Improved Single Molecule Force Spectroscopy Using Micromachined Cantilevers
Notice bibliographique
Résumé
Enhancing the short-term force precision of atomic force microscopy (AFM) while maintaining excellent long-term force stability would result in improved performance across multiple AFM modalities, including single molecule force spectroscopy (SMFS). SMFS is a powerful method to probe the nanometer-scale dynamics and energetics of biomolecules (DNA, RNA, and proteins). The folding and unfolding rates of such macromolecules are sensitive to sub-pN changes in force. Recently, we demonstrated sub-pN stability over a broad bandwidth (Δf = 0.01-16 Hz) by removing the gold coating from a 100 μm long cantilever. However, this stability came at the cost of increased short-term force noise, decreased temporal response, and poor sensitivity. Here, we avoided these compromises while retaining excellent force stability by modifying a short (L = 40 μm) cantilever with a focused ion beam. Our process led to a ∼10-fold reduction in both a cantilever's stiffness and its hydrodynamic drag near a surface. We also preserved the benefits of a highly reflective cantilever while mitigating gold-coating induced long-term drift. As a result, we extended AFM's sub-pN bandwidth by a factor of ∼50 to span five decades of bandwidth (Δf ≈ 0.01-1000 Hz). Measurements of mechanically stretching individual proteins showed improved force precision coupled with state-of-the-art force stability and no significant loss in temporal resolution compared to the stiffer, unmodified cantilever. Finally, these cantilevers were robust and were reused for SFMS over multiple days. Hence, we expect these responsive, yet stable, cantilevers to broadly benefit diverse AFM-based studies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».