用扫描近场光学显微镜观察铁电畴

本文利用电畴的双折射随电畴的自发极化的取向而异的特性，采用反射式扫描近场光学显微镜，观察了铁电单晶的畴结构。横向分辨率约为50nm。对原有的Topometrix Aurora NSOM系统作了较大的改进。采用音叉（tunning fork）检测光纤探针与样品间的剪切力，取代了原有的光学法振动检测。对硫酸三甘氨酸[NH3CH2COOH）3．H2SO4）]（简称TGS）的观察说明，反工扫描近场光学显微镜，适合研究垂直b轴切割的TGS（010）面的自发极化。对这种180极化的多畴，可获得光学衬度较好电畴分布图像。与形貌图像相比，发现电畴与形貌无关。无论是新鲜解理的原子级光滑表面和表面水解的较为粗糙表面均可观察到分布较为均匀的电畴分布。     

Polymeric complex micelle loaded with axially substituted silicon（IV） phthalocyanine

A novel axially substituted silicon(IV) phthalocyanine, namely di-pyridyloxy axially substituted silicon(IV) phthalocyanine 2 was synthesized and characterized by UV/vis, IR, elemental analysis, MS as well as ¹H NMR spectroscopy. Hydrophobic 2 was encapsulated by amphiphilic triblock copolymer poly[N^ε-(benzyloxycarbonyl-lysine]-poly(ethylene glycol)-poly[N^ε-(benzyl oxycarbonyl) (PLL(Z)-b-PEG-b-PLL(Z)) to form hydrophobic 2-loaded polymeric complex micelle (PIC) (2-loaded PIC). Atom force microscopy (AFM) image showed that 2-loaded PIC formed a spherical nanocarrier with approximately 35-50 nm in diameter. The fluorescence intensity and lifetime of 2-loaded PIC was significantly enhanced by the incorporation 2 into PIC nanocarrier.     

基于原子操纵技术的人工量子结构研究

扫描隧道显微镜原子操纵技术是指利用扫描探针在特定材料表面以晶格为步长搬运单个原子或分子的技术.它是纳米尺度量子物理与器件研究领域一种独特而有力的研究手段.利用这种手段,人们能够以原子或分子为单元构筑某些常规生长或微加工方法难以制备的人工量子结构,通过对格点原子、晶格尺寸、对称性、周期性的高度控制,实现对局域电子态、自旋序、以及能带拓扑特性等量子效应的设计与调控.原子操纵技术与超快测量及自动控制技术的结合,使得人们能够进一步研究原子级精准的量子器件,因而该技术成为探索未来器件新机理、新工艺的重要工具.本文首先简介原子操纵方法的发展过程和技术要点,然后分别介绍人工电子晶格、半导体表面人工量子点、磁性人工量子结构、人工结构中的信息存储与逻辑运算、单原子精度原型器件等方面的最新研究进展,以及单原子刻蚀和自动原子操纵等方面的技术进展,最后总结并展望原子操纵技术的应用前景和发展趋势.     

基于改进U-Net的量子点STM图像分割

为提升量子点图像分割精度,降低特征识别误差,提出一种基于改进U-Net的量子点图像分割方法.首先,在预处理阶段,设计了以色彩通道为权值的灰度化算法,以提升后续分割效果.其次,在STM图像分割部分,在原始U-Net结构上引入中间过渡层以均衡网络各层特征.而后,建立数据集,并通过实验对比不同分割算法的精确度、召回率、F-measure.最后,将分割算法应用于量子点的特征识别,并测试了不同分割方式对应用的影响.实验结果显示,改进灰度化方法保留细节信息丰富,明显提升了量子点分割精度;改进U-Net的平均精确率、召回率、F-measure相较原始网络分别提升了13.83%、2.16%、8.13%.同时,实验数据表明由于分割精度的提升,量子点数量、纵横比等特征参数的识别更加精确.     

从蘸笔纳米刻印术到力化学打印

蘸笔纳米刻印术(dip-pen nanolithography,DPN)作为一种独特的纳米加工手段,具有在各类基底上书写精细图案的能力.自20世纪末诞生以来,研究者们对DPN中的墨水输运原理有了更深入的理解,同时受惠于材料学的发展并结合复杂生化反应体系,数种基于DPN衍生的纳米加工技术被开发出来.与此同时,依靠机械作用引发的一类化学反应,即力化学(mechanochemistry),在最近数十年来获得了越来越多的关注,多种新颖的实验方法被引入.本综述将介绍DPN及若干衍生技术的原理与应用,以及力化学的机理与实现方法,进而探讨结合这两者优势发展力化学打印的可能,并揭示其在纳米技术及原子制造领域的应用前景.     

角膜基质细胞在p(HEMA-MMA)改性前后的粘附率、形貌与力学性能变化

采用原子力显微镜(AFM)对改性前后材料表面粘附生长的角膜基质细胞的亲和力、三维形貌和力学性能进行了分析。结果显示,改性后材料的细胞亲和力有较大改善,且材料表面细胞三维形态更加正常,铺展更为舒展,与材料的接触面积较大。细胞力学性能分析也发现改性后材料表面细胞具有更高的粘附力和杨氏模量,以及更低的硬度,说明未改性p(HEMA-MMA)材料具有明显的细胞毒性,这种毒性作用导致在其表面生长的细胞的细胞骨架遭到破坏,细胞健康状态明显不如改性后材料表面细胞。因此,改性后的Col/bFGF-p(HEMA-MMA)更适合作为人工角膜材料使用。     

微波辐射下秸秆纤维微观结构的变化

利用原子力显微镜(AFM)对微波处理前后秸秆纤维表面的变化进行了研究,并结合XRD和FTIR研究了处理前后其化学结构及结晶形态的变化情况。结果表明,未经微波处理的秸秆纤维表面比较光滑,平均粗糙度(Ra)为(86.7±6.335)nm,均方根粗糙度(Rq)为(141.1±9.055)nm;经微波处理的秸秆纤维表面比较粗糙,并出现许多细小孔洞,其Ra为(445.0±28.14)nm,Rq为(558.9±33.458)nm,微波辐射处理前后秸秆纤维的表面形态差异较大。经微波辐射处理后,秸秆纤维在2θ=22.3°处的衍射峰移至21.8°,且峰宽稍有增加,在38.1°、44.3°、64.6°、78.9°处出现的4个衍射峰,除强度稍有增强,其峰形和位置与未经处理秸秆纤维的衍射峰基本一致,表明微波处理没有改变纤维的结晶形态。FTIR光谱表明,微波处理样中未产生新的官能团,但分子间氢键及分子内氢键发生变化。微波作用未引起秸秆纤维化学结构的变化。     

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。     

Local leakage current behaviours of BiFeO3 films

The leakage current behaviours of polycrystalline BiFeO₃ thin films are investigated by using both conductive atomic force microscopy and current-voltage characteristic measurements. The local charge transport pathways are found to be located mainly at the grain boundaries of the films. The leakage current density can be tuned by changing the post-annealing temperature, the annealing time, the bias voltage and the light illumination, which can be used to improve the performances of the ferroelectric devices based on the BiFeO₃ films. A possible leakage mechanism is proposed to interpret the charge transports in the polycrystalline BiFeO₃ films.