原子力显微术研究相分离混合单分子膜中微晶畴的多相性

近10年来,利用荧光显微术和布儒斯特角显微术等光学观测手段,已对气-液界面上两亲性分子的微晶畴结构(Domain)进行了广泛的研究.但是,这些研究主要集中在单组分单分子膜从液态扩张相(LE)到液态凝聚相(LC)的相变过程,很少涉及混合单分子膜的畴结构与相行为.这一状况主要源于光学显微术在分辨率上的局限性.新近出现的原子力显微术(AFM)由于其具有极高的分辨率,为混合单分子膜Domain结构的观测提供了十分有效的手段.这里,我们报道在混合单分子膜——花生酸(AA)和5,10,15-三苯基-20-(4-dl-α-苯丙氨酰氨基)苯基卟啉(TPPP)中所形成的Domain以及Domain的某些生长过程.     

低维纳米材料的近场光学表征

光学显微术作为一种快速、无损的表征手段在材料研究领域得到了广泛应用,但是受光的波动性制约,传统远场光学显微术无法满足低维纳米材料表征对亚衍射极限空间分辨率的需求.近年来,随着散射式扫描近场光学显微术(s-SNOM)的发展进步,光学成像的空间分辨率已经达到10nm量级,突破了光学衍射极限.本文首先简要阐述了s-SNOM的成像原理,然后按照s-SNOM的工作模式分类介绍了其在低维纳米材料表征领域的应用研究进展,最后对s-SNOM技术未来的发展及应用进行展望.     

化学镀钴基垂直磁化膜的磁力显微镜研究

垂直磁记录是一种高密度的磁记录方式.从实用的角度出发,逢坂弥哲在1981年提出了用化学镀方法制备CoNiMnP垂直磁化膜;薄膜的磁结构对其磁记录性能具有直接影响.磁力显微镜(MFM)是扫描探针显微术(SPM)的一种,通过控制磁性针尖在样品表面的扫描可获得表面磁场信息,它被较多地应用于研究磁头和磁盘或其他存储介质上的数据位结构,例如数据位的大小和形状、介质噪音、重写和材料承受高密度存储的能力,获得有关磁头性能及存储介质质量的的信息,分辨率优于25nm.MFM的一个主要优点是不需要特殊的样品制备技术,甚至样品表面可以裹镀非磁性薄层.我们根据多年研究制定的工艺参数,镀制了几种不同的CoNiMnP膜,对其形貌、磁性能等作了观察和分析,并用MFM观察和分析了这     

超音速等离子喷涂法制备La2O3和CeO2掺杂CoCrW涂层的摩擦学性能研究

利用一种新型的超音速等离子喷涂方法制备了稀土氧化物掺杂CoCrW涂层. 通过X射线衍射仪、接触表面形貌仪、显微硬度测试仪、多功能摩擦磨损试验机和具有EDS能谱的环境扫描电子显微镜对涂层的相结构、表面形貌、显微硬度、摩擦磨损性能进行了研究. 实验结果显示, 稀土氧化物掺杂涂层具有很高的显微硬度和优越的摩擦学性能. 同时, 对涂层的摩擦和磨损机理进行了研究.     

磁头表面聚甲基丙烯酸氟代辛酯分子膜的制备及其摩擦学特性

采用浸涂方法在磁头表面制备聚甲基丙烯酸氟代辛酯(PFAM)分子膜, 对磁头表进行表面改性, 并利用时间飞行二次离子质谱仪(TOF-SIMS)、接触角测量仪和原子力显微镜(AFM)对PFAM分子膜表征. 测试结果表明, 浓度是影响分子膜厚度、表面形貌和摩擦特性的主要因素. 溶液浓度为500 μg/g时制备的分子膜具有最好的摩擦磨损性能, 磁头经过20000次起停循环后黏着力不超过2.4 g. 因此, 磁头表面制备致密且缺陷少的PFAM分子膜有助于磁头磁盘之间的润滑, 减少摩擦磨损, 提高磁头的摩擦磨损性能.     

