ECSTM针尖诱导构筑Au表面有序Pd纳米粒子阵列

利用电化学扫描隧道显微镜(ECSTM)在温和的电化学和隧道偏压的条件下诱导电极表面发生特定的局域电化学反应, 在Au(111)单晶电极表面构筑了Pd纳米粒子的阵列. 研究了两种不同的溶液体系(PdCl2和PdSO4)构筑纳米粒子所需设定的不同参数, 同时探讨了选择不同参数的原因.     

STM针尖诱导铜表面纳米刻蚀与沉积

扫描隧道显微技术 ( STM)不但可在小至原子分辩的尺度上现场研究电极表面及其结构变化 ,还能对电极表面进行纳米尺度上的加工、修饰 [1～ 3] .由于 STM探针与被研究样品的表面仅相距～ 1 nm,探针附近区域电极 /溶液界面的结构和性质将不可避免地受到影响 .尽管人们已认识到针尖与样品表面不可忽视的相互作用 ,但利用该相互作用诱导纳米区域电化学反应的研究还很少 ,仅有半导体 Si[4～ 7] 和 Ga As[8] 表面基于强电场诱导或空穴注入的 STM针尖诱导纳米刻蚀等的报道 .本文在控制铜的电位负于其热力学平衡电位 ( Nernst电位 )的情况下 ,…     

原子力显微镜针尖诱导聚氧乙烯熔体结晶的研究

原子力显微镜(AFM)是研究高分子结晶行为的一种重要实验手段.在使用AFM原位观察高分子结晶时,为保证能真实地反映结晶过程,一个必须注意的问题是要避免AFM针尖的影响.与此同时,人们考察了在AFM扫描时针尖诱导高分子结晶成核的情况.若使用AFM接触模式(contactmode),扫描时容易造     

表面增强拉曼散射纳米针尖用于单细胞内环境的检测研究

表面增强拉曼散射（SERS）纳米针尖是一类单细胞分析新技术,在细胞内环境检测和细胞生理功能研究等方面具有良好的应用潜力。由于SERS纳米针尖可负载的贵金属粒子数量少,因此,筛选和修饰高SERS增强能力的纳米粒子是确保其检测灵敏度的关键。本研究制备了一种核-卫星结构的Au纳米粒子,单颗粒信号较传统Au纳米球和Au纳米星显著提高。将此粒子涂覆在尖端直径约为200 nm的玻璃毛细管表面,形成SERS纳米针尖,进一步功能化修饰靶标敏感型拉曼报告分子,使其具备检测微区环境中p H值和O2的能力。作为应用性能考察,采用SERS纳米针尖实现了单个HL-7702细胞内pH值和缺氧状态监测。本研究解决了传统颗粒态SERS探针用于细胞分析面临的随机聚集和难以精确定位等瓶颈问题,为单细胞内环境检测分析提供了一种新的分析工具。     

挥发诱导自组装法制备结构有序的有机-无机纳米复合材料*

挥发诱导自组装方法（EISA）可以用来模拟自然界中的有机-无机杂化材料的纳米有序结构的形成过程。这是一种新兴的、有效的合成结构有序纳米复合材料的方法,其具有快速、简便、高效的特点。本文就挥发诱导自组装方法的原理及利用该方法制备结构有序的有机-无机纳米复合材料(MSC材料)的机理、有关影响MSC材料有序结构形成的因素作了详细探讨,并对利用EISA方法制备MSC材料的研究和发展前景进行了展望。     

高分子表面微纳米结构的构筑及应用

近年来,纳米科技在高分子材料上的应用给高分子科学和材料的发展注入了新的活力.高分子材料表面微纳米结构与材料的性能密切相关,其微纳米结构结合高分子材料本身丰富多彩的特性,在材料科学、微电子学以及细胞生物学等方面都有重要的科学意义和应用价值.目前关于高分子材料表面微纳米结构的构筑已有大量报道,涉及的实验方法和材料非常广泛,大体上可以分为模板法和非模版法.在运用中往往需要综合利用高分子的各种特性和多种实验方法.本文以构筑方法分类,综述了近十几年来在高分子表面构筑微纳米结构的研究进展,对其应用前景做了简要介绍.     

