Atomic force microscopy: probing the nanoworld

Atomic Force Microscope and related techniques have played a key role in the development of the nanotechnology revolution that is taking place in science. This paper reviews the basic principles behind the technique and its different operation modes and applications, pointing out research worksperformed in the Nanometric Techniques Unit of the CCiTUB in order to exemplify the vast array of capabilities of these instruments.

The Iowa plan for atomic energy education, 1950

This is volume 1 of 5 and is the Iowa Plan for Atomic Energy Education. It is the orientation to the Iowa plan for atomic energy education. This plan was presented to teachers, students and the lay public of Iowa with the desire to remove fears and assist in pointing the way toward a sensitive consideration of what American citizens can and should know and do about atomic energy.

Fuzzy logic algorithm to extract specific interaction forces from atomic force microscopy data

The atomic force microscope is not only a very convenient tool for studying the topography of different samples, but it can also be used to measure specific binding forces between molecules. For this purpose, one type of molecule is attached to the tip and the other one to the substrate. Approaching the tip to the substrate allows the molecules to bind together. Retracting the tip breaks the newly formed bond. The rupture of a specific bond appears in the force-distance curves as a spike from which the binding force can be deduced. In this article we present an algorithm to automatically process force-distance curves in order to obtain bond strength histograms. The algorithm is based on a fuzzy logic approach that permits an evaluation of "quality" for every event and makes the detection procedure much faster compared to a manual selection. In this article, the software has been applied to measure the binding strength between tubuline and microtubuline associated proteins.

Stiffness tomography by atomic force microscopy.

The atomic force microscope is a convenient tool to probe living samples at the nanometric scale. Among its numerous capabilities, the instrument can be operated as a nano-indenter to gather information about the mechanical properties of the sample. In this operating mode, the deformation of the cantilever is displayed as a function of the indentation depth of the tip into the sample. Fitting this curve with different theoretical models permits us to estimate the Young's modulus of the sample at the indentation spot. We describe what to our knowledge is a new technique to process these curves to distinguish structures of different stiffness buried into the bulk of the sample. The working principle of this new imaging technique has been verified by finite element models and successfully applied to living cells.

Atomic force microscopy imaging of living cells

Over the last two decades, Atomic Force Microscopy (AFM) has emerged as the tool of choice to image living organisms in a near-physiological environment. Whereas fluorescence microscopy techniques allow labeling and tracking of components inside cells and the observation of dynamic processes, AFM is mainly a surface technique that can be operated on a wide range of substrates including biological samples. AFM enables extraction of topographical, mechanical and chemical information from these samples.

Atomic Ordering and Martensitic Transitions in Cu-Zn-Al Shape Memory Alloys

We present results from both, calorimetric and dilatometric studies of the isothermal ordering process taking place in a Cu-Zn-Al shape memory alloy after quenches from Tq temperatures ranging from 350 K to 1200 K. The dissipated energy and the length variations of the system are obtained during the process. The change of these quantities in the whole process have been compared with the difference [MATH] between Ms, measured after the relaxation and Ms measured just after the quench. We obtain that these three quantities present, as a function of Tq, the same qualitative behaviour. These changes are then associated with changes of the L21 ordering after the quench in the system. The relaxational process does not follow a single exponential decay. Instead, a continuous slowing down is observed. A relaxation time [MATH] has been defined to characterize the relaxation rate. We show that [MATH] depends on both the annealing and the quenching (Tq [MATH] 800 K) temperatures through an Arrhenius law.

Assessing dystrophies and other muscle diseases at the nanometer scale by atomic force microscopy.

AIM: Atomic force microscopy nanoindentation of myofibers was used to assess and quantitatively diagnose muscular dystrophies from human patients. MATERIALS & METHODS: Myofibers were probed from fresh or frozen muscle biopsies from human dystrophic patients and healthy volunteers, as well as mice models, and Young's modulus stiffness values were determined. RESULTS: Fibers displaying abnormally low mechanical stability were detected in biopsies from patients affected by 11 distinct muscle diseases, and Young's modulus values were commensurate to the severity of the disease. Abnormal myofiber resistance was also observed from consulting patients whose muscle condition could not be detected or unambiguously diagnosed otherwise. DISCUSSION & CONCLUSION: This study provides a proof-of-concept that atomic force microscopy yields a quantitative read-out of human muscle function from clinical biopsies, and that it may thereby complement current muscular dystrophy diagnosis.

