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     

C_(60)-硬脂酸LB膜的润滑特性

1985年Kroto及Smalley发现,在一束氦脉冲射流中将石墨激光汽化可制得一种稳定形式的C_(60),并预言这种分子结构具有球状对称性.1990年5月Krǎtschmer等人用电孤装置实现了材料制备的突破性进展,各国科学家相继开始在超导、催化、半导体、磁学和润滑等领域开始了探索性研究.迄今,人们已经得到了C_(60)的红外、紫外、拉曼和质谱等各种光谱数据,并结合TEM,     

原子力显微镜用于LB有序分子膜的研究

利用近年来新发展起来的具有原子级分辨的原子力显微镜，研究ＬＢ有序分子膜有着其它表面分析仪器所无与伦比的优势。本文概述了该方面的国外研究现状和发展趋势，着重介绍了作者近年来在ＬＢ膜的原子力显微镜研究方面的最新成果。     

金膜、光盘和LB膜的摩擦力显微镜研究

纳米摩擦学的提出适应现代科学技术发展的需要.传统的摩擦磨损和润滑理论经过百多年的发展,虽然已经比较完善地解决一般工程设计问题,但对于摩擦学机理的认识和实现主动控制还存在许多问题,特别是对于微型机械或超精密机械中,例如极轻载荷、纳米尺度间隙下的摩擦磨损和润滑问题.宏观摩擦学已不适用.摩擦力显微镜(Friction force micro-scope,以下简称FFM)的出现为人们能在纳米尺度上进行摩擦磨损实验提供了有效工具.虽然国外学者已利用FFM作了许多工作,但用FFM进行纳米摩擦学实验并不象宏观摩擦磨损实验那样成熟.我们在研制FFM的基础上利用FFM进行了尝试性试验,本文报道了一些初步结果.关于摩擦力显微镜的描述见文献[7].作为摩擦力显微镜力传感器用的微悬臂是通过镀膜、刻蚀等工序制作而成.微悬臂呈三角形结构,材料为Si_3N_4,自由端有一个金字塔形微探针.当探针与样品接触时,可以控制压电陶瓷的伸缩使微悬臂产生不同程度的弯曲,从而实现微载荷定量设定,微载荷可通过下式求得:L=k·△h=k·p·△V,(1)其中k是微悬臂的弹性系数;△h是微悬臂的法向位移;p为压电陶瓷的伸缩系数;△V为加在压电陶瓷上的电压变化.实验材料有3种,分别为精抛光玻璃表面真空沉积的金膜、激光唱盘基片和小分子花生酸与高分子液晶     

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     

纳米气泡对HOPG表面BSA吸附影响的AFM原位观察

利用原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)原位观察, 发现纳米气泡会影响牛血清白蛋白(bovine serum albumin, BSA)在疏水表面高序热解石墨(highly ordered pyrolytic graphite, HOPG)表面上的吸附. 在水/HOPG界面BSA分子可以均匀吸附并与纳米气泡共存. 注入乙醇除去纳米气泡后, 在原来纳米气泡的位置上BSA吸附层出现圆形空洞. 空洞的深度约8 nm, 直径在数十纳米. 纳米气泡与相应位置上空洞面积间的相关系数达0.88～0.94, 显示这些空洞确为纳米气泡所致. 另外, BSA分子环绕纳米气泡排列成环状, 说明在水/HOPG界面BSA倾向于吸附在接触线区域.     

基于AFM针尖电化学刻蚀的金纳米电极制备

利用导电原子力显微镜针尖, 对组装在单晶硅上的有序长链硅烷(OTS)单分子膜进行微区电化学氧化, 非破坏地改变其表面甲基为羧基, 形成线宽、间距在纳米量级且可控的梳状结构模板. 然后通过镉离子吸附, 与硫化氢(H₂S)气体反应, 生成硫化镉(CdS)线, 继续与氯金酸(HAuCl₄)反应, 形成金纳米结构. 通过导电原子力显微镜测试, 发现其具有较好的导电性, 可以作为纳米电极.     

