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。概速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闻作用力的进展。     

电化学原子力显微镜的应用

评述了电化学原子力显微镜的原理和技术及其在现场电化学和电分析化学领域的应用,如观察电镀、腐蚀和防腐的过程,电化学沉积膜的形成和特点,测定两表面间的静电力等,指出其存在的一些缺陷,并对经过改造后的电化学原子力显微镜进行了综述。     

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。     

原子力显微镜在生物大分子结构研究中的应用进展

评述了原子力显微镜（ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ,ＡＦＭ）的成镜模式与探针技术的发展以及在脱氧核糖核酸、蛋白质和多糖等生物大分子结构研究中的应用进展,并展望了原子力显微镜在此领域的发展前景。     

原子力显微镜研究高分子超薄膜结晶机理及功能化调控

近十年来,随着功能高分子单晶(含单层或寡层片晶)工程及应用研究的不断深入,除了纳米尺度结晶形貌的表征以外,多功能原子力显微镜还被用于研究分子结构、结晶条件和后处理条件对功能高分子晶体性能(电、热、光、磁等)的影响,进一步还可采用扫描探针加工技术(机械刻蚀、电致刻蚀和热致刻蚀等)对其性能进行调控以构筑功能化聚集态结构和微图案.另一方面,超薄膜中单层或寡层片晶可为研究高分子结晶提供合适的模型体系,与原子力显微镜相结合,不但可以原位、实空间、高分辨地研究高分子的成核与生长过程(生长形态演变和生长动力学),还可以用于研究亚稳态折叠链片晶厚度和形态随热处理温度与时间的演化,从而加深对片晶内有序差异、片晶增厚与熔融行为和自诱导成核的认识.     

胶原蛋白组装过程原子力显微镜的观测

阐述一种特殊胶原蛋白物质的组装过程,即加入1α-酸性醣蛋白后形成的纤维长距胶原蛋白.通过透析改变胶原蛋白溶液与α1-酸性醣蛋白混合液的pH值,在不同的pH值阶段利用原子力显微镜法(AFM)来辨析稳定的中间结构,获得可靠且分辨率高的样品图像.从而观察到了每个阶段中间纤维的形态和直径.结果表明纤维长距胶原蛋白形成过程中存在明显的中间体.     

原子力显微镜中探针与样品间作用力及AFM的应用

综合讨论了原子力显微镜 (AFM)中探针与样品间作用力 ,特别是范德华力的形成机制 ;并假定针尖形状为抛物形 ,定量研究了针尖与样品间作用力 ,探讨了AFM的若干应用。     

相分离高分子共混薄膜退火和准淬火的原位原子力显微镜研究

近年来,高分子共混薄膜在选择性渗透膜、生物材料、润滑剂、粘结剂、光敏电阻平板印刷、光电器件及纳米尺寸表面图案化等方面的研究日益受到重视,应用前景也十分可观,然而,由于其相容性较差,高分子共混物常发生相分离,相对于本体,表面的分子链具有更大的自由度,因此表面高分子链的热运动状态与本体有很大差别,为控制因相分离而导致的相区尺寸,人们必须同时对相分离热力学及动力学行为进行研究。     

甘草多糖螺旋结构的原子力显微镜研究

用原子力显微镜(AFM)对甘草多糖的微观结构进行观察, 实验结果表明, 甘草多糖主要由葡萄糖、阿拉伯糖和半乳糖组成. 甘草多糖分子的稀溶液铺展在Ni^2＋处理的云母片上, 经干燥, 乙醇固定后, 获得稳定、重复的图像. 甘草多糖分子具有高度分枝的结构, 并且糖链间形成环状、柱状或近似于螺旋状的结构. 甘草多糖链呈多股紧密的螺旋结构, 这种现象可能与该多糖中分子间的Van der Waals相互作用以及糖链间氢键缔合有关.     

