qPlus型非接触原子力显微技术进展及前沿应用

原子力显微镜(AFM)通过探测针尖与样品之间的相互作用力获得样品表面的结构信息。基于qPlus传感器的非接触原子力显微镜(NC-AFM)在传统AFM的基础上进一步提升了空间分辨率,为研究表面物理和化学过程提供了一种新的成像和谱学研究技术。本文首先介绍NC-AFM的基本构造、高分辨成像机制和力谱测量等工作原理,总结了近年来NC-AFM在表面在位化学反应、低维材料表征和表面电荷分布测量等方面的应用,探讨了NC-AFM技术的发展与完善,展望了NC-AFM面临的机遇和挑战。

双模态振幅调制原子力显微术相互作用区转变研究

双模态振幅调制原子力显微术测试或成像过程中存在引力区和斥力区两种相互作用区.开展双模态振幅调制原子力显微术针尖样品相互作用区转变的研究,对于在特定作用区内成像的参数设置、相互作用区范围的控制,以及对成像结果的正确理解和解释尤为重要.将有限差分法和同相正交法相结合,采用数值模拟方法研究了探针模态自由振幅大小设定、样品力学性能变化以及模态激励频率的设置对双模态振幅调制原子力显微术相互作用区转变的影响.研究结果表明,探针模态自由振幅之和越大,则引力区向斥力区转变时的临界设定点越大,使探针位于引力区的设定点的范围越小.样品的弹性模量越大、黏度系数越小,探针在接近样品过程中引力区向斥力区转变发生越早,即引力区设定点的范围越小.偏离自由共振频率对探针进行激励时,引力区的范围均小于以自由共振频率激励时的引力区范围,探针运动状态的突变并不一定对应相互作用区的转变,且不能将相位值是否高于或低于90°作为判定探针位于引力区或斥力区的依据.

晶须增强纯铝基复合材料表面腐蚀形貌的原子力显微术观察

利用原子力显微镜观察了纯铝基复合材料早期腐蚀过程中表面形貌的变化特征.研究了Sicw/Al18B4O33w/Al两种复合材料的腐蚀行为.结果表明;两种复合材料在3.5％NaCl溶液中具有明显的点蚀倾向,且随腐蚀时间的增加,点蚀坑的尺寸显著增大.观察发现晶须与基体的界面是腐蚀易于发生的地方,点蚀首先在晶须的端部产生,随后沿着晶须与基体的界面扩展.SiCw/Al18B4O33w/Al复合材料的界面腐蚀机制存在较大的差别,这主要是由于二者界面结合状态不同造成的.

混合单分子膜微晶畴结构的原子力显微术研究

通过对混合单分子膜体系──花生酸（简称ＡＡ）和５，１０，１５－三苯基－２０－（４－ｄｌ－α－苯丙氨酰氨基）苯基卟啉（ＴＰＰＰ）单分子膜的原子力显微术（ＡＦＭ）研究，发现其中存在相分离现象。在中性条件下，可观察到ＡＡ分子形成的不规则状及圆形的处于液态凝聚相（ＬＣ）的微晶畴（Ｄｏｍａｉｎ）结构。在酸性条件下，除了ＡＡＤｏｍａｉｎ以外，还可观察到卟啉分子形成的微晶畴结构以及ＡＡ与ＴＰＰＰ共同组成的微结构。测量了混合ＬＢ膜在不同结构下的紫外可见光谱。

原子力显微术应用于生物纳米结构表征与测量的研究进展

对目前基于原子力显微术(AFM)研究纳米生物结构的发展作了简要地概述,特别注意到AFM对生物纳米结构的表征与测量具有重要的意义。本文介绍了纳米生物结构形貌的AFM表征、粘弹性的AFM测量以及生物分子力的AFM测量三个方面,充分显示出了AFM应用于生物领域中研究与发展的显著优势和潜力。

原子力显微术视域下足球发球技巧分析——评《原子力显微术及其应用》

随着社会不断发展,大众对于体育运动项目的关注度越来越高.足球是体育项目中较为常见和受欢迎的一种.通过了解足球运动的发球技巧,人们不仅可以从中掌握体育运动技巧,还可从中发现丰富知识信息.近几年来,足球赛事规模的扩大引发了“足球热”现象.在此现象下,越来越多的人开始深入了解足球运动,并将其作为业余爱好或专业运动加以训练.

