基于原子力显微镜的溶液环境下单个天然状态病毒颗粒多参数成像及纳米力学特性分析

目的研究单个病毒颗粒的行为特性对于揭示调控病毒生命周期的内在机制、发展新型抗病毒治疗方法具有重要基础意义。原子力显微镜(AFM)的出现为高分辨率探测单个病毒颗粒的结构和力学特性提供了新的强大工具,极大地促进了物理病毒学的发展。然而,目前人们对于力学特性在病毒生命活动过程中调控作用的认知仍然很不足,特别是利用多参数AFM成像技术对病毒颗粒开展的研究还不多见。本文结合AFM多参数成像技术和压痕实验技术研究了溶液环境下化学刺激诱导的单个天然状态病毒颗粒结构及力学特性动态变化。方法通过在盖玻片基底表面覆盖一层多聚赖氨酸以将慢病毒颗粒吸附到基底,随后利用AFM直接在溶液环境下对天然状态的单个病毒颗粒进行探测。基于AFM峰值力轻敲(PFT)多参数成像模式,同时获取单个病毒颗粒的形貌结构及力学特性图。在AFM形貌图导引下控制AFM探针移动至单个病毒颗粒中央部位进行压痕实验以测量病毒力学特性。利用75%酒精溶液对病毒颗粒进行处理后,对病毒颗粒的形貌结构及力学特性变化情况进行观测。结果利用AFM在溶液环境下可对单个病毒颗粒的形貌及力学特性进行高质量成像表征,实验结果显示病毒颗粒在空气中和溶液中分别呈现不同的黏附特性和弹性特性。经过酒精处理后,病毒颗粒形状变得不规则,且病毒颗粒的杨氏模量显著增加,形变能力显著减弱。结论本文结果为研究溶液环境下单个天然状态病毒颗粒的结构和纳米力学特性提供了新的方法,对于病毒学研究具有广泛的基础意义。

原子力显微镜研究聚丙烯酸的单链力学性质聚丙烯酸的单分子力谱

自从１９８６年发明原子力显微镜（ＡＦＭ）以来，ＡＦＭ已经发展成为应用最为广泛的扫描探针显微镜［１］，它给材料科学家、化学家和生物学家提供了一个极为便利的研究手段．目前，原子力显微镜的空间分辨率已经达到原子尺度，同时又具有非常高的力的敏感性，可以探测１...

基于单片机的AFM纳米机械性能测试系统

为解决采用原子力显微镜(AFM)系统进行纳米机械性能测试中存在的不能够直接获得载荷-压深曲线以及不能够随意改变加载、保载、卸载时间等问题,对AFM系统进行了改造,开发了一套基于单片机的信号输入输出模块。将该模块与AFM控制系统相联,形成新的纳米机械性能测试系统。该系统信号输出精度为0.15 mV,信号采集精度为0.3 mV,工作台的移动灵敏度为1.53 nm,可以动态改变垂直载荷,并实时获得载荷-压深曲线。通过单片机设置模拟信号的输出速率可以实现加载、保载和卸载速率的改变;结合二维微动精密工作台,可以实现较大范围内高精度的点阵压痕测试。通过在聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷等材料表面进行实验测试表明:该系统可以高速高精度地测量样品的纳米机械性能参数,包括对样品进行纳米压痕测试和对样品的纯弹性变形过程进行检测,如聚二甲基硅氧烷或者各种微梁等微小构件。

聚乙烯单晶纳米力学性质的单分子力谱研究

基于原子力显微镜(AFM)的单分子力谱技术(SMFS),在单分子水平上研究聚乙烯单晶中单分子链在外力诱导下的熔融过程.研究表明,随着聚乙烯单晶厚度的增加,熔融解链过程需要破坏的作用位点随之增加,解链力值显著提高;刚性力加载装置会降低作用位点解离速率,进而升高解链力值,促进力学稳定性相对较差的中间态形成.