Software SMEs asStrategic Partners in the Partner Programs of Large International Companies

Tutkielman tavoitteena oli tutkia pienten- ja keskisuurten (PK) ohjelmistoyritysten kansainvälisiä kumppanuuksia. Päätavoitteena oli löytää keinoja kuinka PK-ohjelmistoyritykset voisivat tulla strategisiksi kumppaneksi suurten kansainvälisten yritysten kumppanuusohjelmissa. Lisäksi tutkielmassa oli tavoitteena selvittää kuinka kumppaneiden välistä sitoutumista voitaisiin vahvistaa, jotta PK-ohjelmistoyritykset voisivat saavuttaa todellista lisäarvoa ja kansainvälistä kasvua kumppanuusohjelmien kautta. Tutkielma jakaantuu teoreettiseen ja empiiriseen osaan. Teoreettinen osa keskittyy tarkastelemaan korkean teknologian markkinointia ohjelmistoalalla sekä kansainvälisiä kumppanuuksia. Suurten yritystenkumppanuusohjelmia ei ole tutkittu suomalaisten PK-ohjelmistoyritysten näkökulmasta, minkä vuoksi empiirinen tutkimus on perusteltua. Empiirinen tutkimus toteutettiin laadullisena case-tutkimuksena ja tutkimusmenetelmänä käytettiin puolistrukturoitua haastattelua. Tutkimustulokset osoittavat, että strategisen kumppanin aseman saavuttaminen on pitkä ja haastava matka PK-yrityksille. Suurten kansainvälisten yritysten kumppanuusohjelmat ovat useimmiten monimutkaisia ja todellisen lisäarvon saavuttaminen kumppanuusohjelman kautta vaatii paljon resursseja PK-yrityksiltä. Jotta PK-yritykset voisivat saavuttaa ja säilyttää strategisen kumppanin aseman kumppanuusohjelmassa, vaatii se aktiivista ja päivittäistä vuorovaikutusta kumppaneiden kesken. Erityisesti tiiviit henkilösuhteet oikeiden avainhenkilöiden kanssa ovat välttämättömyys. Läheiset kontaktit mahdollistavat sen, että PK-yritykset voivat ainakin osittain ohittaa kumppanuusohjelman byrokratian, mikä lisää luottamusta ja sitoutumista kumppanuussuhteessa sekä edistää kansainvälistä kasvua ja menestystä liiketoiminnassa.

Essays on Innovativeness and its Evaluation in Small and Medium-sized Enterprises

Tutkimus koostuu neljästä artikkelista, jotka käsittelevät suomalaisten pienten ja keskisuurten teollisuusyritysten (PKT-yritysten) innovatiivisuutta, sen attribuutteja (ominaispiirteitä) sekä indikaattoreita. Tutkimuksessa tarkastellaan sekä kirjallisuudessa esitettyjä että PKT-johtajien ja PKT-yritystenkehityshankkeiden rahoituspäätöksiin osallistuvien yritystutkijoiden haastatteluissa esittämiä innovatiivisuuden määritelmiä. Innovatiivisuusindikaattoreista tarkastellaan PKT-yritysten kehittämishankkeille sovellettavia rahoitus- ja arviointikriteerejä sekä yritysten ulkopuolisten rahoittajien että PKT-johtajien näkökulmasta. Erityistä huomiota kohdistetaan sovellettuihin laadullisiin ja ei-numeerisiin innovatiivisuuden arviointikriteereihin. Sekä kirjallisuudessa että kymmenen yritystutkijan ja kuuden esimerkkiyrityksen johtajan haastatteluissa innovaation uutuus yhdistetään innovatiivisuuteen. Muita tärkeitä innovatiivisuuteen liitettyjä ominaisuuksia olivat markkinat, muista yrityksistä erottuminen ja yksilöiden luovuus. Ihmisläheiset ja yksilöihin liittyvät näkökulmat korostuvat yritystutkijoiden ja PKT-johtajien innovatiivisuuden määritelmissä, kun taas kirjallisuudessa annetaan enemmän painoa ympäristölle, tuotteille ja markkinoille. Yritystutkijat pitivät yritykseen ja sen johtajaan liittyviä tekijöitä tärkeinä rahoitettavien kehittämishankkeiden panosten arviointikriteereinä. Tuotteiden kaupallinen menestys oli rahoittajan kannalta tärkein tulostekijä. Tarkastelluissa esimerkkiyrityksissä kehityshankkeista päättäminen ja hankkeiden arviointi on toisaalta intuitiivista ja saattaa olla tiedostamatontakin, koska yritysten kehittämistoiminta on vähäistä. Pienyritysten johtajat korostavat arvioinnissa rahallisiamittareita, vaikka sekä numeerisia että laadullisia kriteereitä sovelletaan. Todennäköisin syy tälle on pienyritysten rajalliset taloudelliset voimavarat. Toinen mahdollinen syy rahoituksellisten tekijöiden painottamiseen on, että tämän päivän ihannejohtaja ymmärretään analyyttiseksi ja mm.rahavirtoja valvovaksi. Kuitenkin innovatiiviset yritysjohtajat pitävät innovaatioiden luomista yhtenä elämän hauskoista puolista. Innovatiiviset esimerkkiyritykset ovat tulevaisuuteen ja kasvuun suuntautuneita strategisella tasolla. Operationaalisella tasolla ne tuottavat keksintöjä ja innovaatioita. Patentteja tarkastelluilla yrityksillä on kuitenkin vähän. Sekä innovatiiviset että vähemmän innovatiiviset esimerkkiyritykset ovat voimakkaasti asiakassuuntautuneita ja erikoistuneita tiettyihin tuotteisiin ja asiakkaisiin. Asiakkaiden tarpeita tyydytetään kehittämällä niitä vastaavia tuotteita. Tästä johtuu, että valtaosa yritysten kehittämistoiminnasta kohdistuu tuotteisiin tai tuotantoon.