原子力显微术的纳米尺度成像与表征功能在微循环研究中的应用

纳米科学打破了传统意义上的学科分类理念,以特定空间尺度范围的客观世界作为研究对象,开辟了具有鲜明特点的研究领域。其中,纳米尺度成像与表征技术的发展与应用是该研究领域的核心内容。

原子力显微术对透明质酸自组装行为的研究

应用原子力显微术(AFM)对透明质酸(HA)在云母表面的自组装体系进行表征,获得了HA在云母表面自组装成的纤维状、三维网状及独特的具有分形特征的树枝状结构。纤维状及三维网状形貌对于研究其在体内发挥的生理作用具有重要意义。树枝状结构符合分形学中的DLA模型。研究HA通过自组装形成的自然界普遍存在的网状及树枝状分形结构,对于理解其结构与功能之间的关系具有重要意义。

原子、分子以及电荷的原子力显微术操纵及其应用

原子力显微术在原子级分辨表征、化学键识别、探测电荷密度分布等领域都有重要的应用.本文在介绍原子力显微术基本工作原理的基础上,着重介绍其在室温原子操纵、对原子/分子操纵过程的表征、以及绝缘基底上的电荷操纵三个方面的工作进展.主要内容有:1)原子力显微术的成像原理及其对典型分子的化学键分辨表征;2)原子力显微术在室温下的力学操纵和原子识别能力;3)用原子力显微术操纵分子表面异构或吸附构型变化并表征该过程中的相互作用力;4)在绝缘基底上通过原子力显微术对单分子及多分子的电荷操纵.原子力显微术操纵在这些领域内的工作拓展了扫描隧道显微镜在原子/分子操纵方面的工作范围,为理解并精确控制操纵过程及构造纳米尺度器件提供了新的思路.

基于原子力显微术的DNA折纸弹性模量的研究

原子力显微术(Atomic force microscopy,AFM)的力学成像模式可在高分辨成像的同时,定量测量材料的力学性质。然而,对尺度小、质地薄而软的生物分子的弹性模量的测量仍然是一个挑战。本文以脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic acid,DNA)折纸为检测样品,将峰值力定量纳米力学模式(Peak Force Quantitative Nanomechanical Mapping,PF-QNM)作为测量手段研究了DNA分子的力学性质,探索不同作用力对DNA折纸弹性模量的影响。结果表明,当峰值力控制在80-100 p N时,峰值力成像稳定,获得的杨氏模量维持在约10 MPa。与传统力曲线阵列模式(Force volume mapping,FV)相比较,在小力区(<100 p N),两种方法符合性较好。这种峰值力定量纳米力学模式为DNA分子定量力学性质研究提供了一种简便而有效的研究方法。

基于DNA折纸的单个链霉亲和素分子的原子力显微术高分辨成像

链霉亲和素(Streptavidin,STV)和生物素(Biotin)之间的非共价相互作用很强,已被运用到包括分子生物学、免疫学以及生物技术领域。STV与Biotin间优异的结合能力与其结构密切相关,晶体解析结果证明STV是一个四聚体蛋白。原子力显微镜技术(Atomic Force Microscopy,AFM)可以在液体环境下获得生物单分子的形貌信息,对结构和功能的研究具有非常重要的作用。然而,由于STV分子小而柔软,获得高分辨的AFM图像极其困难。本研究利用DNA折纸可寻址的特点,将Biotin定位修饰在折纸上,选择性地将STV固定在折纸设定的位置上,实现了对单个STV分子的高分辨成像,观察到了单个STV呈"沙漏形"结构,与其晶体结构符合性较好。同时,我们注意到STV形貌易受成像力的影响,可能与STV分子的柔性相关。这种基于DNA折纸的高分辨成像方法,简单、方便,为研究生物分子形貌和功能提供了新思路。

