利用原子力显微镜探针的扫帚机理制备胶原蛋白纳米纤维阵列

利用原子力显微镜能够在微观尺度上对样品材料进行操控和加工的特性,发现并考察了一种自上而下的生物大分子纳米纤维阵列的制备方法。将50μg/mL的天然I型鼠尾胶原蛋白溶液在云母晶面上形成胶原蛋白膜层,接着在原子力显微镜的接触模式下,利用探针对溶液中的胶原蛋白膜层施加100~1000 nN的力时,可以将膜层加工成具有特定取向的蛋白纳米纤维阵列。单根纤维的高度约2~5 nm,宽度在150~350 nm之间。根据纳米纤维阵列的结构与探针扫描方式的关系,对探针的制样原理进行了探讨,验证了原子力显微镜接触模式下的“分子扫帚”机理。此制备方法为生产细胞培养器皿、制备高特异性的生物探针,合成新型微纳材料提供了一种可行技术。     

化学力显微镜针尖修饰技术研究新进展

评述了化学力显微镜的新成果。对自组装单分子膜修饰扫描探针显微镜针尖,生物分子修饰原子力显微镜针尖,电化学方法修饰扫描隧道显微镜针尖,纳米碳管材料修饰原子力显微镜针尖等作了介绍。     

扫描离子电导显微镜的原理及应用

扫描离子电导显微镜(SICM)是一种扫描探针显微技术,通过测定超微玻璃管探针的离子电流,它能够非接触地扫描样品表面,进而研究样品的形貌及性质。SICM具有成像分辨率高、探针易于制备和对被成像物体无损伤等特点,特别适用于研究生理条件下的活体细胞,是一种与扫描电化学显微镜及原子力显微镜互补的扫描探针显微镜技术。SICM能够对软界面及表面,如活细胞表面的显微结构,进行高分辨率成像;并能够与其它技术联用,研究细胞形貌与功能的关系;还能控制沉积特定分子,实现纳米尺度的显微操作与加工。本文对SICM的发展历史、仪器构造、基本原理及应用进行了综述。     

纳米级钡铁氧体的原子力显微镜分析及微波性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备掺杂钡离子的纳米六角晶型铁氧体.采用X衍射仪对其物相进行鉴定,利用原子力显微镜对不同方法制得的试样粒径进行了分析研究,最后用网络分析仪对铁氧体在1～6 GHz范围内的微波性能进行分析,结果表明:实验制得粉体为M型钡铁氧体,利用乙醇分散的稀浓度的试样能在原子力显微镜下很好地观察到颗粒的粒径,其平均粒径为52.68 nm左右,并且实验制得的纳米M型钡铁氧体具有较大的介电损耗和磁损耗,具有良好的吸波性能.     

原子力显微镜的基本原理及应用

先进的测试表征技术是认识微观世界的重要手段，对于尺度和维度观的培养具有重要意义。不同于传统光学显微镜和电子显微镜，原子力显微镜是通过其探针原子与样品的表面原子的作用力来实现对样品表面形貌观测的。简述了原子力显微镜的基本原理和基本构造，阐释了其核心部件及功能。原子力显微镜主要有4种工作模式，比较了它们的优劣及应用范围。最后对原子力显微镜在分析测试中的实际应用进行了简述，展现了原子力显微镜的优越性与广阔的应用前景。     

基于金纳米粒子掩模的硅表面纳米结构加工

利用金溶胶纳米粒子为掩模,结合轻敲模式原子力显微镜（TM AFM）的局域氧化技术和化学湿法腐蚀,对Si表面进行纳米尺度的结构加工,得到柱状和环状纳米结构.实验结果表明,氧化过程中AFM针尖与样品平均间距的大小显著影响后续纳米结构的形状.保持一定的氧化偏压、扫描速度和相对湿度,当针尖与样品间距为7.5 nm时,可得到柱状纳米结构;而当间距减小到5 nm时,则得到带芯环状纳米结构.不同几何形状的纳米结构形成的原因是体系中纳米粒子物理屏蔽效应.     

