基于改进椭圆偏振显微镜的纳米润滑薄膜动态观测

随着硬盘(HDDs)面记录密度的增加,读写数据时磁头的飞行高度不断降低。磁头与磁片表面液体润滑膜的接触,会在表面形成半月板,或润滑剂回升,造成润滑剂转移。观测液体润滑膜的转移过程以及其在磁头上的动态变化特性,是研究润滑剂性能的重要方面。改进基于垂直物镜的椭圆偏振显微镜(VEM),提出一种旋转起偏器的方法获得膜厚与被测光强的线性关系,实现磁头表面润滑膜动态观察,并对现有显微镜尤其是照明系统进行改进。实验以非极性全氟聚醚(PFPE)润滑剂Z03覆盖的磁头为样品对椭圆偏振显微镜进行标定。以极性PFPE润滑剂Zdol4000作为样品,对其在磁头表面的去湿现象进行观察。结果证明显微镜横向分辨力约0.36μm。该方法可用于纳米级液体薄膜的可视化观测。     

基于椭圆偏振显微镜的纳米级磁头润滑膜观测方法

针对磁头飞行导致液体润滑膜的转移研究以及润滑膜在磁头上的动态变化特性观测问题,基于改进的垂直物镜的椭圆偏振显微镜,提出起偏器相移方法的磁头表面润滑膜厚度计算模型,实现了润滑膜厚度的测量。实验以非极性润滑剂Z03覆盖的磁头为样品对椭圆偏振显微镜进行标定,以极性润滑剂Zdol4000作为样品,对其在磁头表面的去湿现象进行观察。该方法测量精度可达0.37 nm,分辨力约0.36 μm,可为其他纳米级薄膜观测提供一定的技术参考。     

硬盘磁头-碟界面润滑剂失效机理及添加剂X-1P的性能研究

采用热重分析 (TGA)、傅立叶红外光分析 (FTIR)和磁头起飞降落 (CSS)等试验方法 ,研究了硬盘磁头 碟界面润滑层PFPE的失效机理以及添加剂X 1P在磁头 碟界面润滑剂中的作用 .研究结果表明 ,高温条件下磁头材料Al2 O3 会诱导磁头 碟界面润滑剂PFPE发生歧化降解 ,造成磁头 碟界面润滑层失效 ;添加剂X 1P因其特殊的分子结构和化学性能 ,可作为一种有效稳定剂添加到磁头 碟润滑剂PFPE中 ,减弱磁头材料Al2 O3 作为催化反应中心的催化反应活性 ,减缓磁头 碟界面润滑剂PFPE的高温歧化降解 ,改善磁头 碟界面的CSS性能     

润滑膜全氟聚醚的稳定性

采用基于粗粒珠簧模型的分子动力学模拟方法，考察了非极性和极性全氟聚醚(perfluoropolyether， PFPE)膜在固体表面的稳定性. 随着时间推移，非极性PFPE膜的表面形貌没有明显变化，呈现稳定的状态；而强极性PFPE膜的部分润滑分子发生局域集聚，使润滑膜的表面粗糙度随时间而增大，呈现不稳定的状态. 通过比较具有不同极性端基PFPE润滑膜的表面形貌变化，结果发现：极性端基与极性端基的作用是导致润滑膜不稳定的根本原因，极性端基与固体表面的作用对润滑膜稳定性影响不大. 关键词： 全氟聚醚膜 分子动力学模拟 稳定性     

磁盘润滑膜全氟聚醚的分子动力学模拟研究

纳米润滑膜全氟聚醚(perfluoropolyether，简称PFPE)在固体表面的结构和迁移特性对于计 算机磁盘磁头驱动系统的可靠性具有重要的作用. 采用基于粗粒珠簧模型的分子动力学模拟 方法，考察了不同壁面和端基极性对于PFPE膜静态特性（如分子构型、单体密度分布、端基 密度分布）以及动态特性（如自扩散系数）的影响. 静态特性的模拟结果表明，非极性PFPE 膜在壁面附近具有单层厚度为一个单体直径的层状结构，而极性PFPE膜则具有复杂的层状结 构. 动态特性的模拟结果表明，PFPE膜的扩散能力因壁面作用而增强并因端基极性作用而减 弱. 关键词： 全氟聚醚膜 分子动力学模拟 薄膜润滑 固液界面结构     