Investigating the Dynamic Viscoelasticity of Single Polymer Chains using Atomic Force Microscopy

In single‐molecule force spectroscopy (SMFS), many studies have focused on the elasticity and conformation of polymer chains, but little attention has been devoted to the dynamic properties of single polymer chains. In this study, we measured the energy dissipation and elastic properties of single polystyrene (PS) chains in toluene, methanol, and N,N‐dimethylformamide using a homemade piezo‐control and data acquisition system externally coupled to a commercial atomic force microscope (AFM), which provided more accurate information regarding the dynamic properties of the PS chains. We quantitatively measured the chain length‐dependent changes in the stiffness and viscosity of a single chain using a phenomenological model consistent with the theory of viscoelasticity for polymer chains in dilute solution. The effective viscosity of a polymer chain can be determined using the Kirkwood model, which is independent of the intrinsic viscosity of the solvent and dependent on the interaction between the polymer and solvent. The results indicated that the viscosity of a single PS chain is dominated by the interaction between the polymer and solvent. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2019 , 57, 1736–1743     

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。     

qPlus型非接触原子力显微技术进展及前沿应用

原子力显微镜(AFM)通过探测针尖与样品之间的相互作用力获得样品表面的结构信息。基于qPlus传感器的非接触原子力显微镜(NC-AFM)在传统AFM的基础上进一步提升了空间分辨率,为研究表面物理和化学过程提供了一种新的成像和谱学研究技术。本文首先介绍NC-AFM的基本构造、高分辨成像机制和力谱测量等工作原理,总结了近年来NC-AFM在表面在位化学反应、低维材料表征和表面电荷分布测量等方面的应用,探讨了NC-AFM技术的发展与完善,展望了NC-AFM面临的机遇和挑战。     

二氧化钛纤维表面担载Pt纳米结构的原子力显微镜研究

通过原子力显微镜研究了二氧化钛纤维表面担载Pt的表面形貌及其结构.结果表明,TiO2纤维表面担载的Pt具有微米尺度的近似六边形或者近似长方形的结构,与在单晶TiO2(110)表面的Pt纳米簇形貌相似,但尺度较大.TiO2纤维担载的Pt表面明显存在不同高度的台阶结构,台阶高度以2~4倍Pt(111)晶面面间距的高度为主.由Pt在TiO2纤维表面的形貌与纤维的纳米晶粒排布有序性推测可知,Pt与TiO2纤维存在强的相互作用,可能正是这种强相互作用和表面台阶结构才使TiO2表面担载的Pt虽是微米尺寸但仍具有高光催化活性.     

Atomic Force Microscopy Study of NaOH Corroded Al2O3-TiO2-SiO2 Coatings on Glass

Atomic force microscopy (AFM) was used to study the performance of 80 nm thick Al2O3-TiO2-SiO2 sol-gel coatings on glass substrates following corrosion in 1 M NaOH solutions at 60°C. The as-prepared coatings were homogeneous on a nanoscale and displayed the glass pattern before corrosion. Layers with different compositions behaved differently during the corrosion process. Thus, TiO2 or TiO2-dominated layers had tetragonal-like crystals on their surfaces after corrosion, possibly of anatase composition. On the other hand, layers with a molar ratio Al2O3 : SiO2 near 1 : 2 displayed a pseudo-hexagonal morphology, possibly with a nepheline (Na2O · Al2O3 · 2SiO2) composition. Layers of 5Al2O3-40TiO2-55SiO 2 were corroded is a stepwise fashion and had no special surface morphology.     

失效原子力显微镜硅针尖再生

原子力显微镜的传统商品硅针尖在使用过程中极易因磨损而失效，本文研究了一种在实验室条件下简易可行的回收利用失效硅针尖的方法。在原子力显微镜的敲击模式下使用曲率半径大于100 nm的失效硅针尖对生长单壁碳纳米管的样品表面进行扫描，把样品表面的单壁碳纳米管管束粘接到硅针尖上，可制得直径在5～20 nm的碳纳米管针尖。实验对碳纳米管针尖和新的商品硅针尖进行了成像对比，所制备的碳纳米管针尖不仅在成像分辨率而且在成像稳定性上都优于新的商品硅针尖。     

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。