Skip to main content

Journal for Biophysical Chemistry

Probing surfaces with single-polymer atomic force microscope experiments

Abstract

In the past 15 years atomic force microscope (AFM) based force spectroscopy has become a versatile tool to study inter- and intramolecular interactions of single polymer molecules. Irreversible coupling of polymer molecules between the tip of an AFM cantilever and the substrate allows one to study the stretching response up to the high force regime of several nN. For polymers that glide or slip laterally over the surface with negligible friction, on the other hand, the measured force profiles exhibit plateaus which allow one to extract the polymer adsorption energies. Long-term stable polymer coatings of the AFM tips allow for the possibility of repeating desorption experiments from solid supports with individual molecules many times, yielding good sampling statistics and thus reliable estimates for adsorption energies. In combination with recent advances in theoretical modeling, a detailed picture of the conformational statistics, backbone elasticity, and the adsorption characteristics of single polymer molecules is obtained.

References

  1. U. Lemmer, Polym. Adv. Technol. 9, 476 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  2. H. C. F. Martens, O. Hilt, H. B. Brom, P. W. M. Blom, and J. N. Huiberts, Phys. Rev. Lett. 87, 086601 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  3. W. U. Huynh, J. J. Dittmer, and A. P. Alivisatos, Science 295, 2425 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  4. F. Oosawa, Polyelectrolytes (Dekker, New York, 1971).

    Google Scholar 

  5. 5 J. Israelachvilli, Intermolecular and Surface Forces (Academic, New York, 1992).

    Google Scholar 

  6. H. Dautzenberg, W. Jaeger, B. P. J. Ktz, C. Seidel, and D. Stscherbind, Polyelectrolytes: Formation, Characterization and Application (Hanser, Munich, 1994).

    Google Scholar 

  7. S. Förster and M. Schmidt, Adv. Polym. Sci. 120, 51 (1995).

    Google Scholar 

  8. G. J. Fleer, M. A. CohenStuart, J. M. H. M. Scheutjens, T. Gasgove, and B. Vincent, Polymers at Interface (Academic, London, 1995).

    Google Scholar 

  9. R. R. Netz and D. Andelman, Phys. Rep. 380, 1 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  10. P. H. Corkhill, A. S. Trevett, and B. J. Tighe, Proc. Inst. Mech. Eng., Part A 204, 147 (1990).

    CAS  Google Scholar 

  11. T. T. Hesselink, J. Colloid Interface Sci. 60, 448 (1977).

    Article  CAS  Google Scholar 

  12. G. J. Fleer and J. Lyklema, J. Colloid Interface Sci. 167, 228 (1974).

    Google Scholar 

  13. T. Matsumoto and Y. Adachi, J. Colloid Interface Sci. 204, 328 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  14. D. Horn and F. Linkart, edited by Roberts (Blackie Academic & Professional, Glasgow, 1996).

  15. S. Mann, Nature (London) 332, 119 (1988).

    Article  CAS  Google Scholar 

  16. S. Mann, J. Webb, R. J. P. Williams, Biomineralization: Chemical and Biochemical Perspectives (VCH, Weinheim, 1989).

    Google Scholar 

  17. L. Addadi and S. Weiner, Angew. Chem. 104, 159 (1992).

    Article  CAS  Google Scholar 

  18. L. Qi, H. Cölfen, and M. Antonietti, Angew. Chem. 112, 617 (2000).

    Article  Google Scholar 

  19. J. Y. Wong, J. Majewsky, M. Seitz, C. K. Park, J. N. Israelachvili, and G. S. Smith, Biophys. J. 77, 1445 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  20. J. Schmitt, T. Grünewald, K. Kjaer, P. Pershan, G. Decher, and M. Lösche, Macromolecules 26, 7058 (1993).

    Article  CAS  Google Scholar 

  21. J. Rädler, I. Koltover, T. Salditt, and C. Safinya, Science 275, 810 (1997).

    Article  Google Scholar 

  22. P. G. Hartley and P. J. Scales, Langmuir 14, 6948 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  23. F. Caruso, D. N. Furlong, K. Ariga, I. Ichinose, and T. Kunitake, Langmuir 14, 4559 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  24. H. Clausen-Schauman and H. E. Gaub, Langmuir 15, 8246 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  25. Y. Kamiyama and J. Israelachvilli, Macromolecules 25, 5081 (1992).

