我国扫描隧道显微技术研发取得系列重要进展

近年来，在中国科学院知识创新工程和国家自然科学基金委员会的资助下，中科院物理所陈东敏研究组致力于扫描隧道显微技术的创新和研发，在仪器自主研制方面取得了创新性研究进展。他们成功研制出具有对称式机械结构的双探针扫描隧道显微镜（STM）探头，并通过主动降噪技术大大提高了STM系统的信噪比。同时，他们通过多年努力，实现多项技术创新，成功完成了超高真空低温（变温）强磁场双探头STM与分子束外延联合系统的研发，并应用于实际科研。上述两套设备从原理到技术实施方案均有独到之处，相关内容已分别发表在美国Review of Scientific Instrument杂志上。

液/固界面多肽分子组装精细结构的扫描隧道显微镜研究

介绍了与蛋白构象病相关的淀粉样多肽分子组装结构的研究进展.综述了在固体、溶液以及界面等不同状态下多肽分子组装结构的表征方法,对于扫描隧道显微技术(STM)在解析多肽分子界面组装结构方面的研究进展进行了重点评述,主要包括在液/固界面上的多肽分子组装结构的精细特征,界面诱导的多肽构象转变,调节分子、染料等与多肽组装结构的相互作用模式和位点识别等.

探索材料性能的超微观结构起源——材料界面、表征与检测论坛侧记

国内电子显微学研究十分繁荣、活跃，当前新材料正朝着微细化方向发展，如纳米科技；也更加集成化，如晶界和畴结构阵列的集成；同时也要实现智能化，如传感、作功、控制的一体化。界面研究在材料科学技术进步中起到更重要作用。要充分认识其他表征技术，如扫描隧道显微技术（STM）和实现多种检测表征技术相结合的重要性，另外发展高通量表征方法对新材料研发具有重要意义。

材料化学——从原子到高技术材料

现代高科技的竞争在很大程度上依赖于材料科学的发展。可以说任何高科技的进步都离不开新材料的开发和利用。因而材料科学被公认为21世纪六大高科技领域(生物工程,信息,能源,材料,空间和海洋)的基石。 所谓材料,就是构造成人类生活中各种器物所用的物料。人类的文明是从使用地球上的岩石作为工具开始的。从石器时代发展到青铜器时代,又进化到铁器时代直至陶瓷时代。在这一过程中,化学的前身矿物晶体学及相关冶炼技术起着关键的作用。

我国纳米技术研究精确到单分子结构

纳米技术发展至今，遇到的一个重大难题就是直接观察单个分子和原子团簇的几何结构和电子结构，并对其进行理论阐述。日前，由国家自然科学基金委连续资助的研究项目“单分子结构与电子态的理论和实验研究”已经突破该难题，能够对单个分子和原子团簇的结构进行理论上的建模分析与表述。据了解，过去对单分子结构的研究大都采用扫描隧道显微技术，虽然有很高的分辨率，但其图像只反映分子电子态的空间分布，不能直接反映其几何结构。同时，由于实验条件所限，确定单分子的构型、取向、内部原子结构和电子态仍比较困难。中国科技大学侯建国教授等在国家自然科学基金的资助下，通过精确控制实验条件，从大量数据分析单分子结构图像规律，结合理论计算，确立了新的对单分子结构进行高分辨表征的研究方法。

不锈钢钝化膜形成和破坏过程的原位ECSTM研究

利用电化学扫描隧道显微镜（ＥＣＳＴＭ），原位研究不同电位下不锈钢在 ０．５Ｍ Ｈ２ＳＯ４十 ０．０２Ｍ ＮａＣｌ溶液中表面形貌的动态行为，并讨论电位对不锈钢电化学阻抗谱（ＥＩＳ）的影响 结果表明：不锈钢在活化－钝化过渡区电位表面粗糙度最大；进入钝化区后，在钝化膜完整处，电位越高，表面粗糙度越小，钝化膜呈有序生长， 在钝化膜薄弱处．电位控制在０．２Ｖ时，钝化膜最为完整 在０．５Ｖ时，表面微点蚀坑开始萌生，电位为０．８Ｖ时，已有的微点蚀坑有所生长，不锈钢表面ＥＣＳＴＭ形貌与电化学阻抗谱测量呈对应关系：电位为 ０．２Ｖ时，表面钝化膜最为完整，阻抗最大；电位为 ０．５Ｖ时，在钝化膜薄弱处萌生点蚀坑，钝化膜阻抗有所下降；电位为０．８Ｖ时，钝化膜完整处得到明显的整平，阻抗相比０．５Ｖ时明显提高，但由于已萌生的微点蚀坑开始生长，阻抗相比 ０．２ Ｖ时仍有所降低。