磁头/磁盘间润滑剂转移机理及影响因素

硬盘存储密度的增加促使磁头的飞行高度不断降低.降低磁头飞行高度所导致的润滑剂在磁头与磁盘之间的转移已成为影响磁头飞行稳定性的一个重要因素.本文采用改进后的粗粒珠簧模型,应用分子动力学模拟方法,对磁头/磁盘之间润滑剂转移的机理进行研究.分析了磁盘表面润滑膜厚度、润滑剂种类以及磁头表面局部温度差对磁头/磁盘之间润滑剂转移量的影响.研究结果表明:转移到磁头上的润滑剂的体积随磁盘表面润滑膜厚度的增加而急剧增加;增加单个分子中羟基的数量,可以显著减少转移到磁头上的润滑剂的体积;磁头表面的局部高温可增加转移到磁头上的润滑剂的体积,且增加单个分子中羟基的数量可显著改善局部温度差对磁头/磁盘之间润滑剂转移的影响.     

原子力显微镜在分子细胞生物学研究中的应用

 1986年秉霖(G.Binning)等在扫描隧道显微镜的基础上发明了原子力显微镜(Atomicforcemicro-scope,AFM)。这种显微镜的放大倍数远远超过以往的任何显微镜,可以直接观察物质的分子和原子组成,这为微观世界的探索提供了理想的工具。AFM不仅可以以高分辨率表征样品表面形貌,分析研究与作用力相对应的各种表面性质,并可对样品的分子或原子进行纳米级力加工,也能对活的生命样品进行实时动态观测。这些特性使AFM在生命科学特别是在分子细胞生物学的研究中占据着独特的地位。一、AFM对细胞表面结构的研究AFM的样品制备简单,只需作一个渗涂片并在空气中干燥,且不需特殊的染色和固定;它的     

基于液相AFM及干涉频谱法的多孔氧化铝薄膜在线测量系统研究

介绍了多孔氧化铝薄膜(PA)厚度在线测量系统的工作原理、系统结构及独特性能。在白光(宽光谱)照射下,薄膜的上表面和下表面反射的两路光线发生干涉,产生了携带薄膜光学厚度信息的反射光谱。同时,利用液相原子力显微镜(AFM)实时获得的PA膜的表面形貌信息,根据膜系统的Maxwell-Garnette有效介电常数理论,经相干势近似计算得到薄膜的有效折射率,进而得到此时PA膜的物理厚度。使用该系统对PA膜氧化制备过程进行了在线扫描和膜厚测量试验,成功的获得了PA样品的实时表面形貌图像,得到样品的孔隙率和有效折射率。并根据样品反射光谱,利用反射干涉频谱法计算得到氧化150和180 min时,PA膜厚分别为5.35和6.25 μm。本系统具有测量简便、实时性好、无损及测量精确的特点,在实时测量和监控膜厚的同时可获得样品的表面形貌、孔隙率、有效折射率等信息。     

扫描隧道显微镜和原子力显微镜

 在微观领域对物质进行观察和研究中,人们发明了各种显微镜。但是光学显微镜由于受到光的波长的限制而无法达到很高的分辨率,Ｘ射线衍射技术则要求观察样品必须是晶体,透射电镜则需要对观察样品进行超薄切片。所有这些要求使人们的观察受到了限制,因此人们开始研制更加先进的显微镜。１９８２年宾尼格、罗雷尔及其同事们成功地研制出世界上第一台扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）,导致了显微领域中的一场革命,并在它的基础上研制出一系列的扫描探针显微镜,如原子力显微镜、磁力显微镜和激光力显微镜等。ＳＴＭ的出现使人类第一次可以实时地观测单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理性质和化学性质。     