    Article  CAS  Google Scholar 

  26. M. A. G. Dahlgren and P. M. Claesson, Prog. Colloid Polym. Sci. 93, 206 (1993).

    Article  CAS  Google Scholar 

  27. X. Châtelier, T. J. Senden, and J. M. di Meglio, Europhys. Lett. 41, 303 (1998).

    Article  Google Scholar 

  28. T. Hugel, M. Grosholz, H. Clausen-Schaumann, A. Pfau, H. E. Gaub, and M. Seitz, Macromolecules 34, 1039 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  29. M. Seitz, C. Friedsam, W. Jöstl, T. Hugel, and H. E. Gaub, Chem Phys Chem 4, 986 (2003).

    Article  Google Scholar 

  30. S. A. Sukhishvili, A. Dhinojwala, and S. Granick, Langmuir 15, 8474 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  31. 31 J. DeRouchey, R. R. Netz, and J. O. Raedler, Eur. Phys. J. E 16, 17 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  32. B. J. Haupt, T. J. Senden, and E. M. Sevick, Langmuir 18, 2174 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  33. R. R. Netz and J.-F. Joanny, Macromolecules 32, 9013 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  34. J.-L. Barrat and J.-F. Joanny, Adv. Chem. Phys. 94, 1 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  35. C. Fleck, R. R. Netz, and H. H. von Grnberg, Biophys. J. 82, 76 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  36. A. Shafir, D. Andelman, and R. R. Netz, J. Chem. Phys. 119, 2355 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  37. R. R. Netz and D. Andelman, Adsorbed and Grafted Polymers at Equilibrium (Marcel Dekker, New York, 2000).

    Google Scholar 

  38. M. Muthukumar, J. Chem. Phys. 86, 7230 (1987).

    Article  CAS  Google Scholar 

  39. J.-F. Joanny, M. Castelnovo, and R. R. Netz, J. Phys.: Condens. Matter 12, A1 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  40. C. Y. Kong and M. Muthukumar, J. Chem. Phys. 109, 1522 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  41. J.-L. Barrat and J.-F. Joanny, Europhys. Lett. 24, 333 (1993).

    Article  CAS  Google Scholar 

  42. A. V. Dobryin, A. Deshkovski, and M. Rubinstein, Macromolecules 34, 3421 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  43. C. Holm, J. F. Joanny, K. Kremer, R. R. Netz, P. Reineker, C. Seidel, T. A. Vilgis, and R. G. Winkler, Adv. Polym. Sci. 166, 67 (2004).

    CAS  Google Scholar 

  44. H. Ahrens, S. Föerster, C. A. Helm, N. A. Kumar, A. Naji, R. R. Netz, and C. Seidel, J. Phys. Chem. B 108, 16870 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  45. M. Manghi and R. R. Netz, Eur. Phys. J. E 14, 67 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  46. H. J. Kreuzer, Chin. J. Phys. (Taipei) 43, 249 (2005).

    CAS  Google Scholar 

  47. Handbook of Micro/Nano Tribology, 1st Ed., edited by B. Bushan (CRC, Boca Raton, FL, 1995).

  48. K. Kendall, Science 263, 1720 (1994).

    Article  CAS  Google Scholar 

  49. H. A. Rinia, J. W. Boots, R. A. Kik, M. M. E. Snel, R. A. Demel, J. A. Killian, J. P. van der Eerden, and B. de Kruijff, Biochemistry 41, 2814 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  50. H. A. Rinia, M. M. E. Snel, J. P. van der Eerden, and B. de Kruijff, FEBS Lett. 501, 92 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  51. M. Seitz, C. K. Park, J. Y. Wong, and J. Israelachvili, Langmuir 17, 4616 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  52. S. Mann and H. E. Gaub, Science 270, 1480 (1995).

    Article  Google Scholar 

  53. C. Gliss, H. Clausen-Schaumann, R. Gnther, S. Odenbach, O. Randl, and T. M. Bayerl, Biophys. J. 74, 2443 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  54. F. Oesterhelt, D. Oesterhelt, M. Pfeiffer, A. Engel, H. E. Gaub, and D. J. Müller, Science 288, 143 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  55. D. J. Müller, M. Kessler, F. Oesterhelt, C. Müller, D. Oesterhelt, and H. E. Gaub, Biophys. J. 83, 36321 (2002).

