激光检测原子力显微镜的研制

扫描探针显微术(SPM)的基本原理最初在50年代由J.A.O'Keefe提出,1982年,Binnig和Rohrer等人研制成功第一台SPM——扫描隧道显微镜(STM),并因此获得了1986年诺贝尔物理学奖。此后,Binnig又与Quate等人合作,于1986年推出第一台原子力显微镜(AFM)。和STM不同,AFM是通过探测微探针针尖与被测物质表面原子之间微弱的相互作用力来得到物质表面形貌的信息,不需在样品与探针之间形成电回路,不受样品导电性的限制,因而其应用领域更为广阔。目前,AFM已发展成为一种十分重要的表面分析     

煤结构的STM和AFM研究

扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)是Binnig等人于80年代研制成功的新型表面分析仪器.它们具有原子级高分辨率,能够用于实时地观察原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理、化学性质.将STM和AFM用于煤的研究,迄今为止尚未见报道.煤的主体由复杂的高分子化合物组成,结构极不均一.通过成像技术,在无降解的前提     

用扫描隧道显微镜观察Cr12钢中马氏体

扫描隧道显微镜(STM)是80年代初研制成功的一种新型表面分析仪器,现已在物理、化学、生物等领域获得了广泛应用.与扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及场离子显微镜(FIM)相比,STM具有结构简单、分辨率高、样品制备方便等特点.STM的横向分辨率可超过0.1nm,纵向分辨率可达0.01nm,因而STM适用于观察样品表面微观结构以及由于微观缺陷的存在而引起的原子尺度的起伏,如表面台阶、界面等.目前STM已成功地用于石墨中碳原子及单晶硅表面7×7结构的直接观察.用STM研究金属材料表面的精细组织结构,可有效地填补其它分析手段的不足,但至今由于实验技术及仪器本身的局限,扫描隧道     

云母片上硬脂酸LB膜扫描力显微镜的研究

LB膜技术是利用特殊的装置将有机分子以单分子层的形式转移到固体的表面,形成具有规则排列的单层或多层.这些超薄的有机分子膜由于其特殊的物理化学性质,近年来已得到广泛的研究和应用.深入研究这些物质的性质,排列状态,对于加深理解有机超薄分子膜的物理化学性质无疑是十分必要的.扫描探针式显微镜SPM(包括扫描隧道显微镜STM和扫     

扫描隧道显微镜中的磁场效应

1 引言自从Binnig等发明了扫描隧道显微镜以来,其在原子分辨率表面信息研究中,引起人们越来越大的兴趣.在最近的十年中,扫描隧道显微镜得到飞速发展,许多新的派生仪器不断地出现,诸如原子力显微镜(AFM),扫描隧道电位计(STP),扫描近场光学显微镜(SNOM)和弹道电子发射显微镜(BEEM).最近,Volcker等提出了一种新的扫描隧道显微镜工作模     

高湿度环境下衬底表面对牛胰岛素聚集的影响

利用原子力显微镜观察了牛胰岛素(bovine insulin)在高湿度环境下(相对湿度大于90%)、在4 种不同衬底表面上的聚集行为. 在高湿度环境下, 衬底表面会形成一层纳米级水膜, 牛胰岛素分子会在水膜中扩散、迁移、聚集. 原子力显微镜观察表明, 牛胰岛素在不同衬底表面呈现出形式多样的聚集状态: 在MICA 表面形成排列比较规则的纤维; 在APS-MICA表面呈现出较杂乱的聚集状态; 在高温热解石墨(HOPG)表面蛋白分子主要吸附在HOPG 的台阶上, 堆积成高点并沿着台阶呈线状排列; 在OTS-MICA 表面, 部分区域出现团聚, 小部分聚集成纤维状. 这些结果表明: 在高湿度条件下, 不同衬底表面对牛胰岛素的聚集有很大影响, 可以利用不同性质的衬底表面来调制牛胰岛素的聚集.     