胆固醇对磷脂酰乙醇胺单分子层影响的研究

利用LB技术对表面压力-面积(π-A)曲线进行了测量及原子力显微镜(AFM)观测,研究了胆固醇对磷脂酰乙醇胺单分子层的影响。π-A曲线分析表明,随着胆固醇的增加,加速了相变的发生,促进膜稳定状态的形成。AFM观察结果表明,随着胆固醇比例的增加,混合膜呈现从点状结构向较大的片状与网状共存结构的转化,最终纯胆固醇形成高度紧密的膜结构。     

原子力显微镜在PLD法制备ZnO薄膜表征中的应用

利用脉冲激光沉积(PLD)法在氧压为16 Pa、衬底温度为400~700 ℃时,在单晶Si(100) 衬底上制备ZnO薄膜,并通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)谱和光致发光谱对制得的薄膜样品进行表面形貌、结构特性和发光性质研究。其中通过原子力显微镜对样品的二维、三维以及剖面线图进行了分析。结果表明衬底温度700 ℃时得到的薄膜样品表面较均匀致密,晶粒生长较充分,结晶质量较高,相对发光强度高。控制氧压为5.7 Pa,在衬底温度为600 ℃,沉积时间分别为10,20,45 min制备ZnO薄膜样品;利用原子力显微镜对样品进行表面形貌观察,得知只有沉积时间足够长才能使薄膜表面晶粒充分生长。     

利用扫描电镜和原子力显微镜测量纳米微孔阳极氧化铝膜

利用多孔型阳极氧化铝膜（PAA）制备纳米材料是近年来研究的热点之,对PAA的形貌进行准确的表征具有重要的意义,文章首先分析了传统扫描电镜（SEM）观测方法中镀膜工艺对样品和测量结果的影响,并提出了对镀膜过渡区进行观测的方案,然后着重研究了利用原子力显微镜（AFM）对PAA进行无损测量的方法,比较了不同测量模式下的测量结果,并利用Reiss模型对“针尖-样品卷积效应”进行了有效的修正,文章的研究结果不仅适用于多孔型阳极氧化铝膜这一研究领域,对于纳米多孔材料的测量也有普遍的参考价值。     

探针诱导表面等离子体共振纳米光刻系统

提出了一种在原子力显微镜(AFM)基础上设计的探针诱导表面等离子体共振纳米光刻(PSPRN)系统.此系统不但实现了探针的精确控制,而且由于系统本身具有AFM的全部功能,因此可以实时检测样品表面的形貌以及光刻效果.系统采用改进的Kretschmann型共振耦合器件,在棱镜和样品基板之间注入匹配折射率油,使样品更方便更换;利用声光调制器与AFM配合实现了等离子体激发光照射时间的精确控制.通过初步实验,在银(Ag)膜表面获得了直径100 nm左右的光刻点,验证了PSPRN的可行性.研究了光照时间、激光功率、激光入射角、材料厚度等因素对光刻点大小、深度的影响,为实现更小的光刻点提供了参考.     

用扫描隧道显微镜(STM)观察纳米粉体的形貌

将不导电的纳米粉体压成薄片,在薄片的表面溅射上金膜,再经过适当的处理,将薄片固定在样品台上,这样制得样品可用于纳米粉体形貌,由于用于ＳＴＭ观察的样品必须导电这一限制,使得样品表面溅射的金膜厚度对成像有很大影响,此类工作可安排在学生物理实验的小型科研实验课程中。     