    Article  Google Scholar 

  56. T. E. Fisher, S. F. Oberhauser, M. Carrion-Vazquez, P. E. Marszalek, and J. M. Fernandez, Trends Biochem. Sci. 24, 379 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  57. J. G. Duguid, V. A. Bloomfield, J. M. Benevides, and G. H. Thomas, Jr., Biophys. J. 71, 3350 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  58. S. Sharma, S. Bharadwaj, A. Surolia, and S. K. Podder, Biochem. J. 333, 539 (1998).

    CAS  Google Scholar 

  59. A. Homola and A. A. Robertson, J. Colloid Interface Sci. 312, 286 (1976).

    Article  Google Scholar 

  60. D. M. LeNeveau, R. P. Rand, and V. A. Parsegian, Nature (London) 259, 601 (1976).

    Article  Google Scholar 

  61. D. Tabor and R. H. S. Winterton, Proc. R. Soc. London, Ser. A 312, 435 (1969).

    Article  CAS  Google Scholar 

  62. J. Israeachvili, J. Colloid Interface Sci. 44, 259 (1973).

    Article  Google Scholar 

  63. J. Israelachvili, Acc. Chem. Res. 20, 415 (1987).

    Article  CAS  Google Scholar 

  64. T. D. Stowe, K. Yasumura, T. W. Kenny, D. Botkin, K. Wago, and D. Rugar, Appl. Phys. Lett. 71, 288 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  65. A. Kishino and T. Yanagida, Nature (London) 334, 74 (1988).

    Article  CAS  Google Scholar 

  66. S. B. Smith, L. Finzi, and C. Bustamante, Science 258, 1122 (1992).

    Article  CAS  Google Scholar 

  67. J.-F. Allemand, These de doctorat, Ecole Normale Superieure, France 1997.

  68. T. R. Strick, J.-F. Allemand, D. Bensimon, and V. Croquette, Science 271, 1835 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  69. G. Binnig, C. F. Quate, and C. Gerber, Phys. Rev. Lett. 56, 930 (1986).

    Article  Google Scholar 

  70. G. Binnig and H. Rohrer, Rev. Mod. Phys. 59, 615 (1987).

    Article  CAS  Google Scholar 

  71. F. Ohnesorge and G. Binnig, Science 260, 1451 (1993).

    Article  CAS  Google Scholar 

  72. K. D. Jandt, Mater. Sci. Eng., R. 21, 221 (1998).

    Article  Google Scholar 

  73. M. Radmacher, IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 16, 47 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  74. M. Rief, F. Oesterhelt, B. Heymann, and H. E. Gaub, Science 275, 1295 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  75. E.-L. Florin, V. T. Moy, and H. E. Gaub, Science 264, 415 (1994).

    Article  CAS  Google Scholar 

  76. H. Heinzelmann, E. Meier, H. Rudin, and H. H. Güntherodt, Force Microscopy in Scanning Tunneling Microscopy and Related Methods (Kluwer-Academic, Amsterdam, 1990).

    Google Scholar 

  77. P. K. Hansma et al., Appl. Phys. Lett. 64, 1738 (1994).

    Article  CAS  Google Scholar 

  78. H. G. Hansma and J. H. Hoh, Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 23, 115 (1994).

    Article  CAS  Google Scholar 

  79. M. B. Viani et al., Rev. Sci. Instrum. 70, 4300 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  80. G. U. Lee, L. A. Chris, and R. J. Colton, Science 266, 771 (1994).

    Article  CAS  Google Scholar 

  81. A. Noy, D. V. Vezenov, and C. M. Lieber, Annu. Rev. Mater. Sci. 27, 381 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  82. A. Ashkin, K. Schütze, J. M. Dziedzic, U. Euteneuer, and M. Schliwa, Nature (London) 348, 346 (1990).