获1986年诺贝尔物理学奖的显微镜设计

三位显微镜设计的开拓者昨天获得了诺贝尔物理学奖,从而大大扩大了人类深入窥测微观世界的能力。获奖者是1931(原文如此)年发明电子显微镜的德国科学家恩斯特·鲁斯卡博士和1981年发明一种能够勘测个别原子表面的装置的在瑞士的国际商用机器公司实验室成员瑞士科学家海因里希·罗赫尔和联邦德国科学家格尔德·宾尼格。     

方解石表面的原子力显微镜研究

原子力显微镜(Atornic force microscope,简称AFM)是1985年Binnig等人发明的新型表面分析仪器叫,它和扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope,简称STM)都是当今唯一能在正空间直接观察物质表面结构并具有原子级分辨率的仪器,但与STM不同的是,原子力显微镜不仅能观察导电物质的表面,而且能观察不导电物质的表面,因而具有更为广阔的应用范围。由于大多数矿物为绝缘体,因此AFM对于矿物学的研究有着特殊的意     

用强磁性FePt薄膜制作高性能磁力显微镜探针

磁力显微镜能够在几十纳米以下程度分辨磁性薄膜表面附近的漏磁场分布,已经成为获取亚微米尺度微粒子内部磁畴结构信息的有力工具.目前普遍使用的磁力显微镜探针,其矫顽力一般在0.3~1kOe之间.受被测材料磁性的影响,这样的探针稳定性很差.用FePt合金制作的磁     

Si(100)-2×1表面一维Ag原子链形成机制

最近Hashizume等人用扫描隧道显微镜(STM)发现,在低覆盖度下,Ag在Si(100)-2×1表面,吸附于两dimer链间的凹槽(grooves),并形成一系列的Ag原子线性链,这些链都垂直于Si表面的dimer列,这与传统的Ag(或碱金属)原子链沿着dimer列方向的观念不同.同时,Samsavar等人用STM,光电子谱和高能电子衍射HEED等也得到了类似的结果,并进一步推测Ag原子恰好“掉入”凹槽中形成直线形的Si—Ag—Si结构(即吸附高度为零),但他们对一维Ag原子链的形成机制却未给出任何说明和解释.本     

单斜铜泡石{001}解理面的AFM图象

单斜铜泡石是马哲生等1980年发现的一种新矿物,成分与铜泡石相似,均为含水的砷酸盐,晶体化学式为:Cu_9Ca_2[(As,S)O_4](OH,O)_(10)·IOH_2O.由于发育{001}极完全解理,适合于进行X射线单晶结构分析的样品极难获得,以至于该矿物晶体结构和铜泡石一样至今未知.原子力显微镜能在正空间直接观察样品表面原子分布,因此作者用原子力显微镜对单斜铜泡石的表面进行了观察.     

用Brewster Angle显微镜等方法研究聚乙烯吡咯烷酮与表面活性剂的相互作用

聚乙烯吡咯烷酮是一种水溶性聚酰胺(简写PVP),它具有优良的分散性和成膜性,特别是安全生理学特性受到人们的青睐,获得十分重要的应用.关于PVP和表面活性剂相互作用的研究也有报道,但对其作用机理阐述并不十分清楚.本文采用国内外最新的Brewster Angle显微镜和单分子膜技术的实验方法,测定了PVP与十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十二烷基甜菜碱(C_(12)BE)和辛基酚聚氧乙烯醚(Triton X-100)等四种典型类型表面活性剂的相互作用.结果表明PVP与它     

低温扫描隧道显微镜的研制

1986年,诺贝尔奖获得者 Binnig 及其同事 Smith 进一步发展了能工作于低温环境的扫描隧道显微镜,从而将扫描隧道显微学的研究工作推进到低温领域.利用低温扫描隧道显微镜开展了超导、电荷密度波(CDW)和自旋密度波(SDW)等方面的研究.扫描隧道谱学(STS)是扫描隧道显微学的另一分支,它的作用在于研究样品的表面电子态.在低温下进行扫描隧道谱的研究,能显著减小谱线热展宽的影响,得到更精确的数据.许多相变同时会伴随着晶格结构或电子态密度的改变,其相变点往往在液氮或液氦温区,要研究这些课题也要借助于低温扫描隧道显微镜.     

