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。     

原子力显微镜及其在电化学和电分析化学中的应用

本文评述了原子力显微镜原理和技术及其在现场电化学和电分析化学领域中的应用，并展望了扫描隧道显微镜和原子力显微镜在电化学和电分析化学中的发展方向。     

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.     

头孢拉定降解产物在银亚微电极上的电化学行为

1引言头孢拉定（cephradine,CEP）又称先锋（VI）,是一种副作用和毒性较小的新型抗菌药物。目前对其研究主要有荧光法、高效液相色谱法、电化学分析法、曾泳淮用吸附伏安法研究了其降解产物在汞电极上的电极反应机理。本文基于其降解产物中含有流基（R－SH）,而利用其降解产物中的R-SH在银电极上产生的还原峰尚未见报道。实验表明：CEP降解产物在NaH2PO－Na2HPO4缓冲溶液于-0．65V（vs.SCE）产生一灵敏的吸附还原峰,峰电流与浓度在1．0×10－6～1．0×10－4mol/L范围内呈线性关系,方法应用于人工合成样品中CEP的检测,结果…     

扫描电化学显微镜及其在界面电化学研究中的应用

对扫描电化学显微镜(Scanning Electrochemical Microscope，SECM)的发展及其在界面电化学中的研究应用进行了评述。介绍了SECM的工作原理以及常用的操作模式，并对SECM在液／液界面、固／液界面等方面的应用进行了总结。     

微电极阵列若干电化学特性的研究

用微电子平面工艺制备了带宽和边长分别为１０、２０、３０μｍ的带形和正方形微电极阵列（ＢＭＥＡ和ＳＭＥＡ）。在Ｋ３Ｆｅ（ＣＮ）６溶液中研究了它们的电化学特性。边长为１０μｍ的ＳＭＥＡ（工作电极总面积仅为９×１０＾－３ｍｍ＾２）有最大的电流密度（１２．１μＡ／ｍｍ＾２）和最短的响应时间（５ｓ）。同一硅片中任选５个ＳＭＥＡ其Ｈ２Ｏ２工作曲线的线性范围为０．１～５ｍｍｏｌ／Ｌ，平均斜率为２２０ｎＡ／ｍｍｏ     

电化学扫描隧道显微镜的研制及银、镍的现场电沉积研究

本文报道电化学扫描隧道显微镜(ECSTM)的研制技术,包括电子线路及绝缘探针尖的制备。研制的ECSTM中,试样和探针的电位能同时控制。绝缘探针的制备包括先用电化学腐蚀形成针尖,然后再在光学显微镜下绝缘,用扫描电子显微镜评定了绝缘针尖的性能。最后用研制的ECSTM现场研究了银、镍在高定向裂解石墨(HOPG)上的电沉积。     

多巴胺在聚中性红修饰碳纤维微电极上的电化学行为

利用电聚合方法制备了聚中性红(PNR)修饰碳纤维微电极.根据循环伏安(CV)、电位阶跃实验结果,得出了多巴胺(DA)在PNR膜中的表观扩散系数D0=7.0×10-9cm2/s、膜表面表观标准电子转移速率常数κ=0.55 cm/s;该电极对DA响应灵敏,对抗坏血酸具有良好的抗干扰能力,可望用于活体中DA的测定.     

金在微电极上的电沉积研究

本工作利用微循环伏安法和阶跃电位法研究在ＡｕＣｌ３的酸性溶液中金在玻碳和铂微电极上的电沉积行为。结果表明，金在微电极上成核所需的过电位较高，但成核几率也高，在所研究的微电极尺寸范围内，金可形成大量的临界单核，且核的生长速率很快。铂微电极上金电沉积的Ｉ－ｔ曲线符合连续成核的模式。     

扫描电化学显微镜直接电沉积法构建葡萄糖氧化酶微米点

利用自制的凹形电极在铂基底电极上直接构建了葡萄糖氧化酶微米点. 首先, 将电聚合和电化学刻蚀法相结合制备了凹形铂微米电极. 然后将此种电极作为参比及辅助电极, 基底铂电极作为工作电极, 利用葡萄糖氧化酶在合适的条件下(浓度、一定量Triton X-100存在、电极电位等)由于电极表面pH的降低可以在铂电极上电沉积这一特性, 将酶固定在铂基底电极上, 微修饰得到了具有活性的葡萄糖氧化酶微米点. 最终用扫描电子显微镜和扫描电化学显微镜对所得微米点进行了表征. 所得微米点直径约20 μm, 且具有催化活性. 该方法简便, 干扰因素较少.     

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。     

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     

Unbinding Molecular Recognition Force Maps of Localized Single Receptor Molecules by Atomic Force Microscopy

Atomic force microscopy is a technique capable to study biological recognition processes at the single‐molecule level. In this work we operate the AFM in a force‐scan based mode, the jumping mode, where simultaneous topographic and tip–sample adhesion maps are acquired. This approach obtains the unbinding force between a well‐defined receptor molecule and a ligand attached to the AFM tip. The method is applied to the avidin–biotin system. In contrast with previous data, we obtain laterally resolved adhesion maps of avidin–biotin unbinding forces highly correlated with single avidin molecules in the corresponding topographic map. The scanning rate 250 pixel s^?1 (2 min for a 128×128 image) is limited by the hydrodynamic drag force. We are able to build a rupture‐force distribution histogram that corresponds to a single defined molecule. Furthermore, we find that due to the motility of the polymer used as spacer to anchor the ligand to the tip, its direction at rupture does not generally coincide with the normal to the tip–sample, this introduces an appreciable error in the measured force.     

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。     

High-Yield Characterization of Single Molecule Interactions with DeepTipTM Atomic Force Microscopy Probes

Single molecule interactions between biotin and streptavidin were characterized with functionalized DeepTip^TM probes and used as a model system to develop a comprehensive methodology for the high-yield identification and analysis of single molecular events. The procedure comprises the covalent binding of the target molecule to a surface and of the sensing molecule to the DeepTip^TM probe, so that the interaction between both chemical species can be characterized by obtaining force–displacement curves in an atomic force microscope. It is shown that molecular resolution is consistently attained with a percentage of successful events higher than 90% of the total number of recorded curves, and a very low level of unspecific interactions. The combination of both features is a clear indication of the robustness and versatility of the proposed methodology.     

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。     

原子力显微镜在蛋白单分子结构与功能研究中的应用

原子力显微镜(AFM)以其超常的信噪比、空间分辨率和灵活的探测环境使得单个蛋白分子能在生理条件下成像,在蛋白单分子结构与功能研究中得到广泛地应用。论文介绍了AFM在分子马达、光合蛋白、分子伴侣等蛋白表面结构表征中的应用;AFM在蛋白单分子表面的粘弹性、电荷分布、分子间相互作用等物理属性研究中的进展;总结了AFM在蛋白分子功能研究和单分子操纵中的应用。     

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。