    Article  CAS  Google Scholar 

  83. M. P. Sheetz, Laser Tweezers in Cell Biology (Academic, New York, 1997).

    Google Scholar 

  84. S. M. Block, Nature (London) 360, 493 (1992).

    Article  CAS  Google Scholar 

  85. S. Chu, Sci. Am. 71 (1992).

  86. K. Svoboda and S. M. Block, Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 23, 247 (1994).

    Article  CAS  Google Scholar 

  87. R. Alon, D. A. Hammer, and T. A. Springer, Nature (London) 374, 539 (1995).

    Article  CAS  Google Scholar 

  88. G. Kaplanski, C. Farnarier, O. Tissot, A. Pierres, A.-M. Benoliel, M.-C. Alessi, S. Kaplanski, and P. Bongrand, Biophys. J. 64, 1922 (1993).

    Article  CAS  Google Scholar 

  89. D. Kwong, D. F. J. Tees, and H. L. Goldsmith, Biophys. J. 71, 1115 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  90. D. F. J. Tees, O. Coenen, and H. L. Goldsmith, Biophys. J. 65, 1318 (1993).

    Article  CAS  Google Scholar 

  91. D. F. J. Tees and H. L. Goldsmith, Biophys. J. 71, 1102 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  92. S. P. Tha, J. Shuster, and H. L. Goldsmith, Biophys. J. 50, 1117 (1986).

    Article  CAS  Google Scholar 

  93. E. Evans, K. Ritchie, and R. Merkel, Biophys. J. 68, 2580 (1995).

    Article  CAS  Google Scholar 

  94. D. A. Simson, F. Ziemann, M. Strigl, and R. Merkel, Biophys. J. 74, 2080 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  95. N. H. Thomson, M. Fritz, M. Radmacher, C. F. Schmidt, and P. K. Hansma, Biophys. J. 70, 2421 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  96. T. Strunz, K. Oroszlan, R. Shafer, and H.-J. Güntherodt, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96, 11277 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  97. D. Krüger, H. Fuchs, R. Rousseau, D. Marx, and M. Parrinello, Phys. Rev. Lett. 89, 186402 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  98. J. F. Allemand, D. Bensimon, L. Jullien, A. Bensimon, and V. Croquette, Biophys. J. 73, 2064 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  99. A. D. Mehta, M. Rief, J. A. Spudich, D. A. Smith, and R. M. Simmons, Science 283, 1689 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  100. A. Janshoff, M. Neitzert, Y. Oberdörfer, and H. Fuchs, Angew. Chem. 112, 3346 (2000).

    Article  Google Scholar 

  101. U. Dammer, M. Hegner, D. Anselmetti, P. Wagner, M. Dreier, W. Huber, and H.-J. Gntherodt, Biophys. J. 70, 2437 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  102. W. Dettmann, M. Grandbois, S. Andr, M. Benoit, A. K. Wehle, H. Kaltner, H.-J. Gabius, and H. E. Gaub, Arch. Biochem. Biophys. 383, 157 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  103. M. Grandbois, M. Beyer, M. Rief, H. Clausen-Schaumann, and H. E. Gaub, Science 283, 1727 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  104. W. F. Heinz and J. H. Hoh, Trends Biotechnol. 17, 143 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  105. A. Janshoff, M. Neitzert, Y. Oberdörfer, and H. Fuchs, Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 112, 3346 (2000).

    Article  Google Scholar 

  106. H. Clausen-Schaumann, M. Seitz, R. Krautbauer, and H. Gaub, Curr. Opin. Chem. Biol. 4, 524 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  107. G. U. Lee, D. A. Kidwell, and R. J. Colton, Langmuir 10, 354 (1994).

