится одной ногой (рис. 23).
  6. Подтягивание толчковой ноги стопой к бедру, колено отведено в сторо­ну; с выпрямлением ноги носок разворачивается наружу (рис. 24).
  7. Прыжок через коня, бревно с опорой двумя руками (рис. 25).
  8. Лежа животом на гимнастическом бревне, поднять толчковую ногу стопой к бедру, колено развернуть наружу. Выпрямляя толчковую ногу с разворотом колена и носком наружу, свалиться с бревна (рис. 26).
  9. Прыжки перекидным способом. Туловище до перехода через планку располагается вертикально, над планкой – горизонтально (рис. 27).



Подводящие упражнения, направленные на овладение техникой прыжка «фосбери-флоп»

Для эффективного обучения способу «фосбери-флоп» необходимо правиль­но подобранное оборудование мест занятий и наличие мягких поролоновых матов, без которых практически невозможно научить этому способу прыжка.

Приступать к разучиванию отдельных элементов прыжка следует только после получения учениками четких инструкций по его выполнению.

Внимание! Существенное значение в овладении данным способом прыжка в высоту имеет определенная последовательность изучения его элементов. К разучиванию отталкивания и прыжка через планку толчком одной ноги приступают после приобретения навыка бега по дуге и освоения перехода через планку толчком двух ног.

Рис. 28. Упражнения для обучения переходу через планку при прыжках в высоту способом «фосбери-флоп»

Упражнения, способствующие овладению техникой разбега

  1. Набирая скорость по прямой, вбежать в круг радиусом 5–6 м и про­должать активно бежать по дуге, наклоняя туловище к центру круга.
  2. Надеть пояс или кожаный ремень, к которому привязывается веревка длиной 5–6 м. Партнер или преподаватель держит свободный конец веревки. Прыгун начинает бежать по дуге с максимальной скоростью (удержание обучающегося с помощью веревки на определенном расстоянии от центра круга дает возможность привить прыгуну навык наклона туловища в центр круга).
  3. Перед проекцией планки обозначают дугу радиусом 4–5 м со смещением ее с одной стороны влево или вправо от стоек на расстояние 1,5–2 м. По касательной к дуге с внешней стороны перпендикулярно проекции планки наносят прямую линию. По этой прямой, переходящей в дугу, размечают разбег. Прыгун разбегается без отталкивания, отрабатывая ритм и темп разбега.)

Рис. 29. Упражнения для обучения отталкиванию при прыжках в высоту способом «фосбери-флоп»

Упражнения, способствующие овладению элементами перехода через планку

  1. Лежа спиной поперек гимнастического коня, занять положение, соответствующее переходу через планку (рис. 28, 1).
  2. Из положения стоя, медленно наклоняясь туловищем назад, выполнить упражнение «Мост», опираясь руками на сложенные маты (рис. 28, 2).
  3. На гимнастического коня кладут маты таким образом, чтобы они свисали с одной стороны коня и образовали подушку для приземления. Стоя с другой стороны, выполнить напрыгивание и перекат спиной через коня с дальнейшим кувырком через голову на наклонных матах (рис. 28, 3).
  4. Выполнение прыжка через планку толчком двух ног из положения стоя спиной к планке. Нужно постараться принять положение прогнувшись над планкой, соответствующее положению перехода через планку в прыжке способом «фосберифлоп» (рис. 28, 4).
  5. То же, но с помощью подкидной доски (рис. 28, 5).

При выполнении упражнений 4 и 5 необходимо следить, чтобы ноги спортсмена не поднимались сразу вверх, а откидывались назад, вызывая прогиб в поясничной части, и только после этого поднимались вверх.

Читать еще:  Двигатель без ваноса что это

Упражнения, способствующие овладению техникой отталкивания

  1. С трех шагов разбега выполняют отталкивание с махом согнутой ногой; при взлете маховая нога опускается. Приземление происходит на две ноги в положение стоя с небольшим прогибом в поясничной части спины (рис. 29).
  2. С укороченного разбега по дуге выполняют отталкивание. После опускания маховой ноги вниз и прогиба в поясничной части происходит приземление на спину на поролоновые подушки (при правильном отталкивании с разбега по дуге центробежные силы обязательно повернут длинную ось спортсмена, поэтому выполнение этого упражнения без приземления на спину нецелесообразно, так как не достигается основная цель – использование центробежной силы).