近晶A相液晶的电热光效应

具有层状结构的近晶A相液晶的电光效应及其特性,正受到很多学者的关注和研究.电场作用下,近晶A相液晶的层结构将产生歪斜,或产生动态散射.随着液晶分子排列取向的改变,液晶织构及其光学性质也发生变化.近晶相液晶的温度超过相变温度T_(SN)时,将     

纳米小孔和纳米X光显微术

继扫描隧道显微镜(STM)原子力显微镜(AFM)之后;光学显微术也采用纳米探头(probe)扫探而获得～12nm以至2nm分辨的结果,STM和AFM采用的探头是钨针,光学显微术采用的则是光纤针,用腐蚀可获得极细的尖端(达1nm量级)。这种方式不能用于X光。     

利用超快扫描隧道显微镜研究原子尺度上的电荷动力学

正许多微观物理化学过程发生在皮秒和飞秒量级,传统的扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscope, STM)能够以原子级分辨观察表面结构和电子态,但其时间分辨率不足以解析皮秒和飞秒尺度的超快动力学过程.超快STM结合了STM的空间分辨率和超快光学的时间分辨率,可以实现原子级分辨率的飞秒光谱学,并用于单原子、单分子、单电子和单自旋的非平衡动力学研究.本文首先介绍了超快STM技术的发展,以及我们在这个研究方向上的进展.随后,将超快STM技术应用于光催化材料金红石型TiO2(110)表面上单个极化子的非平衡动力学研究,揭示了     

电场诱导有机分子超薄膜的二阶非线性增强效应

理论和实验表明,许多有机分子的超极化率β比无机材料的大2～3个数量级[1].这些有机分子一般都带有强的电子给体和受体,并通过离域的共轭π键连接起来.除分子结构外,分子的排列取向、聚集种类和程度等是决定Ｌａｎｇｍｕｉｒ＿Ｂｌｏｄｇｅｔｔ(ＬＢ)膜宏观物理特性的主要因素.因此,分子在ＬＢ膜中的有序排列、取向及其控制成为研制ＬＢ膜实用器件的关键问题之一.通过旋转样品光学二次谐波产生以及稳态荧光、时间分辨荧光测量技术,我们研究了直流电场对有机分子的排列取向以及二阶非线性光学特性的影响,观察到了电场诱导有机分子超薄膜的二…     

原子结构的成像

扫描隧道显微术(S7M)是逐个原子研究表面的技术。STM可以观察原子的排列甚至它们的色,这对了解表面和控制其状态是有益的。STM也是一种工具,可修补表面或沉积于表面的微粒或分子。它为新器件的开发开辟了道路,不仅是较小的器件。而且以十分不同原理工作的那些器件。原子力显微镜可能有拓宽到将STM技术用于绝缘材料的潜力。     

计算光学相位成像:从干涉数字全息到光强衍射层析

<正>自400多年前问世以来,光学显微技术经历了不断地革新,已从Leeuwenhoek时代简单的单透镜装置发展成为一种极为重要且精密的观察与计量科学仪器,广泛地应用于生物医学、工业生产、材料化工与科学研究等领域.2014年,诺贝尔化学奖授予了超分辨率荧光显微技术^[1].该技术突破了光学显微镜衍射极限的限制,将荧光显微成像的分辨率带入纳米时代,极大地推动了生命科学和基础医学的发展.除分辨率外,光学显微镜面临的另一大挑战是对比度传统显微镜受强度(振幅)探测机理所限,对无色透明物体(如细胞)的成像依赖染色标记.而在研究活细胞的生理活动及其长时程动态过程时,无标记显微是一种最为理想的探测手段1932年,Zernike发明了相差显微镜:通过空间滤波原理极大地提高了透明物体在镜下的可分辨性,Zernike也因此获得1953年的诺贝尔物理学奖^[2].但时至今日,该技术仍局限于二维定性观测,无法实现三维定量测量,发展较荧光显微技术明显滞后.     

共聚芳酯B-ET条带结构形成和松弛的研究

人们用光学和电子显微镜对热致性液晶聚合物的条带结构(banded structure)进行了多方面表征.大多液晶聚芳酯的剪切取向膜均出现条带结构.这种向列液晶相的特征取向态结构被认为与最终材料的高强度高模量有关.本文对已作为自增强塑料应用的B-ET的条带结构进行了光学显微镜研究.由于条带的形成和松弛过程一般都很快,条带结构大多靠骤冷得到.B-ET刚性适中,从而使本文有可能不靠骤冷而直接观察松弛过程.条带形成的最初阶段的形态也通过了特殊的制样方法获得。     

单个DNA分子的拉直操纵和成像

利用分子梳技术,将ＤＮＡ拉直在硅烷化的云母表面,实现了单分子ＤＮＡ的荧光微镜和原子力显微镜探测,同时,利用改进的动态分子梳技术进行了ＤＮＡ分子拉直操纵的原子力显微术研究。结果表明,对于ＤＮＡ拉直操纵,改进的动态分子梳技术与原有的动态分子梳相比具有样品用量少、污染小的优点,与一般的分子梳技术相比有更好的拉直效果和重复性。这种ＤＮＡ分子操纵与单分子ＤＮＡ荧光显微术、原子力显微术结合,将在分子动力学基础     