高分辨率蓝光光学显微测量系统

本系统用波长为405nm的超亮度蓝色发光二极管作为光学显微镜的照明光源，结合CCD图像传感技术和图像采集技术，实现了对显微图像的实时观察和存取的计算机化。观察到的DVD盘片的清晰显微图像表明，其光学分辨率优于400nm。运用自编的图像分析软件对采集到的CD RW光盘图像进行分析和标定，测定其道间距为1.6μm。因此，本系统在显微观测领域，特别是对观测和分析接近普通光学显微镜分辨极限尺寸的微结构，有重要的实用价值。     

液相型原子力显微镜的研制及其应用

讨论了液相型原子力显微镜(AFM)的液相探头、液体池、图像扫描处理软件以及扫描与光电反馈控制电路系统.利用该液相型AFM分别进行了气相和液相环境中的样品表面形貌测量,给出了理想的图像结果.实验表明,该液相型AFM具有优良的液相扫描性能,同时保持了很高的图像分辨率、稳定性和重复性.     

细胞的原子力显微镜最佳成像条件研究

通过对不同处理条件和测试条件下人肝癌细胞SMMC-7721的原子力显微镜图像的分析和研究,得到了在大气环境和溶液环境中肝癌SMMC-7721细胞的最佳成像条件,同时建立了用原子力显微镜观测活细胞的实验方法.使用0.5%、1%、1.5%的戊二醛溶液固定细胞后再漂洗,变换原子力显微镜的扫描模式,调节扫描参量并在大气环境下观测以寻找该环境下的最佳成像条件；将用多聚赖氨酸处理基底后的培养细胞直接放置于生理溶液中用原子力显微镜进行溶液环境观测,比较扫描时限并分别改变环境液体类型、探针以及扫描频率,比较了不同条件下原子力显微镜图像的差异,在得出最优参量的同时对其相关原理进行了分析,建立了活细胞实时观测的实验方法.比较两种条件下的细胞图像发现,戊二醛溶液固定过的细胞与生理溶液环境中的活细胞有很大差别,在生理溶液条件下的细胞饱满,可见到光滑清晰的细胞边缘；但戊二醛溶液固定的细胞表面粗糙,细胞边缘不清晰,表明固定后观测到的细胞与生理状态下活细胞的表面形貌存在很大差异.     

基于迈克耳孙干涉仪的近场光学实验

介绍了一种以迈克耳孙干涉仪作为操作平台的近场光学实验系统.该系统可以测量棱镜内表面全内反射产生的隐失场,观察两维光栅样品的近场光学结构,还可以用于光子扫描隧穿显微镜(PSTM)的原理性实验,有助于学生深入了解隐失场的结构和近场光学显微镜的基本工作原理.该装置具有结构简单可靠,操作简便等特点,十分适用于物理实验教学.     

高定向热解石墨表面局域导电增强现象的扫描探针显微学研究

基于导电型原子力显微镜和扫描隧道显微镜的对比观察,研究高定向热解石墨表面上残留石墨片的导电增强现象.根据样品电阻的测量数据,将这种现象归结为导电针尖与石墨表面的点接触问题,并且发现接触电导和接触点处局域的电子密度成正比,从而确定石墨表面的局域导电增强现象的原因在于残留在石墨表面的石墨片具有较高的电子密度. 关键词： 扫描隧道显微镜 导电原子力显微镜 高定向热解石墨 导电性     

氢等离子体气氛中退火多孔硅的表面和光荧光特性

用电化学腐蚀法制备了多孔硅(PS),在氢等离子体气氛中不同温度下对多孔硅样品进行了退火处理,并进行了光致发光(PL)谱和原子力显微镜(AFM)表面形貌的测量。不同退火温度给PS表面形态带来较大变化,也影响了其PL谱特性。在退火的样品中观察到的PL谱高效蓝光和紫光谱带,我们认为主要源于量子限制发光峰和非平衡载流子被带隙中浅杂质能级所俘获而引起的辐射复合所产生的。在420—450℃退火处理的多孔硅的PL谱上观察到了一个未见诸于报道的紫光新谱带(3．24eV,382nm),其发光机理有待于进一步研究。