利用原子力显微镜在Au-Pd合金膜上制备纳米结构

利用自行开发的ＳＰＭ刻蚀系统在Ａｕ－Ｐｂ合金膜上成功地机械刻划出纳米尺度的孔洞,沟槽和复杂的图形,最小线宽达２ｎｍ,该系统可以很方便地用来加工所需要的任意纳米图形,并且ＡＦＭ图象表明机械刻划出来的纳米结构非常清晰,真实地反映出待刻图形的细节而没有变形,这说明该刻蚀系统具有较高的可靠性和可控性。同时,实验结果表明我们制得的Ａｕ－Ｐｄ合金膜非常平整并具备优良的机制刻划性能,它可以被用作制备纳米器件的掩     

C_(60)单分子层LB膜的表面增强拉曼散射研究

近来,有关C_(60)的光谱、结构、能级、电磁等物理、化学性质的报道与日俱增。使其成为当前物理、化学界热门课题的原因有二:第一,C_(60)的合成,它具有许多奇特的物理、化学性质为理论工作提出了新的课题;第二,理论推测和初步的实验结果表明,C_(60)材料在化学及工业上显示出广泛的应用前景。     

去垢剂CHAPS部分溶解的紫膜表面结构的原子力显微镜成像

运用原子力显微镜在液体池中用接触模式观测紫膜表面, 在不同尺度上比较了纯紫膜和被去垢剂CHAPS部分溶解的紫膜的表面结构. 发现加入6 mmol/L CHAPS后紫膜表面的晶格结构发生裂解, 形成了裂纹和凹陷, 但是细菌视紫红质仍然保持三聚体结构. 合理推论CHAPS微团和紫膜的相互作用是形成这些裂纹和凹陷的原因. 吸收光谱和闪光光解光谱说明, 加入CHAPS后细菌视紫红质的动力学功能已发生改变, 对此进行了初步的分析.     

西藏嗜盐菌xz515紫红膜中类菌紫质分子的AFM成像

嗜盐菌H.sp.xz515是从西藏扎北湖分离出的一种嗜盐菌新株,H.sp.xz515中紫红膜上的质子吸收和释放的过程与普通嗜酸盐（Halobacterium salinarum)中紫膜上的过程相反,而且紫红膜的质子泵的效率也比紫膜的低,但原子力显微镜的观测图像显示类菌紫质分子在细胞膜上也是三聚体结构,三聚体再形成六边形排列。类菌紫质分子的C至G螺旋的一级结构和菌紫质分子之间的同源性仅56％,但B和D螺旋之间界面上相互作用的氨基酸残基却是保守的,表明这些氨基酸残基在维持蛋白质寡聚体的稳定性上起着重要的作用。     

β-淀粉样蛋白在石墨表面吸附及凝聚结构的STM和AFM研究

利用扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）直接研究了β-淀粉样蛋白（Aβ42）在石墨（模拟生物膜中的疏水表面）表面的吸附以及凝聚体的精细结构。研究发现Aβ42易吸附在石墨台阶等缺陷处，首先形成初纤维（中间体），再形成纤维，纤维之间可以交织在一起形成螺旋状结构。这些结果为研究β－淀粉样蛋白的凝聚过程提供了重要线索。     

八面体钼酸镉纳米体系反应动力学及表面热力学性质的粒度效应

采用室温反相微乳液法制备不同粒度的八面体钼酸镉CdMoO4,利用微量热技术获取不同粒径产物与盐酸反应过程的原位热动力信息,结合热动力学理论、过渡态理论和热化学循环法,获得了不同粒径八面体钼酸镉CdMoO4的反应动力学参数及表面热力学函数,并讨论粒度、温度对其化学反应动力学和表面热力学性质的影响规律及其原因.结果表明,速率常数、比表面Gibbs自由能、比表面焓、比表面熵和比表面能随粒径减小而增大,表观活化能、活化Gibbs自由能、活化焓和活化熵则均随粒径减小而减小;且速率常数、活化Gibbs自由能、比表面焓和比表面熵均随温度升高而增大,比表面Gibbs自由能随温度变化则相反.在30~200nm范围存在临界尺寸使钼酸镉材料表面热容性质发生突变,表现为区别于传统储能材料的独特热容性质.     

不同衬底温度下[Tb/Fe/Dy]n纳米多层膜的结构、磁性能及超磁致伸缩性能研究

采用多靶磁控溅射仪分别在室温和衬底温度为300℃条件下制备了具有精确组分为Tb_0.27Dy_0.73Fe₂的[Tb/Fe/Dy]_n纳米多层膜. 研究结果表明, 纳米多层膜在沉积过程中形成了微柱状结构,薄膜样品的磁性能和超磁致伸缩性能表明薄膜样品具有明显的垂直各向异性. 尽管纳米多层膜具有垂直各向异性, 但仍具有超磁致伸缩性能. 特别是衬底温度300℃制备的纳米多层膜, 由于Laves相R-Fe₂纳米晶的析出使得超磁致伸缩性能有了显著的提高. 在很小的外磁场(0.18 T)时, 衬底温度300℃条件下制备的样品超磁致伸缩值为89.3 ppm (1 ppm= 1×10^-6), 约为室温条件下制备的样品在此磁场下超磁致伸缩值23.5 ppm的4倍. 同时还研究了垂直磁各向异性薄膜的磁化过程与超磁致伸缩性能的关系.