Связав разбег с отталкиванием и переходом через планку, можно приступить к отработке элементов перехода через планку при отталкивании одной ногой. При этом целесообразно применить жесткий гимнастический мостик, с которого производят отталкивание. При помощи мостика прыгун может увеличить амплитуду движений, что способствует усвоению двигательного навыка. В дальнейшем после освоения тех­ники перехода через планку мостик применяют крайне редко, так как на этом этапе может неправильно сформироваться навык отталкивания.

Противопоказания

УЗ-кавитация воздействует только на жировые клетки, не затрагивая другие ткани. Безопасность методики доказана целым рядом исследований.

Тем не менее, и у нее имеются противопоказания. К ним относятся:

  • хронические инфекционные заболевания;
  • ожирение II и III степени;
  • болезни печени и почек;
  • онкология на любой стадии;
  • декомпенсированный сахарный диабет;
  • серьезные проблемы с сердцем и сосудами;
  • остеопороз;
  • раны и ссадины в зоне обработки;
  • присутствие в организме металлических имплантатов, кардиостимуляторов;
  • беременность, период лактации.

Наши популярные услуги:

Прыжковая силовая микроскопия пьезоотклика: комплексное изучение биопьезоэлектриков

Пример применений 098 (pdf 6.0 Mb)

Арсений Калинин,
НТ-МДТ Спектрум Инструментс

Представлен новый подход к комплексному анализу рельефа и пьезоэлектрических свойств мягких и хрупких образцов. Новая методика атомно-силовой микроскопии, именуемая Прыжковой (HybriD) Силовой микроскопией пьезоотклика, позволяет проводить одновременное неразрушающее исследование морфологии поверхности, отображение количественных наномеханических характеристик и доменной структуры ферро- и пьезоэлектриков.

ВВЕДЕНИЕ

Атомно-силовая микроскопия (АСМ) является мощным инструментом для отображения поверхности и изучения локальных свойств материалов с нанометровым пространственным разрешением.

С тех пор как был предложен принцип работы АСМ, основанный на прямом взаимодействии между острым зондом и образцом, было развито множество уникальных методик АСМ измерений: количественные наномеханические измерения, отображение проводимости, локальные электромагнитные исследования и т.д.

Одной из таких АСМ методик является Силовая микроскопия Пьезоотклика, с помощью которой изучаются электромеханические характеристики ферроэлектрических и пьезоэлектрических материалов в терминах их доменной морфологии с нанометровым пространственным разрешением в разных условиях и при разных температурах.

Принцип работы СМП основан на контактной АСМ – методе сканировании образца, когда зонд находится в постоянном контакте с поверхностью образца при поддерживаемой обратной связью величине силы взаимодействия.

В процессе сканирования между проводящим зондом и образцом прикладывается переменное напряжение, приводящее в зависимости от доменной структуры к вертикальным и латеральным колебаниям поверхности образца под зондом.

Это позволяет изучать геометрию доменов, их динамику, локальные пьезоэлектрические коэффициенты и направления поляризации с пространственным разрешением в десятки нанометров, что определяется радиусом АСМ зонда.

Со времени первой разработки этой методики Guthner и Dransfeld в 1991 [1] СМП стала широко используемой методикой для ферро- и пьезоэлектрических исследований кристаллов.

Множество кристаллических материалов, в структуре которых отсутствует центр симметрии, были изучены в терминах пьезоэлектрической доменной структуры и динамики [1-4]: цирконат-титанат свинца, триглицинсульфат, BiFeO3 и т.д.

Любой материал с нецентросимметричной структурой способен демонстрировать пьезоэлектрические свойства.

С этой точки зрения наиболее интересной областью является исследование электромеханической связи в биомедицине, где большинство изучаемых протеинов, полисахаридов и органелл имеют нецентросимметричную природу [5].

Пьезоэлектричество в биологических объектах было открыто Fukada в 1950 годах в древесных и позже в костных тканях [6-9].

Этот эффект, который возникает из электромеханической связи, был назван биопьезоэлектричеством. Впоследствии биопьезоэлектричество наблюдалось в определенных типах мускульного движения, в нервной системе, транспорте ионов, аминокислотах и т.д. [10-16], и, в результате, его обнаружение стало существенным для наномедицины и биомедицинского применения. Однако это требует использования нового метода для исследования электромеханической связи в живых системах. СМП является важным кандидатом для этих целей, поскольку позволяет проводить измерение пьезоотклика с нанометровым разрешением. Но СМП непригодна для изучения биологических образцов, поскольку является контактной методикой. Латеральное взаимодействие зонд-образец, возникающее вследствие постоянного контакта АСМ зонда с поверхностью, может быть весьма значительным, вплоть до деформации или разрушения мягких и хрупких материалов. НТ-МДТ Спектрум Инструментс вводит новый подход для СМП исследований таких мягких и хрупких объектов, используя уменьшенное латеральное взаимодействие зонд-образец в HybriD Силовой микроскопии пьезоотклика (HD СМП).