表面分子纳米结构构筑的分子工程学

以分子工程学的基本思想为指导,基于对表面分子自组装过程基本原理及规律的深入理解,以功能为导向开展表界面分子纳米结构的定向设计与构筑,发展其在分子器件、单分子科学等领域的应用,是纳米科学与技术研究的一个重要方向。本文结合近年来国内外的工作,概述了表面分子工程学中的研究进展,展望了该领域的研究方向。     

铝纳米粒子表面引发聚合制备核壳纳米结构

利用硅烷偶联剂引发法制备核壳结构金属铝纳米粒子(Al NPs)@聚合物, 并研究了聚合反应时间和单体浓度对核壳结构尺寸的影响. 首先合成了硅烷偶联引发剂{2-溴-2-甲基-[3-(三甲氧基硅基)丙基]丙酰胺}, 并通过在甲苯中回流的方法, 将其锚定在金属铝纳米粒子表面. 然后, 在粒子表面引发甲基丙烯酸甲酯的原子转移自由基聚合, 形成聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)壳层. 通过核磁共振波谱仪(NMR)和傅里叶变换红外光谱仪 (FTIR)证明了引发剂和PMMA的成功接枝. 透射电子显微镜(TEM)图像表明, PMMA改性后的金属铝纳米粒子的尺寸和形貌基本不变, 且被厚度约为15 nm聚合物壳层完整均匀地包覆. 此外, 利用动态光散射(DLS)进一步揭示了聚合时间和单体浓度对核壳结构水合直径(D_h)的影响, 发现延长聚合时间或增加单体浓度均可显著提高核壳结构尺寸.     

Mo(001)表面的CaO(001)薄膜模型催化体系的STM研究

氧化物单晶化薄膜的制备与表征是研究氧化物表面性质的重要方法,也是模型催化研究的前沿领域。本文主要综述了Fritz-Haber研究所的Hajo Freund小组在过去几年间围绕着以Mo(001)为衬底制备的CaO(001)薄膜模型催化体系而进行的表面结构和化学性质的系列研究。其中既包含了氧化物薄膜研究的共同特点,如界面效应、膜厚效应等,也包含有CaO/Mo体系独特的性质,如Mo的自发掺杂对表面性质的调控作用。在该系列研究中低温扫描隧道显微镜(LT-STM)技术的应用贯穿了方方面面,从原子结构表征到电子性质研究,从杂质缺陷的鉴别到表面物种荷电性质的分析等。STM所获得的微观信息直接从原子分子水平揭示了调控薄膜表面性质的各种控因。特别的,在理论计算的辅助下,不断深化认识氧化物掺杂调控的原理和机制,为设计新型催化剂提供重要思路。     

金属表面分子纳米结构的构筑及性质研究

结合近期研究工作, 简要介绍了在溶液环境下, 利用有机分子在金属表面构筑纳米结构, 利用光化学反应方法调控所得的纳米结构, 利用电化学扫描隧道显微镜对这些结构进行观察, 及利用毛细管隧道结方法测量纳米结构电学性质的相关结果. 并展望了表面纳米结构的构筑、控制和性质研究领域的发展趋势.     

扫描探针显微技术在TiO2表面研究中的应用

对近年来扫描探针显微（SPM）技术（扫描隧道显微镜STM和原子力显微镜AFM）在TiO2表面的形貌、结构和物理化学性质研究中的应用进行了综述。     

Examination of Pt(111)/Ru and Pt(111)/Os surfaces: STM imaging and methanol oxidation activity

Ruthenium and osmium were deposited in submonolayer amounts on Pt(111) single crystal surfaces using the previously reported ‘spontaneous deposition’ procedure [Chrzanowski et al., Langmuir, 13 (1997) 5974]. Such surfaces were first explored using ex situ scanning tunneling microscopy (STM) to image the deposition characteristics of ruthenium and osmium islands on Pt(111). It was found that, using the spontaneous deposition procedure, a maximum coverage of 0.20 ML ruthenium is formed on the surface after 120 s of exposure to a RuCl₃ solution in 0.1 M HClO₄. A homogeneous deposition on the Pt(111) surface was found, with no observed preferential deposition on step edges or surface defect sites. In contrast, in the spontaneous deposition of osmium, osmium clusters form preferentially at, though not limited to, surface defect sites and step edges. Osmium island deposition occurs at a greater rate than ruthenium on Pt(111), and possible explanations are presented. Methanol activity on the Pt(111)/Ru and Pt(111)/Os surfaces is also studied, using the coverage values determined to yield the highest activity for methanol electro-oxidation (0.20 ML coverage for Ru and 0.15 ML for Os). At potentials more negative than 0.40 V vs. RHE, the Pt(111)/Ru surface yields a higher surface activity than Pt(111)/Os. However, at potentials more positive than 0.04 V, Pt(111)/Os exhibits demonstrably higher surface activity. The relevance of this data is discussed and future avenues of interest are indicated.     

十七烷基苯酰胺的STM图像分析

通过两种扫描技术,得到不同尺寸下清晰的十七烷基苯酰胺分子图像,这些吸附在高度定向排列石墨基质(HOPG)上的十七烷基苯酰胺分子长轴与石墨表面平行,分子呈首尾一致的定向排列。图中不仅能清楚地识别分子骨架上的甲基或亚甲基,而且较大的苯酰胺基团也能与烷基链清晰地区别开来。     

Surface Enhanced Raman Scattering Sensing with Nanostructures Fabricated by Soft Nanolithography

The nanospike structures formed with femtosecond laser irradiations have been successfully replicated on the surface of a polyurethane (PU) polymer using a low cost soft nanolithography method. The surface enhanced Raman scattering (SERS) of rhodamine 6G (Rh6G) and dinitrotoluene (DNT) molecules have been measured with silver coated PU nanospike surfaces by a simple portable Raman spectrometer. Compared to a flat silver coated surface, where no Raman Scattering of the molecules can be detected by the simple portable Raman spectrometer, the Raman spectra are enhanced by more than 4 orders of magnitudes. This indicates that the high area/volume ratio and small size of the PU nanospikes can be used for SERS sensing.     

利用表面模板调控低维有机纳米材料的拓扑结构

The future of nanotechnology lies in the bottom up approach, which aims at building nanostructures at an atomic or molecular level so as to minimize the sizes of chips and other nano-devices. However, one of the long-term unresolved issues for bottom up nanotechnology is the precise control of the topologies of fabricated nanostructures. In this contibution, we review recent studies with regard to the control of the topologies of nanostructures formed via the on-surface Ullmann reaction of haloarenes. This includes three aspects:control of the shape of the organometallic chain via lattice matching between the adsorbate nanostructure and the substrate; tailoring the chains by employing super-gratings or supramolecular templates; and steering the covalent ring-chain competition in the reaction of precursors towards ring formation through adsorbate-substrate symmetry matching. Further, we present future directions for the development of more general templates for the regulation of the topologies of a broader range of nanostructures.     

铂基Pb-Sb表面合金电催化剂的制备与结构表征

通过电化学方法,在玻碳载体表面制备以Pt、Pb、Sb为主要成分的铂基Pb Sb表面合金电催化剂.运用电化学循环伏安、石英晶体微天平（EQCM）和扫描隧道显微镜（STM）技术对催化剂电极进行表征.结果表明：酸性溶液中在所制备的表面合金电极上,析氢起始电位负移至－0.45 V,表面合金的起始氧化电位为0.15 V,其稳定性明显高于电催化还原中常用的铅、锑等金属电极.通过EQCM研究表面合金电极的形成过程,结合STM观察和XPS深度剖析,确定电催化剂表面是由粒度均匀的纳米颗粒构成的表面合金层.     

W(100) c(2×2)表面的STM图像

用基于第一性原理的密度泛函理论研究了W(100) c(2×2)再构表面的表面弛豫以及扫描隧道显微镜(STM)图像和衬底偏压的关系. 计算所得到的表面原子沿[-110]方向的畸变位移δ为0.027 nm, 畸变能⊿E为80.6 meV·atom-1, 表面原子的弛豫分别为-7.6%(⊿d12/d0)和+0.8%(⊿d23/d0), 功函数Φ为4.55 eV. STM图像模拟表明, 由于表面原子沿[-110]方向的位移, 会导致出现平行于[110]方向的亮暗带状条纹. STM图像中突起所对应的并不是表面或次表面的钨原子, 而是zig-zag型W 原子链中线位置; 而STM暗区对应于原子位置畸变形成的相邻zig-zag型W原子链中间区域. 当衬底负偏压时, STM针尖典型起伏高度大约在0.008-0.013 nm之间; 而当衬底正偏压时, 针尖起伏高度在0.019-0.024 nm之间变化.     

STM image of tungstosilicic acid molecular layer on highly oriented pyrolytic graphite

Molecular layer of tungstosilicic acid (H4SiW12O40) deposited on freshly-cleaved highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) was observed by scanning tunneling microscopy (STM) in air at room temperature.The molecular dimension (11.5 A) of H4SiWi2O4o measured by STM is consistent with known crystallographic parameter.We also imaged the boundary of H4SiW12O40 molecular layer on HOPG showing that molecular layer of H4SiW12O40 was formed.It has been proved that individual tungstosilicic acid species is imaged.The probable reason for the formation of the molecular layer is also discussed.