基于迁移学习的原子力显微镜成像恢复方法

受限于探针针尖结构尺寸,用原子力显微镜进行微纳测量时会产生图像边缘失真.提出了一种基于迁移学习的原子力显微镜成像恢复方法,通过迁移学习训练源模型和靶模型实现一维栅格成像恢复.该方法采用数学形态法中的腐蚀算法生成栅格点云数据,通过U-Net网络源模型从点云中提取针尖卷积效应的特征向量,将权重参数迁移至U-Net网络靶模型,靶模型在自适应正则化方法下进行监督学习.实验结果表明,该方法能有效恢复一维栅格的原子力显微镜测量图像,提高横向分辨力,可用于纳米栅格的线宽检测上.     

AFM稳定性研究

“突跳”现象严重影响着原子力显微镜(AFM)的性能。根据W igner-Seitz模型微观连续介质理论,建立了AFM针尖同试样面接触力包含斥力的数学模型;由分析力学的稳定平衡条件,发现了引起AFM“突跳”的本质是不稳定平衡点的存在;通过增加AFM悬臂梁刚度,提出了一种避免AFM“突跳”现象发生的方法,并给出仿真结果。     

科学家初步探明蜘蛛丝物理性能

近日,美国弗吉尼亚州威廉与玛丽学院的科学家Hannes C·Schniepp带领团队研究了由一种名为褐皮花蛛的蜘蛛所产生的蜘蛛丝,初步探明了蜘蛛丝物理特性产生的原因,相关研究日前发表于《先进材料》。蜘蛛丝具有许多超常的机械性能,例如高强度、高韧性等。但因其难以获取,为了研究这些性能     

Ir(111)表面石墨烯中缺陷的原子结构确认

识别和解析石墨烯中缺陷的精确原子结构是研究不同类型缺陷的物化特性, 实现石墨烯物性调控的前提, 可以为在原子尺度研究石墨烯缺陷的构效关系提供重要的实验依据. 本文结合扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)确认了在Ir(111)表面生长的石墨烯中自发形成的缺陷, 以及通过离子轰击方法在石墨烯中引入的多种缺陷结构, 包括单空位缺陷、 非六元环拓扑结构以及石墨烯层下的基底缺陷.     

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.     

纤维素纳米晶体薄膜的制备与表征

讨论了两种新型纤维素纳米晶体(Cellulose nanocrystal,CNC)薄膜的制备方法:浸没法和旋涂法,并利用红外反射吸收光谱(Infrared reflection absorption spectroscopy,IRRAS)和原子力显微镜(Atomic force microscopy,AFM)对其进行表征。AFM高度图显示两种工艺制备的CNC薄膜均由棒状的CNC纳米颗粒交错叠加而成。实验结果显示,旋涂法制备的薄膜更加光滑,粗糙度RMS约为2.7 nm。由于带电颗粒间斥力的存在,浸没法制备的CNC膜厚度最大约为15 nm,而旋涂法可以得到更厚的CNC薄膜,其厚度可达50 nm以上。研究CNC悬浮液浓度与旋涂法CNC膜厚之间的关系后发现,可以通过改变CNC溶液的浓度对薄膜厚度进行控制。IRRAS结果也证实随着CNC悬浮液浓度的增加,旋涂薄膜的厚度随之增加。     

疏水缔合聚丙烯酰胺与双子表面活性剂的相互作用

制备了一种脂肪酸酯双磺酸盐型双子表面活性剂, 利用粘度法、界面张力法和原子力显微镜研究了疏水缔合聚丙烯酰胺与双子表面活性剂在溶液中的相互作用. 实验结果表明: 疏水缔合聚丙烯酰胺在溶液中能够通过自组装形成疏水微区并发展成网络结构, 疏水微区与表面活性剂在溶液中能形成混合胶束; 当一定量的表面活性剂加入时, 对疏水缔合聚丙烯酰胺的自组装起促进作用, 而过多双子表面活性剂的加入又会对聚合物分子的自组装起抑制作用, 从而显著影响疏水缔合聚丙烯酰胺的溶液性质, 随着表面活性剂浓度的增加, 聚合物溶液粘度先增加、再降低; 同时, 疏水缔合聚丙烯酰胺对双子表面活性剂的界面性能也有较大影响, 聚合物的加入使双子表面活性剂降低油/水界面张力的能力下降, 油/水界面张力达到平衡所需时间延长.     

石墨双层在外力作用下的变形特性

利用原子力显微镜的探针将石墨的双原子厚片层进行撕裂操作,发现石墨片层只沿特定的方向撕裂和折叠;进一步还发现被撕开的片层在探针的作用力下有可能被压缩或拉伸,被压缩的片层会恢复到原来的形状,但被拉伸的片层却不能恢复到原来的形状.     

原子力／摩擦力显微图象的分析与测量

用表面粗糙度评定方法和分形几何方法，结合原子力／摩擦力显微图象的特点，编制了包括Ｒａ，Ｒｑ，Ｓｍ，Ｓ，λａ，λｑ及高度分布、承载率曲线、相关函数、功率谱和分形维数等参数的图象分析与测量的ＦＯＲＴＲＡＮ程序；用ＳＴＲ－１８０和ＳＴＲ－１０００标样作了高度标定，对国产Ｎａｔｕｒｅ磁带和进口Ｓｏｎｙ磁带的原子力／摩擦力显微图象进行了分析测量．结果表明：Ｎａｔｕｒｅ磁带的粗糙度和粒度均比Ｓｏｎｙ磁带的大；微摩擦力与表面轮廓及表面轮廓斜率之间均有良好的对应关系．