偏压对Ge/Si单量子点电流分布的影响

采用扫描探针显微镜(SPM),对离子束溅射自组装生长的Ge/Si量子点的电学性能进行分析。实验结果表明,施加正向偏压于圆顶形量子点上时,由于表面氧化物的生成,扫描区域的电流信号是不可恢复的。施加负向偏压时,单量子点区域的电流分布特征保持环状,且电流剖面图呈双峰结构,随着负向偏压的增大,各个电流峰顶部形状由尖锐变为截平,呈现出饱和的趋势。通过对电流值大小分布的统计,证实了Ge/Si量子点的电流传导主导机制为热电子发射。

基于原子力显微镜的高分子单分子力学研究

原子力显微镜(AFM)从根本上改变了人们对单个原子和分子的作用和认识方式。单分子力谱是基于原子力显微镜力的测量方法。概述了近年来利用基于原子力显微镜的单分子力谱研究单个高分子分子内及分子间作用力的进展。

聚丙烯酸的单分子应力-应变行为

利用原子力显微镜的一种新方法单分子力谱技术研究了聚丙烯酸单链的弹性性质，得到了聚丙烯酸链的拉力与拉伸曲线．其拉力与拉伸曲线可以通过修改的Ｌａｎｇｅｖｉｎ方程进行较好地拟合．结果表明聚丙烯酸链的弹性性质与长度线性成比例，聚丙烯酸链具有相同的Ｋｕｈｎ长度（０６４±００５ｎｍ）和链段弹性系数（１３０００±２０００ｐＮ／ｎｍ），充分表明我们位伸的是聚丙烯酸的单链。

基于原子力显微镜和流变学特性的葛仙米多糖构象分析

通过原子力显微镜观察葛仙米多糖的单分子形态,发现葛仙米多糖包括柔性分支链和刚性分支链,主要以带分支的柔性长链、无分支或分支较少的刚性分支链、3条链缠绕而成的发散结构等形态存在,同时观察到部分分支链的单螺旋结构。葛仙米多糖主要以丰富分支的状态存在,可见螺旋结构,分支长度一般在200~600 nm,单分子直径在1.0 nm以内,在多链缠绕处高度为1.3~2.3 nm左右。流变学特性分析表明,葛仙米多糖能形成弱凝胶体系,说明多糖分子间能够交联,但交联度不高,证实葛仙米多糖具有柔性的多分支结构。

基于微观形貌及纳观力学性能的PVA纤维沥青复合加强机理研究

为了揭示PVA纤维复合加强沥青及沥青混合料性能机理,采用原子力显微镜对单丝PVA纤维作用区域下的沥青及不同掺量下的PVA纤维沥青胶浆进行扫描观察,通过表面形貌变化、表面粗糙度、纳观黏附力、四组分变化以及模量等指标对PVA纤维与沥青的相互作用进行评价。结果表明,单丝PVA纤维作用下的沥青区域表面形貌更加崎岖,黏附力和模量代表值提高明显,相较于不同掺量下复合的PVA纤维沥青胶浆,其表面“蜂窝状”结构逐步减小,表面形貌由“山峦叠嶂”状态朝着“丘陵起伏”状态转变。单丝纤维与沥青作用的微单元下,纤维与沥青相互吸持,这种吸持在局部引起了沥青四组分变化,进而在数以万计的纤维作用下,总体复合提升沥青力学性能。

高分子单链的研究进展

随着纳米科技在高分子领域的不断升温,高分子单链凝聚态的研究引起了人们的广泛重视。高分子单链以纳米尺度的微粒孤立存在,不存在分子链之间的几何缠结。本文综述了近年来国内外高分子单链的研究进展。首先介绍了高分子单链的主要制备方法如喷雾法、冷冻干燥法、微乳液聚合法、反向沉淀法以及表面扩展膜法,接着详细介绍了高分子单链的表征技术及高分子链构象的计算机模拟技术,最后介绍了高分子单链及单分子胶束在制备金属纳米粒子领域的应用,并展望了高分子单链的研究领域和方向。

聚氧乙烯单晶介观力学性质研究

以固定于平整硅基底上的聚氧乙烯单晶为模型体系,利用原子力显微镜的成像功能定位单晶后,用探针压穿聚氧乙烯单晶层,测量单晶层的介观力学性质.结果显示,原子力显微镜探针压穿单晶层所需要的力值为50~200 n N,随着探针曲率半径、下压速率和聚氧乙烯与溶剂界面能的增加,压穿单晶层所需要的力值也随之增加.结合分子模型证明在压穿过程中聚氧乙烯分子被原子力显微镜探针挤压到单晶外部.另外,发现在相同的下压速率和拉伸速率下,将相同数目的聚氧乙烯分子链挤压出晶体的能量与拉伸出晶体所需要的能量接近,继而从能量角度建立了聚氧乙烯晶体微观力学性质与介观力学性质的联系.