    Article  CAS  Google Scholar 

  108. H. Clausen-Schaumann, M. Rief, C. Tolksdorf, and H. E. Gaub, Biophys. J. 78, 1997 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  109. P. E. Marszalek, A. F. Oberhauser, Y. P. Pang, and J. M. Fernandez, Nature (London) 396, 661 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  110. M. Rief, M. Gautel, F. Oesterhelt, J. M. Fernandez, and H. E. Gaub, Science 276, 1109 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  111. M. S. Kellermayer, S. B. Smith, H. L. Granzier, and C. Bustamante, Science 276, 1112 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  112. A. F. Oberhauser, P. E. Marszalek, H. P. Erickson, and J. M. Fernandez, Nature (London) 393, 181 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  113. M. Rief, M. Gautel, A. Schemmel, and H. E. Gaub, Biophys. J. 75, 3008 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  114. P. E. Marszalek, H. Lu, H. B. Li, M. Carrion-Vazquez, A. F. Oberhauser, K. Schulten, and J. M. Fernandez, Nature (London) 402, 100 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  115. M. Carrion-Vazquez, A. F. Oberhauser, S. B. Fowler, P. E. Marszalek, S. E. Broedel, J. Clarke, and J. M. Fernandez, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96, 3694 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  116. P. Cluzel, A. Lebrun, C. Heller, R. Lavery, J.-L. Viovy, D. Chatenay, and F. Caron, Science 271, 792 (1996).

    Article  CAS  Google Scholar 

  117. H. Dietz and M. Rief, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101, 16192 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  118. I. Schwaiger, A. Kardinal, M. Schleicher, A. A. Noegel, and M. Rief, Nat. Struct. Biol. 11, 81 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  119. D. K. Klimov and D. Thirumalai, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96, 6166 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  120. M. Rief, J. Pascual, M. Saraste, and H. E. Gaub, J. Mol. Biol. 286, 553 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  121. R. Krautbauer, H. Clausen-Schaumann, and H. E. Gaub, Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 39, 3912 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  122. G. I. Bell, Science 200, 618 (1978).

    Article  CAS  Google Scholar 

  123. E. Evans, D. Berk, and A. Leung, Biophys. J. 59, 838 (1991).

    Article  CAS  Google Scholar 

  124. E. Evans and K. Ritchie, Biophys. J. 72, 1541 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  125. S. Israilev, S. Stepaniants, M. Balsera, Y. Ono, and K. Schulten, Biophys. J. 72, 1568 (1997).

    Article  Google Scholar 

  126. H. Grubmüller, B. Heymann, and P. Tavan, Science 271, 997 (1996).

    Article  Google Scholar 

  127. R. Merkel, P. Nassoy, A. Leung, K. Ritchie, and E. Evans, Nature (London) 397, 50 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  128. E. Evans and F. Ludwig, J. Phys.: Condens. Matter 12A, 315 (2000).

    Article  Google Scholar 

  129. E. Evans, Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 30, 105 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  130. E. Evans, Biophys. Chem. 82, 83 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  131. E. Evans, Faraday Discuss. 111, 1 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  132. B. Heymann and H. Grubmüller, Phys. Rev. Lett. 84, 6126 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  133. B. Heymann and H. Grubmüller, Biophys. J. 81, 1295 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  134. B. Heymann and H. Grubmüller, Chem. Phys. Lett. 303, 1 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  135. M. Balsera, S. Stepaniants, S. Israilev, Y. Oono, and K. J. Schulten, Biophys. J. 73, 1281 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  136. S. Boresch and M. Karplus, J. Mol. Biol. 254, 801 (1995).

    Article  CAS  Google Scholar 

  137. J. Shillcock and U. Seifert, Phys. Rev. E 57, 7301 (1998).

    Article  CAS  Google Scholar 

  138. U. Seifert, Phys. Rev. Lett. 84, 2750 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  139. G. Hummer and A. Szabo, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 3658 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  140. X. Châtelier, T. J. Senden, and J. M. di Meglio, Europhys. Lett. 41, 303 (1998).

    Article  Google Scholar 

  141. M. Conti, Y. Bustanji, G. Falini, P. Ferruti, S. Stefoni, and B. Samori, ChemPhysChem 2, 610 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  142. R. W. Tillmann, M. Radmacher, and H. E. Gaub, Appl. Phys. Lett. 60, 3111 (1992).

    Article  CAS  Google Scholar 

  143. M. Ludwig, W. Dettmann, and H. E. Gaub, Biophys. J. 72, 445 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  144. S. Manne, J. P. Cleveland, H. E. Gaub, G. D. Stucky, and P. K. Hansma, Langmuir 10, 4409 (1994).