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

HD СМП является расширением недавно представленной методики HybriD (HD методики) – метода сканирование на основе быстрых измерений силовых кривых с обработкой отклика зонда в режиме реального времени [17]. С аппаратной точки зрения HD СМП реализуется с использованием нового контроллера HybriD 2.0 (см. подробную спецификацию в Приложении).

В HD методике образец или зонд АСМ совершает вертикальные колебания с частотой значительно ниже резонансных частот кантилевера и пьезосканера. Поскольку острие зонда и образец взаимодействуют друг с другом в каждом цикле, зонд периодически приходит в контактное состояние, и кантилевер изгибается в соответствии с величиной взаимодействия зонд-образец.

Эта последовательность состояний с идеализированными профилями изгибов зондового датчика представлены на Рисунках 1a-с.

При уменьшении расстояния зонд-образец форма кантилевера сначала остается неизменной на уровне базовой линии (точка 1), затем он изгибается под действием капиллярных или адгезионных сил (точка 2). При дальнейшем сближении с образцом доминируют отталкивающие сила зонд-образец, кантилевер изгибается кверху, пока не достигнет заданного значения (точка 3), выбранного для работы обратной связи. Это Z-точка возврата в каждом цикле.

Когда образец и острие зонда начинают отделяться, зонд может испытывать сильное адгезионное взаимодействие, отображаемое ямой (точка 4), прежде чем он полностью оторвется от образца, и кантилевер восстановит состояние, соответствующее базовой линии (точка 5).

Читать еще:  Двигатель 127 что это

Временная кривая изгиба содержит массу полезной информации, которая может быть обнаружена, также отображается во время латерального сканирования и используется для извлечения количественных локальных свойств образца: наклоны кривых подвода и отвода в контактной части цикла соотносятся с модулями упругости (и могут быть пересчитаны в количественные локальные модули Юнга); ямы притяжения на участках подвода и отвода могут быть применены для измерений адгезии базовые линии могут быть подвержены влияниям дальнодействующих электростатических и магнитных сил, которые могут быть зарегистрированы зондами с проводящими или ферромагнитными покрытиями соответственно. Эти хорошо известные особенности временных изгибных кривых и соответствующих кривых сила-Z (FvZ, Рисунок 1c) использовались в течение длительного времени в контактном методе АСМ исследований [18, 19]. FvZ или силовые кривые в контактном методе обычно снимаются в диапазоне частот 0.1 – 10 Гц, что значительно ограничивает их применение.

Это препятствие преодолевается в HD методике, где быстрое получение данных позволяет в режиме реального времени проводить сбор, анализ и отображение данных, записанных в килогерцовом частотном диапазоне. Кроме того, вариации изгиба в различных частях цикла колебаний могут быть обнаружены и обработаны независимо друг от друга в режиме реального времени. Одной из особенностей HD методики является возможность использования «временного окна» для измерений: возможность подключения напряжения питания переменного или постоянного тока, записи и обработки сигнала в заданной части цикла колебаний.

Эта особенность позволяет, например, исследовать проводимость углеродных нанотрубок приложением постоянного напряжения и детектированием тока зонд-образец во «временном окне», соответствующем контакту зонда с образцом (область 2-4 на Рисунке 1b) [20].

Методика HD СМП также базируется на использовании «временного окна» (Рисунок 2).

В определенном пользователем «временном окне», относящемся к области контакта зонд-образец, между проводящим покрытием зонда и исследуемым объектом прикладывается переменное напряжение VAC , которое вызывает механические колебания образца под зондом, зависящие от локальной поляризации.

Соответствующие вертикальные (сигнал DFL) и латеральные (сигнал LF) перемещения кончика АСМ зонда записываются в заданном «временном окне» и обрабатываются для получения амплитуды и фазы сигналов.

Амплитуды сигналов DFL и LF характеризуют локальные пьезоэлектрические коэффициенты материалов, в то время как фазовые сигналы предоставляют информацию о локальных направлениях поляризации.

Полная кривая DFL(t) каждого цикла методики HybriD используется также для вычисления изменения рельефа, силы адгезии, модулей упругости.