Comprehensive Study of Crystal Growth from Solution

Crystal growth is an essential phase in crystallization kinetics. The rate of crystal growth provides significant information for the design and control of crystallization processes; nevertheless, obtaining accurate growth rate data is still challenging due to a number of factors that prevail in crystal growth. In industrial crystallization, crystals are generally grown from multi-componentand multi-particle solutions under complicated hydrodynamic conditions; thus, it is crucial to increase the general understanding of the growth kinetics in these systems. The aim of this work is to develop a model of the crystal growth rate from solution. An extensive literature review of crystal growth focuses on themodelling of growth kinetics and thermodynamics, and new measuring techniques that have been introduced in the field of crystallization. The growth of a singlecrystal is investigated in binary and ternary systems. The binary system consists of potassium dihydrogen phosphate (KDP, crystallizing solute) and water (solvent), and the ternary system includes KDP, water and an organic admixture. The studied admixtures, urea, ethanol and 1-propanol, are employed at relatively highconcentrations (of up to 5.0 molal). The influence of the admixtures on the solution thermodynamics is studied using the Pitzer activity coefficient model. Theprediction method of the ternary solubility in the studied systems is introduced and verified. The growth rate of the KDP (101) face in the studied systems aremeasured in the growth cell as a function of supersaturation, the admixture concentration, the solution velocity over a crystal and temperature. In addition, the surface morphology of the KDP (101) face is studied using ex situ atomic force microscopy (AFM). The crystal growth rate in the ternary systems is modelled on the basis of the two-step growth model that contains the Maxwell-Stefan (MS) equations and a surface-reaction model. This model is used together with measuredcrystal growth rate data to develop a new method for the evaluation of the model parameters. The validation of the model is justified with experiments. The crystal growth rate in an imperfectly mixed suspension crystallizer is investigatedusing computational fluid dynamics (CFD). A solid-liquid suspension flow that includes multi-sized particles is described by the multi-fluid model as well as by a standard k-epsilon turbulence model and an interface momentum transfer model. The local crystal growth rate is determined from calculated flow information in a diffusion-controlled crystal growth regime. The calculated results are evaluated experimentally.

Core Competence of a Small or Medium Sized Content Providing Company Operating in the Information and Communication Technologies Secto

Tutkimuksen tavoitteena on tarkastella tekijöitä, joista ydinosaaminen muodostuu, sekä sitä kuinka yritykset voisivat parhaiten hyödyntää omia resurssejaan ja osaamistaan tunnistetun ydinosaamisen avulla. Teoria osuudessa käydään läpi kuinka ydinosaaminen on kirjallisuudessa määritelty ja miten yritykset voivat sen määritellä sisäisesti itselleen. Empiirisessä osiossa käydään läpi Telecom Business Research Centerissä tehdyn kvantitatiivisen selvityksen pohjalta valitut kolme sisällöntuottaja case - yritystä sekä kuvataan näiden osaamista. Tiedot yrityksistä perustuvat niiden edustajille tehtyihin haastatteluihin ja heidän käsitykseensä omasta yrityksestään. Tämä näkemys on tutkimuksen kannalta äärimmäisen relevanttia, koska ydinosaamisen määrittely tehdään yrityksessä sisäisesti juuri haastatellun kaltaisten yrityksen ydintoimijoiden toimesta. Varsinaisten case -yritysten lisäksi käydään läpi käytännön tapaus action-oriented -tutkimusosuudessa. Tutkimusta ja siinä käsiteltyjä esimerkkejä tulisi hyödyntää yrityksen oman ydinosaamisselvityksen apuna prosessin varrella.