    Article  CAS  Google Scholar 

  145. C. Möller, M. Allen, V. Elings, A. Engel, and D. Müller, Biophys. J. 77, 1150 (1999).

    Article  Google Scholar 

  146. J. P. Cleveland, S. Manne, D. Bocek, and P. K. Hansma, Rev. Sci. Instrum. 64, 403 (1993).

    Article  CAS  Google Scholar 

  147. H.-J. Butt and M. Jaschke, Nanotechnology 6, 1 (1995).

    Article  Google Scholar 

  148. F. Oesterhelt, M. Rief, and H. E. Gaub, New J. Phys. 1, 6.1 (1999).

    Article  Google Scholar 

  149. D. Y. C. Chan and R. G. Horn, J. Chem. Phys. 83, 5311 (1985).

    Article  CAS  Google Scholar 

  150. M. B. Viani, T. E. Schaffer, A. Chand, M. Rief, H. E. Gaub, and P. K. Hansma, J. Appl. Phys. 86, 2258 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  151. A. F. Oberhauser, P. K. Hansma, M. Carrion-Vazquez, and J. M. Fernandez, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 468 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  152. J. V. Macpherson and P. R. Unwin, Anal. Chem. 72, 276 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  153. C. E. Jones, J. V. Macpherson, and P. R. Unwin, J. Phys. Chem. B 104, 2351 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  154. J. V. Macpherson and P. R. Unwin, Anal. Chem. 73, 550 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  155. T. Hugel, N. B. Holland, A. Cattani, L. Moroder, M. Seitz, and H. E. Gaub, Science 296, 1103 (2002).

    Article  Google Scholar 

  156. N. B. Holland, T. Hugel, G. Neuert, D. Oesterhelt, L. Moroder, M. Seitz, and H. E. Gaub, Macromolecules 36, 2015 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  157. A. Serr and R. R. Netz, Europhys. Lett. (in press, 2005).

  158. B. Haupt, J. Ennis, and E. M. Sevick, Langmuir 15, 3886 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  159. C. Friedsam, A. K. Wehle, F. Khner, and H. E. Gaub, J. Phys.: Condens. Matter 15, S1709 (2003).

    Article  Google Scholar 

  160. S. Löefas, B. Johnsson, A. Edström, S. Hansson, G. Lindquist, R.-H. Müeller-Hillgren, and L. Stigh, Biosens. Bioelectron. 10, 813 (1995).

    Article  Google Scholar 

  161. J. E. Butler, L. Ni, R. Nessler, K. S. Joshi, M. Suter, B. Rosenberg, J. Chang, W. R. Brown, and L. A. Cantarero, J. Immunol. Methods 150, 77 (1992).

    Article  CAS  Google Scholar 

  162. J.-Y. Shao and R. M. Hochmuth, Biophys. J. 77, 587 (1999).

    Article  CAS  Google Scholar 

  163. L. Schmitt, C. Dietrich, and R. Tampe, J. Am. Chem. Soc. 116, 8485 (1994).

    Article  CAS  Google Scholar 

  164. C. M. Kacher, I. K. Weiss, R. J. Stewart, C. F. Schmidt, P. K. Hansma, M. Radmacher, and M. Fritz, Eur. Biophys. J. 28, 611 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  165. P. Silberzan, L. Leger, D. Ausserre, and J. J. Benattar, Langmuir 7, 1647 (1991).

    Article  CAS  Google Scholar 

  166. A. Barrat, P. Silberzan, L. Bourdieu, and D. Chatenay, Europhys. Lett. 20, 633 (1992).

    Article  CAS  Google Scholar 

  167. C. T. Tripp and M. L. Hair, Langmuir 8, 1120 (1992).

    Article  CAS  Google Scholar 

  168. D. L. Angst and G. W. Simmons, Langmuir 7, 2236 (1991).

    Article  CAS  Google Scholar 

  169. A. Ulman, Chem. Rev. (Washington, D.C.) 96, 1533 (1996).

    CAS  Google Scholar 

  170. R. G. Nuzzo and D. L. Allara, J. Am. Chem. Soc. 105, 4481 (1983).

    Article  CAS  Google Scholar 

  171. G. M. Whitesides and P. E. Laibinis, Langmuir 6, 87 (1990).

    Article  CAS  Google Scholar 

  172. L. H. Dubois and R. G. Nuzzo, Annu. Rev. Phys. Chem. 43, 437 (1992).

    Article  CAS  Google Scholar 

  173. C. Friedsam, A. del Campo Bcares, U. Jonas, H. E. Gaub, and M. Seitz, ChemPhysChem 5, 388 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  174. 174 C. Friedsam, A. del Campo Bcares, U. Jonas, M. Seitz, and H. E. Gaub, New J. Phys. 6, 9 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  175. R. Schweiss, P. B. Welzel, C. Werner, and W. Knoll, Langmuir 17, 4304 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  176. C. Friedsam, H. E. Gaub, and R. R. Netz, Europhys. Lett. (in press).