Таким образом, HD СМП за один цикл измерений дает комплексную информацию о свойствах образца, и в то же время делает измерения неразрушающими за счет отрыва зонда от образца на каждом HybriD цикле колебаний.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ. КОЛЛАГЕНОВЫЕ МАТРИЦЫ

Одним из самых интересных биоматериалов, демонстрирующих пьезоэлектричество, являются коллагеновые фибриллы – основной строительный компонент костей, зубов, стромы роговицы и кровеносных сосудов. Коллаген состоит из ориентированных полярных молекул белка (фибрилл) [21], которые формируют прочную органическую кристаллическую матрицу. Пьезоэлектрические свойства единичных фибрилл коллагена были недавно изучены с нанометровым разрешением [22, 23]. Несмотря на этот успех, научная проблема любого исследования пьезоотклика коллагеновой матрицы все еще сложна.

Основным препятствием для традиционных контактных СМП измерений этих структур является наличие шероховатых поверхностей, где вариации высоты достигают почти одного микрометра. Это приводит к залипанию АСМ зондов на одиночных фибриллах, и как следствие, к сильному искажению рельефа и отображения пьезоотклика.

Было обнаружено, что благодаря принципу работы методика HD СМП является прекрасным способом изучения коллагеновой матрицы, образцы которой были представлены FibraliSgn Corporation, разработавшей уникальный метод нанесения животного коллагена на стеклянную подложку [24].

Рисунок 3 иллюстрирует результаты HD СМП исследования матрицы коллагена I типа, выделенной из бычьей роговицы. Измерения проводились с приложением к проводящему зонду переменного тока с напряжением 8 В и частотой 280 кГц, использовались АСМ зонды NT‑MDT SI Etalon HA_HR / W2C + с жесткостью 14 Н / м. Контраст в (а) охватывает изменение высоты в диапазоне 0-800 нм. Латеральная СМП фаза в (б) демонстрирует распределение доменов, более темные и более яркие участки соответствуют разным направлением поляризации.

Адгезия в (c) отображает силу адгезии зонд-образец, более яркие участки соответствуют большей адгезии. Е модули в (d) отображают Е модули коллагеновой матрицы, более яркие участки соответствуют большим значениям Е модулей.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ. ПЕПТИДНЫЕ НАНОТРУБКИ

Недавно были обнаружены пептидные нанотрубки (ПНТ), самоорганизованные из мономеров дифенилаланина, демонстрирующие сильные пьезоэлектрические свойства. Холкин и др. продемонстрировали латеральный СМП контраст и высокоэффективный пьезоэлектрический коэффициент d15, по меньшей мере, 60 мкм/В [25] (для нанотрубок диаметром 200 нм), что является самым высоким значением для известных биопьезоэлектриков.

Вместе с собственной биосовместимостью и чрезвычайно высоким модулем упругости для молекулярных кристаллов это делает ПНТ дифенилаланина очень перспективными материалами для разработки пьезонаноустройств, которые потенциально совместимы с тканями человека.

ПНТ являются сложными образцами для традиционного контактного СМП иссследования вследствие их хрупкости и слабой связи с подложкой. В результате в литературе нет СМП изображений нанотрубок без нарушений. Между тем недавно были продемонстрированы неразрушающие HD СМП исследования тонких ПНТ (около 10 нм в диаметре) другого типа с представлением информации о рельефе, адгезии и модуле Юнга [20]. Изучение модуля Юнга этих структур также представляет большой интерес, поскольку ранее измеренные значения различными методами варьируются от 9 до 32 ГПа. Также, насколько нам известно, нет данных с картами механических свойств.

Поэтому было логично применять HD СМП к ПНТ дифенилаланина для измерения пьезорезонансных, механических и электростатических свойств. На рисунках 4 и 5 показаны полученные данные: одновременно измеренные рельеф, латеральные пьезорезонансы, карты деформации, карты адгезии и электростатических свойств трубок диаметром менее 100 нм. Измерения проводились на АСМ ВЕГА производства НТ-МДТ СИ с использованием зонда NSG30/TiN. Изображение фазы Латеральной СМП демонстрирует ПНТ с противоположным направлением поляризации, соответствующим пьезоэлектрической постоянной d15 (вертикальное электрическое поле и поляризация, параллельная оси трубки).

На карте деформации показано неоднородное распределение жесткости нанотрубок. Это было связано с изменением внутреннего диаметра трубки. Поскольку ни одна из стандартных моделей механической контактной механики (Hertz, DMT, JKR и т. Д.) не описывает взаимодействие зонд-нанотрубка, для количественного определения поперечного модуля Юнга применялось моделирование МКЭ. Полученное значение 29 ± 1 ГПа совпадает с ранее измеренными методами наноиндентирования и АСМ спектроскопии [26].

Все HD СМП исследования дифенилаланиновых ПНТ опубликованы и обсуждены в журнале Ultramicroscopy [27].

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector