显微镜概述

 人类总要不断探索微观领域的秘密,要亲眼见到超微尺度的自然现象,显微镜是人们所能依赖的最好工具。在历史的长河中,显微镜经历了光学显微镜,电子显微镜,扫描隧道显微镜,扫描探针显微镜的漫长历程。由于显微镜的研制也曾造就了四位诺贝尔物理奖得主,显微镜促进了科学技术的发展,特别早期对生物医学领域做出重要贡献,而科学技术的发展及理论突破又是产生更新型显微镜的温床和催化剂。一、光学显微镜人类对于生物微观世界的认识,有着一段漫长的历史,与显微镜的发明与改进密切相关。     

C59N单分子整流器

通过将单个C59N分子置于双势垒隧道结中,从而利用单电子隧穿效应和C59N分子的特殊能级结构,我们成功地实现了一种新型的单分子整流器件.实验中这个整流器件的正向导通电压约为0.5—0.7 V,反向击穿电压约为1.6—1.8 V.理论分析表明,中性C59N分子的半占据费米能级以及在不同充电情况下费米能级的不对称移动是形成整流效应的主要原因.其构成原理也决定了该器件具有稳定、易重复的特点.     

扫描近场光学显微镜的原理与有源光纤探针

 传统的光学显微镜是以光学透镜为主体,利用透镜能将物体放大成像的功能而制成的。一般地,单级透镜能将物体放大几十倍,级联使用可达到千倍以上。制造放大倍数更大,分辨率更高的显微镜系统将遇到许多不可逾越的技术上的困难。从根本上说,光的衍射效应限制了光学显微镜进一步提高分辨率的可能性。     

原子力与光子扫描隧道组合显微镜

介绍了超高分辨光于扫描隧遭显微镜（PSTM）的计冗历程,为解决第一代（单光束照明）光千扫捕隧逼显傲镜中存在人为假象和样品光学图像与形貌图像难于分离两个难题,用“对称双光束照明方法消假象,用原子力与光子扫描隧道组合显微镜（AF／PSTM）图像分解方法分离样品光学透过率、折射率与形貌图像。研制成功新一代原子力与光子扫描隧道组合显微镜（AF／PSTM）样机。该样机在一次扫描中已获得两幅原子力显微镜图像（形貌与相位）和两幅光学图像（透过率和折射率）,有效地减少了假象,分解了样品光学折射率、透过率与形貌图像。     

显微技术的发展

 1.光学显微镜大家知道,我们的眼睛看到了一个物体,是看到它发出或者反射的光并把光转变成信号,再由大脑把信号理解为相应的图像。然而,哪怕是最好的眼睛,也无法辨别比视网膜上感光细胞的间距还要小的物体。要想看到这样小的东西,就是靠显微技术,就是要靠放大镜或显微镜。1590年,荷兰的眼镜制造者约翰尼斯兄弟把两片凸透镜放在一个管子中合用,从而得到了一个能把微小物体放大的光学仪器---显微镜。说到显微镜,我们还必须提到一个人,他就是荷兰德尔夫特市的一个布店店员,名叫列文虎克。这人一生的癖好,就是磨制和玩赏玻璃透镜,并将其组成光学显微镜,用来看各式各样的细微东西。     

物理学革命与社会进步

 早在100多年前,马克思就“把科学首先看成是历史的有力的杠杆,看成是最高意义上的革命力量。”其中“物理学研究提高了我们对自然界的基本认识,产生了对人类有深远意义的知识。它所孕育出的新技术扎根于我们的文化中。”因此,物理学的每一次革命都会推动人类社会的巨大进步。一、日心说的建立---科学战胜神学古希腊曾创造过灿烂的科学文化,以致“理论自然科学想要追溯自己今天的一般原理发生发展的历史,它不得不回到希腊人那里去。”地心说就是其光辉成就之一。从公元5世纪起,西方进入了黑暗的中世纪。此后,“科学只是教会恭顺的婢女”。     

世纪间物理学发展和思考

 物理学发展到今天,对推动人类文明进步起了很大的作用。回顾过去,展望未来,我们不应该慨叹物理研究之前途渺茫,２１世纪的物理学定会得到突破性发展,物理学又将上一个新台阶。物理学是研究物质的基本结构和物质运动最一般规律的学科。更广泛地讲,物理学是研究自然的科学。物理学发展史实际上是人类探索自然、认识自然及改造自然的过程。当今社会,高度物质文明、高科技生产都是以人类对自然认识程度为基础的。物理学方面每次重大发展,总是把社会生产推到一个新的高度。随着人类实践和认识水平的提高,物理学更趋完善,然而物理学的发展并未走到尽头,也不可能走到尽头。     

物理学前沿与高新技术

 物理学作为一门基础科学,它始终是其他相关科学的基础。物理学上的进步和突破都会对其他学科的发展起到推进作用,而其他科学尤其是边缘科学上的突破往往都源于物理学的进展。     

浅谈纳米科学技术

 一、纳米科学技术的诞生 纳米（nanometer）即毫微米,1nm=10^-9m.纳米科学技术（简称Nano ST）是指在1-100nm原子分子尺度上的基础研究和技术应用的一门新的科学技术。     

C59N单分子整流器

通过将单个C59N分子置于双势垒隧道结中，从而利用单电子隧穿效应和C59N分子的特殊能级结构，我们成功地实现了一种新型的单分子整流器件．实验中这个整流器件的正向导通电压约为0．5-0．7V，反向击穿电压约为1．6—1．8V．理论分析表明，中性C59N分子的半占据费米能级以及在不同充电情况下费米能级的不对称移动是形成整流效应的主要原因．其构成原理也决定了该器件具有稳定、易重复的特点．     