荷叶表面纳米结构与浸润性的关系

通过烘烤、化学萃取及物理剥除等方法改变荷叶表面的纳米结构和化学组成, 在环境扫描电镜(ESEM)和全反射红外光谱(ATR)对样品的微观形貌和化学组成进行表征的基础上, 为消除其它外界因素影响样品的真实微观形貌, 进一步采用原子力显微镜(AFM)进行了表征. 通过测量不同处理方法所得样品的表观接触角表征了样品的浸润性质. 结果表明, 荷叶表面的蜡质是产生表面疏水性的根本原因, 其微米级结构放大了其疏水性, 而纳米结构是导致其表面高接触角、低滚动角, 即“荷叶效应”的关键原因.     

原子力显微镜在高分子领域的应用

原子力显微镜在其发现不久即应用于高分子领域,弥补了扫描隧显微镜不能观测非导电样品的缺欠,因而受到重视,应用范围也不断扩展。最近几年,原子力显微镜的应用已由对聚合物表面几何形貌的观测发展到深入研究高分子的米级结构和表面性能等新领域,并由此导出了若干新概念和新方法。本文仅对当前原子力显微镜应用于高分子和高分子材料研究的几个重要方面举例进行介绍。     

扫描探针显微技术中脱氧核糖核酸样品的制备

评述了近年来原子力显微镜和扫描隧道显微镜应用于脱氧核糖核酸研究领域的样品制备过程.主要内容涉及基底的选择与处理、样品的固定与展开方法、优缺点以及改进过程.     

扫描探针显微术在巯醇自组装单分子膜纳米刻蚀中的应用

介绍了近十年来扫描探针显微术(SPM)在巯醇自组装单分子膜纳米刻蚀中的应用. 依据扫描探针的工作原理, 依次讨论了扫描隧道显微镜、原子力显微镜和导电原子力显微镜的工作特点和适用范围. 同时也讨论了自组装单分子膜纳米刻蚀术在生物分子传感器、超高密度信息存储等领域的应用前景.     

原子力显微镜几种成像模式在聚合物太阳能电池材料表征中的应用

聚合物太阳能电池材料表面柔软、粘弹性较强,很容易粘滞探针,从而影响到原子力显微镜的成像质量。本文通过比较轻敲模式、智能成像以及快速扫描模式三种原子力显微镜成像模式对聚合物太阳能电池材料的形貌和相位成像情况,分析探讨了探针型号的选择、作用力控制、扫描速率等参数对成像清晰度和准确性的影响。通过比较可知,弹性系数较小及具有反射镀层的探针均有利于聚合物类样品的检测;控制探针与样品之间较小作用力也有利于获得丰富的形貌信息;另外,扫描速率太高不利于获得细节形貌信息,应将扫描速率控制在一定范围内。因此,选择合适的成像条件和设置适当的扫描参数对原子力显微镜成功应用于分析表征聚合物太阳能电池材料样品具有十分重要的意义。     

原子力显微镜技术对生物样品的研究

评述了近几年原子力显微镜在生物样品中的应用情况。主要涉及利用原子力显微镜研究核酸,包括脱氧核糖核酸和核糖核酸、蛋白质、核酸与蛋白质复合物、细胞和病毒等5个方面的最新进展。     

扫描探讨显微技术中脱氧核糖核酸样品的制备

评述了近年来原子力显微镜和扫描隧道显微镜应用于脱氧核糖酸研究领域的样品制备过程。主要内容涉及基底的选择与处理、样品的固定与展开方法、优缺点以及改进过程。     

肿瘤细胞的原子力显微术成像及表征研究

本文简单介绍了原子力显微镜的发展史,以及原子力显微镜的工作原理、工作模式、活细胞在生理状态下的成像方式等,特别介绍了生物型原子力显微镜、高速原子力显微镜在生物学领域的研究及应用。原子力显微镜在扫描速度、扫描范围、扫描精度方面的不断改进将为肿瘤细胞学研究提供源源不断的动力。本文着重阐述了原子力显微术在肿瘤领域的研究进展,包括原子力显微镜在肿瘤细胞形貌学特性、硬度、粘弹性方面的研究现状,并对原子力显微镜在肿瘤诊断及抗肿瘤药物研发方面的应用前景进行了展望。     