Suomalaisten jäte- ja jätevesialan yritysten yhteistyömahdollisuudet sekä uudet tuotekonseptit koti- ja ulkomaisen liiketoiminnan kehittämisessä

Diplomityö on tehty osana InnoEnvi-hanketta, joka on Etelä-Suomen ympäristöalan verkostoitumiseen ja tietoyhteiskunnan kehittymiseen tähtäävä toimintakokonaisuus. InnoEnvi on osa Etelä-Suomen maakuntien valmistelemaa InnoElli-ohjelmaa. InnoEnvi-hankkeen päätavoitteena on kehittyvän ympäristöklusterin luominen Etelä-Suomeen. Monet suomalaiset ympäristöalalle erikoistuneet yritykset ovat vielä tänä päivänä pieniä, nuoria ja pirstaleisia, minkä vuoksi ne tarvitsevat tukea ja yhteistyötä varsinkin vientimarkkinoille pyrkiessään. Tämän työn oleellisimpana tavoitteena oli kartoittaa Etelä-Suomen jäte- ja jätehuoltoalan yritysten yhteistyön mahdollisuuksia ja etuja, sekä yhteistyön tuomaa vaikutusta koti- ja ulkomaiseen liiketoimintaan. Tutkimusongelmaa lähestyttiin kartoittamalla Suomen tämänhetkistä jäte- ja jätevesihuollon tilaa ja käytössä olevaa teknologiaa sekä ympäristöliiketoimintaan vaikuttavia ohjauskeinoja. Ympäristöalan liiketoimintakenttään syvennyttiin tutkimalla alan verkostoitumista ja uusia verkostoitumisen mahdollisuuksia. Verkostoituneita yrityksiä ja yhteistyön lisätarvetta selvitettiin InnoEnvissä tehtyjen aiempien tutkimustulosten sekä tässä tutkimuksessa tehtyjen yrityshaastattelujen avulla. Uudet EU-maat panostavat tiukentuvien ympäristösäädösten takia ympäristönsuojeluun, mikä tekee niistä houkuttelevan ympäristöteknologian vientikohteen. Tässä työssä valittiin tutkimuksen kohteiksi Latvia ja Puola, joiden ympäristöteknologian tasoa ja kehitystarpeita selvitettiin vientipotentiaalin hahmottamiseksi. Molempien maiden jätevesi- ja varsinkin jätehuollossa on paljon kehitettävää, ja maissa panostetaankin kehitystoimiin monin erilaisin valtiollisin ohjelmin. Kotimaisen ympäristöliiketoiminnan kehittämiseksi työssä käsiteltiin neljää tuote- ja palvelukonseptia, jotka valittiin InnoEnvi-hankkeessa tehdystä ajankohtaisesta ympäristöalan investointihankekartoituksesta. Valitut konseptit ovat: REF-valmistuslaitos, jätevesilietteen käsittelylaitteisto, pilaantuneiden maiden käsittelytoimet sekä kaatopaikan lopettaminen. Tuotekonseptit jaettiin osatuotteisiin ja –palveluihin, joita verkostoituneet yritykset voisivat yhdessä tuottaa. Työkaluiksi yritysten kontakteihin nähtiin InnoEnvi-hankkeessa muodostetut miniklusterit ja niiden sisällä kehittyvä toiminta sekä hankkeessa rakennettu www-pohjainen Matching-palvelu. Tutkimuksessa löydettiin uusia mahdollisuuksia yhteistyötoiminnalle. Verkostoitumisessa nähdään haastattelujen mukaan monia etuja: tiedonsaanti, taloudelliset edut, toiminnan luotettavuus sekä uudet virikkeet markkinointiin ja tuotekehitykseen. Lisäyhteistyökumppaneille on haastattelujen mukaan tarvetta. Verkostoituminen tuo vientitoimintaa aloitteleville pk-sektorin yrityksille mahdollisuuden saavuttaa kansainvälistymiseen tarvittavia resursseja. Niin koti- kuin ulkomaisessakin liiketoiminnassa verkoston tärkeimmäksi tekijäksi osoittautui veturiyritys, joka voi vastata verkostossa muun muassa markkinoinnista ja tuotekehityksestä Vientitoiminnassa kohdemaan lainsäädännön ja yleisien toimintatapojen tunteminen on tärkeää. Paikalliset kohdemaan suunnittelu- ja urakointiyritykset ovat tärkeitä yhteistyökumppaneita vientihankkeessa. Latviassa jätehuoltoteknologian kehittämisen tarve on niin yhdyskunta-, ongelma- kuin teollisuusjätteidenkin osalta merkittävä. Puolassa jätesektorin ajankohtaisia aiheita ovat muun muassa kaatopaikkojen vähentäminen ja pakkausjätteen käsittely. Molempien esimerkkimaiden kohdalla jätevesihuollossa tullaan keskittymään lietteiden käsittelyn vaatimiin teknologian tarpeisiin. Vientiosiossa tehtiin vientiyhteistyöesimerkki, jossa tutkittiin kuvitteellista rakennusjätteen käsittelylaitoksen toimittamisprojektia Puolaan. Esimerkkiin saatiin tietoja InnoEnvissä tehdystä Puolan markkinatutkimuksesta. Tulokseksi saatiin viitteitä mahdollisista suomalaisista laitetoimittajista, viisi potentiaalista puolalaista suunnitteluyritystä sekä viisi puolalaista urakoitsijaa. On tärkeää, että kotimaisella yritysryppäällä on kokemusta sujuvasta yhteistyöstä ennen vientiprojektin toteuttamista. Tuotekonseptiesimerkkeihin kartoitettiin pääosa eteläsuomalaisista tuotteiden ja palvelujen tarjoajista. Tarkasteluun otettiin mukaan myös yrityksiä, joiden tuotteet tai palvelut olivat lähellä käsiteltyä konseptia. Tehtyjen yrityslistojen avulla on tarkoitus antaa virikkeitä uusien yritysryppäiden muodostamisesta sekä uusista tuote- ja palveluideoista, joille on nähtävissä markkinapotentiaalia. InnoEnvi-hankkeessa valmisteltujen työkalujen avulla eteläsuomalaiset yhteistyöstä kiinnostuneet yritykset voivat luoda kontakteja ja kokoontua miettimään tulevien investointihankkeiden toteuttamista kotimaassa ja myöhemmin jopa ulkomailla. Työn tuloksia esitellään InnoEnvi-hankkeen toimijoiden kautta jäteminiklusterissa toimiville eteläsuomalaisille yrityksille.