  177. S. S. Shiratori and M. F. Rubner, Macromolecules 33, 4213 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  178. F. Bordi et al., Macromolecules 35, 7031 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  179. G. Koper and M. Borkovec, J. Phys. Chem. B 105, 6666 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  180. Y. Burak and R. R. Netz, J. Phys. Chem. B 108, 4840 (2004).

    Article  CAS  Google Scholar 

  181. A. F. Xie and S. Granick, Nat. Mater. 1, 129 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  182. H. J. Kreuzer, R. L. C. Wang, and M. Grunze, J. Am. Chem. Soc. 125, 8384 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  183. R. R. Netz, J. Phys.: Condens. Matter 15, S239 (2003).

    Article  Google Scholar 

  184. U. Jonas, A. del Campo, C. Krüger, G. Glasser, and D. Boos, PNAS 99, 5034 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  185. P. J. Flory, Statistical Mechanics of Chain Molecules (Hanser, Muenchen, 1988).

    Google Scholar 

  186. M. Doi and S. F. Edwards, The Theory of Polymer Dynamics(Oxford University Press, Oxford, 1998).

    Google Scholar 

  187. O. Kratky and G. Porod, Recl. Trav. Chim. Pays-Bas 68, 1106 (1949).

    Article  CAS  Google Scholar 

  188. C. Bustamante, J. F. Marko, E. D. Siggia, and S. Smith, Science 265, 1599 (1994).

    Article  CAS  Google Scholar 

  189. F. Oesterhelt, M. Rief, and H. E. Gaub, New J. Phys. 1, 6.1 (1999).

    Article  Google Scholar 

  190. J. F. Marko and E. D. Siggia, Macromolecules 28, 8759 (1995).

    Article  CAS  Google Scholar 

  191. M. D. Wang, H. Yin, R. Landick, J. Gelles, and S. M. Block, Biophys. J. 72, 1335 (1997).

    Article  CAS  Google Scholar 

  192. D. W. Urry et al., Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 357, 169 (2002).

    Article  CAS  Google Scholar 

  193. L. Livadaru, R. R. Netz, and H. J. Kreuzer, Macromolecules 36, 3732 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  194. A. Lamura, T. W. Burkhardt, and G. Gompper, Phys. Rev. E 64, 061801 (2001); C. Storm and P. C. Nelson, ibid. 67, 051906 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  195. H. J. Kreuzer and M. Grunze, Europhys. Lett. 55, 640 (2001).

    Article  CAS  Google Scholar 

  196. J. C. L. Hagemann, R. J. Meier, M. Heinemann, and R. A. de Groot, Macromolecules 30, 5953 (1997).

    Article  Google Scholar 

  197. F. Bartha, F. Bogar, A. Peeters, C. van Alsenoy, and V. van Doren, Phys. Rev. B 62, 10142 (2000).

    Article  CAS  Google Scholar 

  198. L. Livadaru, R. R. Netz, and H. J. Kreuzer, J. Chem. Phys. 118, 1404 (2003).

    Article  CAS  Google Scholar 

  199. T. Hugel, M. Rief, M. Seitz, H. E. Gaub, and R. R. Netz, Phys. Rev. Lett. 94, 048301 (2005).

    Article  CAS  Google Scholar 

  200. M. W. Schmidt et al., J. Comput. Chem. 14, 1347 (1993).

    Article  CAS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to R. R. Netz.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Cite this article

Friedsam, C., Gaub, H.E. & Netz, R.R. Probing surfaces with single-polymer atomic force microscope experiments. Biointerphases 1, MR1–MR21 (2006). https://doi.org/10.1116/1.2171996

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Issue Date:

  • DOI: https://doi.org/10.1116/1.2171996