解读量子围栏

 现行《高中物理(必修加选修)》第三册(人民教育出版社,2003年6月第1版)第40页第二十一章《量子论初步》的章首图片(如图1所示)是利用扫描隧道显微镜(STM)拍摄的“量子围栏(quantumcorral)”照片。本文就先来介绍扫描隧道显微镜的诞生过程和工作原理,进而解读“量子围栏”。一、扫描隧道显微镜的诞生过程自有人类文明以来,人们就一直为探索微观世界的奥秘而不懈努力。1674年,荷兰人列文虎克(A.Van.Leeuwenhoek)发明了世界上第一台显微镜,首次观察到血红细胞,从而开始了利用仪器研究微观世界的新纪元,开阔了人类的观察视野,但是由于受到光波波长的限制.     

金属薄膜表面化学反应活性中的量子尺寸效应

本文首先简要介绍了金属薄膜的量子尺寸效应及其对表面化学性质的影响,然后对Pb/Si体系量子尺寸效应的近期研究进行了综述,最后详细介绍了量子效应对表面化学反应活性的影响。扫描隧道显微镜观察表明:在Pb(111)单晶薄膜表面上的分子吸附和氧化反应随着薄膜厚度一个原子层一个原子层变化时会出现振荡现象。通过研究薄膜中量子阱态的形成、费米能级处电子态密度的变化与薄膜的表面反应活性之间的关系,我们从实验上直接定量地证明了量子尺寸效应对表面反应活性的调控作用。     

电子显微镜技术与物理学和材料科学

 从1931年E.Ruska在德国柏林工业大学研制成功第一台电子显微镜算起,已经整整58年了.它的出现,为人类揭示丰富多采的物质微观世界的奥秘提供了强有力的手段.现在,从电镜成像理论、实验技术,以及图像的分析原理和方法,都已自成体系,十分完善,并综合成为一门新的学科--电子显微学.电镜技术已经在固体物理学、材料科学、电子学、地质矿物、晶体化学以及生物医学等各个领域,得到了广泛的应用,取得了丰硕的研究成果.电子显微学和电子理论、晶体缺陷理论并称为近代材料科学的三大支柱.     

细胞的原子力显微镜最佳成像条件研究

通过对不同处理条件和测试条件下人肝癌细胞SMMC-7721的原子力显微镜图像的分析和研究,得到了在大气环境和溶液环境中肝癌SMMC-7721细胞的最佳成像条件,同时建立了用原子力显微镜观测活细胞的实验方法.使用0.5%、1%、1.5%的戊二醛溶液固定细胞后再漂洗,变换原子力显微镜的扫描模式,调节扫描参量并在大气环境下观测以寻找该环境下的最佳成像条件;将用多聚赖氨酸处理基底后的培养细胞直接放置于生理溶液中用原子力显微镜进行溶液环境观测,比较扫描时限并分别改变环境液体类型、探针以及扫描频率,比较了不同条件下原子力显微镜图像的差异,在得出最优参量的同时对其相关原理进行了分析,建立了活细胞实时观测的实验方法.比较两种条件下的细胞图像发现,戊二醛溶液固定过的细胞与生理溶液环境中的活细胞有很大差别,在生理溶液条件下的细胞饱满,可见到光滑清晰的细胞边缘;但戊二醛溶液固定的细胞表面粗糙,细胞边缘不清晰,表明固定后观测到的细胞与生理状态下活细胞的表面形貌存在很大差异.     

近场光学扫描显微术

 80年代初期,人们对物理现象的观察和理解,经历了一场大变革。这场变革的标志,就是新一代成象系统的诞生。     

纳米科学技术进展

 纳米技术(nano scale technology)是一门在0.1～100nm尺度空间内、研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新高技术学科。它的最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子,制造具有特定功能的产品。     

物理学与无损检测技术

 无损检测技术是一门新兴的综合性的应用技术科学。它以物理学为基础,同时涉及材料科学、微电子学和计算机科学等。     

Modifying Quantum Well States of Pb Thin Films via Interface Engineering

We demonstrate the importance of interface modification on improving electron confinement by preparing Pb quantum islands on Si（111） substrates with two different surface reconstructions, i.e., Si（111）-7 ×7 and Si（111）- Root3×Root3-Pb （hereafter, 7 ×7 and R3）. Characterization with scanning tunneling microscopy/spectroscopy shows that growing Pb films directly on a 7 × 7 surface will generate many interface defects, which makes the lifetime of quantum well states （QWSs） strongly dependent on surface locations. On the other hand, QWSs in Pb films on an R3 surface are well defined with small variations in linewidth on different surface locations and are much sharper than those on the 7 × 7 surface. We show that the enhancement in quantum confinement is primarily due to the reduced electron-defect scattering at the interface.     

纳米科学和技术

 一、纳米技术的诞生近几年来,一些纳级(ｎａｎｏｓｃａｌｅ)的物理量频繁见诸于报端,如纳秒(ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ)、纳安(ｎａｎｏａｍｐ)、纳克(ｎａｎｏｇｒａｍ)、纳米(ｎａｎｏｍｅｔｅｒ)等。其中最有魅力的是纳米。因为它关联着一门新的科学技术-纳米科学和技术,有时也称为纳米技术(ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ)。纳米是一个长度单位,一纳米(1ｎｍ)等于十亿分之一米,20纳米相当于1根头发丝的三千分之一。从具体的物质来说,人们往往用“细如发丝”来形容纤细的东西。其实,人的头发一般直径为20～50微米,并不细。