A Large-Sized Multiwire Proportional Counter for Radiological Survey of Large Areas and Surfaces

Työn tavoitteena oli selvittää, miten eri parametrit vaikuttavat monilankaisen verrannollisuuslaskurin laskennallisiin ominaisuuksiin sekä voidaanko suurikokoista monilankaverrannollisuuslaskuria käyttää tehokkaasti suurien pintojen ? - ja ?- kontaminaation mittaamiseen. Ensin selvitettiin EU:n nykyistä clearing-käytäntöä sekä hahmoteltiin tulevia materiaalivirtoja, esiteltiin verrannollisuuslaskurin ja sen monilankamallin toimintaperiaate sekä käytettävien materiaalien ominaisuudet. Kootun teorian pohjalta selvitettiin tärkeimpien parametrien vaikutus ilmaisimen laskennallisiin ominaisuuksiin. Lopuksi suoritettiin rakenteilla olevan monilankaverrannollisuuslaskurin alustava testaus. Tulevien vuosien aikana eri puolilla maailmaa suljettavat erityyppiset ydinlaitokset luovat suuren tarpeen tehokkaiden kontaminaatiomittauslaitteistojen kehittämiselle. Tällä hetkellä mittaukset suoritetaan lähinnä noin 1 dm2 käsi-instrumentein, joten suurikokoinen, automatisoitu mittauslaitteisto sekä tehostaisi mittausprosessia suuresti sekä säästäisi runsaasti miestyötunteja. Jatkotoimenpiteiksi ehdotetaan laitteiston jatkotestausta, liikkeen ja nopeuden testausta sekä lopulta paikkaherkkyystoiminnon toteuttamisperiaatteen valintaa ja testausta.