Beta淀粉样多肽的高分辨结构解析

β淀粉样蛋白(β-amyloid protein,Aβ)在阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)的发生和发展过程中起着关键作用。Aβ单体在体内会聚集形成各种尺寸和形貌的聚集体,沉淀在神经细胞表面,形成淀粉样斑块,导致神经细胞的功能障碍甚至是死亡。由于Aβ分子及其组装体的组装结构对于理解AD的发生、发展过程以及致病机制都至关重要,研究者们致力于利用X射线衍射、核磁共振谱、电子显微镜、傅立叶变换红外光谱、圆二色谱和扫描隧道显微技术等方法来研究Aβ的分子结构及组装结构。研究表明,Aβ中富含β-折叠链结构,存在由一个或若干个β-转角或环连接的β-折叠链,其中具有代表性的是发卡型的β-折叠链结构。在形成纤维的过程中,相邻β-折叠链之间靠侧链间、主链间的氢键作用形成平行排列的β-片层结构;稳定分子内结构的作用力主要为侧链间的疏水相互作用和带电氨基酸残基间的静电相互作用。Aβ分子结构及组装结构的研究有助于阐明Aβ的聚集、AD的发病机制,对于AD的早期预防、诊断和治疗具有非常重要的意义。

超薄膜生长中各向异性现象的模拟研究

利用扫描隧道显微技术（ＳＴＭ），人们已观察到许多不同生长控制条件下超薄膜生长初期的形貌（分形生长、枝晶状生长和团状生长等）［１］。这些生长形态的形成，是由于生长表面的各向异性、不同温度下增原子在表面的迁移率和增原子沿团簇周界的迁移率等因素共同作用的结...

Ag（100）表面α-6T分子的自组装和STM诱导发光

利用扫描隧道显微镜诱导发光技术，对有机分子α-6T在Ag（100）表面的自组装和光子发射特性进行了研究．发现在极低的覆盖率下，α-6T分子以四个分予形成一种独特的风车形状的异构体．随着覆盖率的增加，α-6T分子倾向于肩并肩紧密排列形成条纹状结构．进。步增加覆盖率时，分子以低层分了的条纹结构作为模板，一层一层往上生长，在五层分子厚度的样品上，利用光致方法可以获得分子荧光，这说明顶层分子已经被有效脱耦合．然而在同样的样品上，STM诱导发光光谱却只展现出类似等离激元的发射特性．在这种情况下，分子荧光的消失说明了仅仅满足电子脱耦合条件还不足以产生分子荧光．分子动态偶极矩的方向以及分子．金属界面的能级排列对分子荧光的发生可能也是至关重要的，这样分子才可以通过与局域等离激元场有效耦合而被激发，并打开向分子注入空穴的通道，产生分子本征发光．

其它

TB9 96042697纳米计量技术=Nanometrology technology[刊,中]/尤政,梁晋文(清华大学精密仪器与机械学系.北京(100084))∥计量技术.—1995.(11).—2—4简述了纳米科学与技术的历史和最新进展。介绍了纳米测量技术如扫描隧道显微技术。

致病多肽聚集机理及其调控的单分子研究取得新进展

国家纳米科学中心研究人员利用扫描隧道显微技术研究了阿尔茨海默氏病相关的多肽Aβ42以及Ⅱ型糖尿病相关的胰淀素（Amylin）的组装机理，对于具有beta片层结构的多肽组装结构的解析和组装机理的解释提供了新的思路。在此工作基础上，

纳米等离激元光子学研究获进展

合肥微尺度物质科学国家实验室单分子物理化学研究团队将扫描隧道显微技术（STM）与光学检测技术相结合。首次展示亚波长尺度下的纳腔等离激元可以作为一种频率可调的近场相干光源，有效控制分子的发光特性，实现新奇的电光效应：电致热荧光、能量上转换发光和“彩色”频谱调控。该成果可望对点光源制作、高分辨成像、

表面分子手性识别与组装结构的STM研究

表面手性现象是物理化学科学研究的重要内容之一,研究表面手性现象,将有助于对分子吸附,分子间相互作用,多相手性催化,手性分离与拆分等科学和实际应用问题的深入理解.在表面手性现象和手性结构的研究中,扫描隧道显微技术(STM)发挥着重要作用,成为研究表面手性现象的重要手段.该综述文章以本课题组近年已发表的研究工作为主,重点介绍利用STM研究固体表面分子吸附组装体系中关于手性问题的部分结果,包括固有手性分子在固体表面的吸附,非手性分子组装形成手性结构,以及表面手性结构的转化和调控.还结合实验结果分析探讨了表面手性的结构形成、放大和传递等,展望了该研究领域的发展趋势.

科技要闻

实现最高分辨率单分子拉曼成像 中国科学技术大学侯建国等在国际上首次实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像,将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到前所未有的0.5nm。研究团队一直致力于自主研制科研装备,发展了将高分辨扫描隧道显微技术与高灵敏光学检测技术融为一体的联用系统。