双模原子力显微术的纳米力学测量原理及其应用

在纳米尺度上定量测量材料的力学性质已成为纳米科技领域的研究热点和挑战性课题。原子力显微术(AFM)是扫描探针显微术家族中的重要成员,在纳米表征中发挥了重要作用。本文着重介绍了双模AFM,尤其是调幅-调频成像模式的纳米力学测量原理、实验方法及其优势,并展示了在生物、低维材料以及锂离子电池电极材料研究中应用的典型实例。

原子力显微术

本文首先介绍了原子力显微术的基本理论，其次讨论了原子力显微镜的结构原理，主要报导了一台我们研制的使用光学偏转法检测的原子力显微镜及仪器性能，仪器测试的结果表明我们这台原子力显微镜获得到了原子分辨率，最后给出使用这台显微镜的首批实验结果。

牛血清蛋白在亲水硅片表面吸附的原子力显微成像

本文用原子力显微术 (AFM)研究了牛血清白蛋白 (BSA)在亲水硅片表面的吸附。硅片表面经亲水处理后 ,将牛血清蛋白 (BSA)吸附在表面 ,采用轻敲模式 ,可获得清晰的AFM图像。牛血清蛋白 (BSA)的AFM图像表明 :BSA在亲水硅片表面是单分子、水平吸附在硅片表面 ,且呈颗粒状 ;1mg ml的BSA在吸附 3 0min后为饱和吸附。BSA到达硅表面后 ,蛋白中可移动的带正电荷的基团可以趋向亲水表面 ,使BSA与硅表面的静电相互作用由斥力变为吸引力。

粗糙薄膜表面的原子力显微镜研究和多重分形分析(英文)

用一系列生成元模拟了具有不同特征的、与原子力显微镜图像相似的规则粗糙表面。详细讨论了规则粗糙表面多重分形谱参数的意义。并通过与方均根粗糙度 (rms)和简单分形维数D0 的比较 ,描述了多重分形分析的优点。

用接触式显微术方法研究软X射线光刻胶特性

我们用Ｈｅｎｋｅ型软Ｘ射线源完成了栅网的接触式成像，采用Ｔａｌｙｓｔｅｐ台阶仪测量了不同曝光时间ＰＭＭＡ光刻胶的溶解速率。由测量曲线可知光刻胶在显影开始时速率较快，随着时间的增加，溶解速率逐渐趋缓，最后达到所有的曝光时间下的样品的溶解速率都相同。这与理论分析十分吻合。

液体环境单分子免疫球蛋白G的原子力显微镜高分辨成像

原子力显微镜技术(AFM)具有纳米级高分辨成像能力,是研究生物大分子结构和功能的重要工具之一。制备合适的样品是获取高分辨成像的关键要素。本研究结合DNA折纸技术,将抗原分子修饰在DNA折纸上,通过分子识别作用,抗体分子与抗原分子特异性结合,形成由DNA折纸和抗原抗体复合物构成的纳米结构。利用DNA折纸在云母表面上的吸附特点,使得抗体分子选择性地吸附在衬底表面上,由此获得了液体环境中的单个地高辛抗体免疫球蛋白G(Ig G)分子的"Y"超微结构形貌。本方法简单、方便,为AFM在单分子水平上检测和表征生物分子结构和功能提供帮助。

软X射线接触式显微术研究

按照生物样品各分辨单元具有多种透过率的特点，设计了一个多衬度的台阶状蛋白质模型，根据曝光量与衬度，信噪比，抗蚀膜性能的关系，确定了曝光量。同时模拟样品模型各台阶的真实成像条件，测量了各台阶所对应的抗蚀膜显影速率曲线，对显影条件作了定量分析。将曝光量，显影条件，与分辨率紧密结合起来，找到了一种较好的实验方法。