布儒斯特角显微镜观察菁染料单分子膜的相变

利用不带长烷基链的染料和长链脂肪酸混合,以制备染料的LB膜是近年来广泛应用的一种方法。这种方法使许多不具有两亲性的分子亦能形成LB膜,在分子构筑术上具有重要意义。但是,这种混合单分子膜在不同表面压下的结构是不清楚。最近,法国和德国先后报道了以偏振激光为光源,CCD摄像机作为图像接收器的显微技     

沸石分子筛的表面定向生长与组装

沸石分子筛阵列或薄膜在膜分离、膜催化、化学传感器与微电子器件等领域有广泛的应用前景. 原位水热合成和载体表面的晶粒自组装是制备沸石分子筛阵列和薄膜的两种主要方法, 近年来受到国内外科技工作者的普遍关注, 取得了很多突破性进展. 对于原位水热合成法, 可以通过载体表面的改性或合成条件的调控来实现沸石分子筛晶体在载体表面的定向成核、生长, 最终获得单一取向的多晶沸石分子筛阵列或薄膜. 对于载体表面的晶粒自组装过程, 可以通过不同的结合方式将沸石分子筛晶粒组装到载体表面, 实现膜层微结构的调控, 制备出结构有序的沸石分子筛阵列或薄膜. 对近年来国内外在沸石分子筛晶体表面定向生长和组装方面取得的重要结果进行总结与评述, 内容涉及: (1) 在原位水热条件下通过载体表面植入功能基团、改变载体表面微结构以及调变合成液组成等措施, 获得高度取向的沸石分子筛阵列或薄膜; (2) 利用共价键、离子键和分子间键作用在载体表面组装沸石分子筛晶粒, 制备高度覆盖、结构有序的晶体阵列或薄膜; (3) 表面组装与微接触印刷、光刻技术结合制备图案化的沸石分子筛阵列或薄膜. 最后介绍了分子筛阵列和薄膜的一些功能和应用, 并对沸石分子筛表面定向合成与组装研究需要进一步关注的若干问题进行了展望.     

非晶形铁的氧化物薄膜的激光化学气相沉积

激光化学气相沉积(LCVD)是通过激光光分解气相有机化合物分子,分解出金属原子沉积在基片表面的一种新型的薄膜制备技术,与传统制备薄膜方法相比,这种方法可在室温下一步完成制备过程,不需要掩膜版,便于对沉积过程进行控制。用这种方法,沉积速率高,膜层的纯度高,并且目前已实现了0.2微米量级的空间分辨率和3.5微米量级大小的光斑。所以LCVD作为一种新的手段,在微电子学工业上将有重要的应用价值。     

聚11-(2-甲基丙烯酰氨基)十一酸LB膜的制备及其非线性光学性质

Langmuir-Blodgett膜(简称LB膜)是一种有序排列的有机单分子薄膜,在分子电子学、光学、生物学和化学等许多领域具有广阔应用前景,近年来已日益引起人们的关注。本文报道以11-(2-甲基丙烯酰氨基)十一酸为膜材料的LS膜的制备和聚合,以及它与硬脂酸组装的交替LB膜的非线性光学性质的研究结果,其中关于组装LB膜光学二次谐波系数相互迭加的     

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     

聚酰亚胺Langmuir-Blodgett膜的原子力显微镜研究

聚酰亚胺Langmuir-Blodgett(LB)膜因具有超薄、有序、可控、任意组装等特点而在微电子等现代科学技术中有着极大的应用前景.它们可用于超薄绝缘膜和液晶显示中的定向层.在这些实际应用中,表征聚酰亚胺LB膜的分子结构以研究其分子功能显得尤其重要.但是,使用常规的分析方法难以在分子水平上进行LB膜的直接观察和研究.近年来,扫描隧道显微镜(STM)因具有原子级的分辨为有机超薄膜微观分子结构的表征提供了一种新型强有力的检测手段.1991年日本学者Fujiwara等人首次报道了对单层聚酰亚胺膜的STM观测研     

条带织构装饰技术观察高分子液晶态的向错形态

高分子液晶态与小分子液晶态相似能表现出多种类型的中介相,其中之一是向列相。高分子液晶向列相存在有向错结构,它是由分子取向方向发生不连续变化而引起的。在偏光显微镜下向列相呈现二条和四条黑色条纹相交于一点所组成的纹影织构,它们分别对应于强度s=±1/2和s=±1两种类型的向错分子指向矢取向排列形式的一种光学效应.近年来人们根据高分子分子链弛豫时间较长和可以结晶的特性,将高分子液晶态淬火冻结成液晶玻