碳纳米管原子力显微镜针尖在结构生物学研究中的应用

碳纳米管以其较小的半径、较高的纵横比和高的柔韧性成为原子力显微镜对结构生物学进行研究的理想针尖。新的制备方法获得了亚纳米级半径的碳纳米管针尖,运用它们得到了生物大分子及其复合物的生物结构,并获得了新的生物信息,这用传统的原子力显微镜针尖是无法实现的。     

用原子力显微镜操纵碳纳米管的研究

使用原子力显微镜,在接触模式下实现了对单壁碳纳米管束的各种可控操纵,包括弯折、切割和劈裂等.发现操纵结果与针尖作用力以及碳纳米管束在基底表面的受力状况有关.当碳纳米管在一定程度上被固定在表面上时,能够可控地完成各种操纵；当针尖作用力足够大时,碳管束能够被针尖劈裂.这种操纵技术将有助于碳纳米管特性的测试和纳米电子器件的构筑.     

锂电池电极过程的原位电化学原子力显微镜研究进展

随着人类对能源的使用与存储需求不断增加,高能量密度和高安全性能的二次锂电池体系正在被不断地开发与完善.深入理解充放电过程中锂电池内部电极/电解质界面的电化学过程以及微观反应机理,有利于指导电池材料的优化设计.原位电化学原子力显微镜将原子力显微镜的高分辨表界面分析优势与电化学反应装置相结合,能够在电池运行条件下实现对电极/电解质界面的原位可视化研究,并进一步从纳米尺度上揭示界面结构的演化规律与动力学过程.本文总结了原位电化学原子力显微镜在锂电池电极过程中的最新研究进展,主要包括基于转化型反应的正极过程、固体电解质中间相的动态演化以及固态电池界面演化与失效分析.     

石墨及金红石的原子力显微镜研究

1986年,Binnig等人研制出第一台原子力显微镜(AFM),这是在扫描隧道显微镜基础之上发展起来的又一种表面分析仪器。它通过探测针尖与被测物质表面原子之间微弱的相互作用力,可以实时地得到物质的表面形貌。     

基于原子力显微镜的单分子力谱在生物研究中的应用

原子力显微镜被广泛应用于生物研究领域,基于原子力显微镜的单分子力谱可以在单分子、单细胞水平上研究生物分子内和分子间的相互作用。 本文介绍了原子力显微镜单分子力谱在生物分子间相互作用、蛋白质去折叠、细胞表面生物分子、细胞力学性质和基于单分子力谱成像等研究中的最新进展。     

基于原子力显微镜的人外周血CD8+T细胞形貌观察与力谱分析

体外分离人外周血CD8+T细胞,用植物凝结素(PHA)刺激活化,利用原子力显微镜(AFM)观察CD8+T细胞的形貌,并结合针尖修饰技术对力谱进行分析,确定了CD8抗原分子的分布.结果表明,与静息的CD8+T细胞相比,活化后的CD8+T细胞直径和高度增大,细胞表面变得更粗糙;CD8抗原-抗体的相互作用力大约是非特异性黏附力的5倍,活化后的CD8+T细胞上特异性黏附力(即CD8抗原分子位置)分布不均匀,其表面的CD8抗原分子分布以纳米团簇分布为主,CD8分子聚集更为明显,CD8+T细胞上CD8抗原-抗体相互作用力不随着活化而发生明显变化,说明CD8抗原-抗体之间具有高选择性.原子力显微镜为特异性T细胞的抗原识别和活化研究提供了一种新手段,能够使T细胞抗原识别和活化的机制得到更好地阐明.