4-戊氧基肉桂酸在HOPG表面的自组装及光诱导结构转变的STM研究

利用扫描隧道显微镜(STM) 研究了4-戊氧基肉桂酸(AOCA)分子在高定向裂解石墨(HOPG)表面的光诱导结构转变. 光反应前, 4-戊氧基肉桂酸(AOCA)分子间在氢键作用下, 在石墨表面形成稳定的有序自组装单分子层. 光反应后变为无序的结构, 这是由于二聚后的分子立体性较强, 原来形成的二维有序结构被破坏. STM揭示了自组装层变化的分子结构细节.     

Ru(0001)表面石墨烯的外延生长及其担载纳米金属催化剂的研究

采用室温下吸附乙烯结合高温退火的方法在Ru(0001)表面上制备了单层石墨烯结构. 利用扫描隧道显微镜(STM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)研究了石墨烯的生长过程以及石墨烯的表面形貌和结构. 以单层石墨烯为模板, 制备了尺寸和空间分布比较均一的Pt纳米团簇.     

原子力显微镜及应用

隧道扫描显微镜(STM)有一个缺点,即它只适于金属和半导体材料表面的探测,而对绝缘材料却无计可施,原因是从STM的探头至绝缘材料的表面形不成某种通路.为此,STM的发明者之一的宾尼博士(Binnig)及其苏黎世的同事找到了一条对策:即将STM的探头改成由金刚石材料制成,这样通过利用存     

全部国产化的扫描隧道显微镜研制成功

扫描隧道显微镜(STM)具有极高的分辨率,能清晰地分辨样品表面的原子形貌和电子态结构,是表面科学的理想研究工具。自STM的发明者G.Binnig和H.Rohror获得1986年度的诺贝尔物理奖后,它的发展和应用更是与日俱增,不仅引起了物理学家的广泛兴趣,也受到了其他科学家的高度重视。STM除了分辨率高外(横向1(?),纵向0.01(?)),还具有一系     

类水稻叶多尺度表面构筑与各向疏水性

采用高速电火花线切割加工方法与电刷镀工艺结合在铝合金表面构筑了类水稻叶多尺度层级结构表面.利用扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(LSCM)、X射线衍射仪(XRD)和接触角测量仪表征表面的形貌结构、物相组成和润湿特性.结果表明,电刷镀获得的双尺度(微-纳米)微观结构对表面疏水性起关键作用,而高速电火花线切割加工获得的规则排列亚毫米级槽棱结构进一步放大了其平槽方向表面的疏水性能,使其未经任何化学修饰即获得优异的超疏水特性,接触角可以达到151°,且展现平槽和垂槽方向不同的疏水特性.这一研究将对各向异性功能材料结合超疏水材料的应用起到一定的指导意义.     

低能弹道电子对Au/Si界面电子透射性质影响的研究

金属/半导体界面的结构及性质一直是人们十分关注的研究领域,随着微电子技术的飞速发展,在微米、甚至纳米的微观尺度上研究探测界面的性质已经变得日益重要,弹道电子发射显微镜(Ballistic-electron-emission microscope,以下简称BEEM)是在扫描隧道显微镜(STM)基础上发展起来的一种最新的界面研究实验技术,如图1所示的BEEM实验采用的三电极系统中,STM针尖向沉积在半导体基底上的一层薄金属膜发射电子,运用平面隧道结WKB近似及测不准原理可以计算出,针尖发射的电子束在到达界面时其束径约为纳米量级,因此BEEM能够在纳米尺度上探测样品界面电子性质的分布特性.如果将探针定位于样品表面某点上,在保持针尖和样品表面的隧道电流I_t恒定的情况下扫描针尖电压V_t,还可获得得弹道电流互I_c与电子能量V_t的关系,称为弹道电子发射谱(Ballistic-electron-emmisison spectroscope,简称为BEES),BEES不仅反映出被探测纳米尺度区域界面的肖特基势垒高度,而且还提供了电子从发射针尖到半导体内部整个传输过程的有关信息,包     

用氢帮助制出高质量的半导体

化学家通过利用氢能够看到半导体的内部结构,这样便能更精确地控制薄片的厚度及质量。近期发明的扫描隧道显微镜能够让科学家看清材料表面的原子结构,但是内部结构却不清楚。现在,纽约国际商用机器公司(IBM)托马斯·沃森研究中心的化学家约翰·伯朗德(Johu J.Boland)借助显微镜用