扫描离子电导显微镜的原理及应用

扫描离子电导显微镜(SICM)是一种扫描探针显微技术,通过测定超微玻璃管探针的离子电流,它能够非接触地扫描样品表面,进而研究样品的形貌及性质。SICM具有成像分辨率高、探针易于制备和对被成像物体无损伤等特点,特别适用于研究生理条件下的活体细胞,是一种与扫描电化学显微镜及原子力显微镜互补的扫描探针显微镜技术。SICM能够对软界面及表面,如活细胞表面的显微结构,进行高分辨率成像;并能够与其它技术联用,研究细胞形貌与功能的关系;还能控制沉积特定分子,实现纳米尺度的显微操作与加工。本文对SICM的发展历史、仪器构造、基本原理及应用进行了综述。     

扫描电化学显微镜在水凝胶微孔阵列表征中的新应用

水凝胶微孔阵列是细胞培养的新型基板软材料,其微孔形貌对细胞的行为产生直接的影响.但传统水凝胶微孔阵列形貌的表征手段缺乏在水溶液中原位和可逆表征的能力.本文以水溶液中的氧气为还原电对,应用扫描电化学显微镜(SECM)对水溶液中的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯水凝胶微孔阵列的形貌进行了原位表征,得到了水凝胶微孔阵列表面的二维孔径和三维形貌信息,开发出采用SECM对水凝胶微孔阵列形貌进行原位、可逆、无损表征及提供三维形貌信息的新方法.     

扫描电化学显微镜在生物医学领域的应用研究进展

研究病变细胞和组织的异常表现可为理解重大疾病发生发展的病理机理和新型药物筛选提供重要参考.扫描电化学显微镜(Scanning electrochemical microscopy, SECM)是一种基于电化学原理的扫描探针显微镜,通过记录探针在样品表面扫描时的电流或电位等信息,对活细胞的形态和多种化学信息进行原位、实时...     

肿瘤细胞的原子力显微术成像及表征研究

本文简单介绍了原子力显微镜的发展史,以及原子力显微镜的工作原理、工作模式、活细胞在生理状态下的成像方式等,特别介绍了生物型原子力显微镜、高速原子力显微镜在生物学领域的研究及应用。原子力显微镜在扫描速度、扫描范围、扫描精度方面的不断改进将为肿瘤细胞学研究提供源源不断的动力。本文着重阐述了原子力显微术在肿瘤领域的研究进展,包括原子力显微镜在肿瘤细胞形貌学特性、硬度、粘弹性方面的研究现状,并对原子力显微镜在肿瘤诊断及抗肿瘤药物研发方面的应用前景进行了展望。     

应用全内反射单分子荧光成像研究蛋白复合物亚基组成

细胞的生化过程大都是由蛋白复合物完成的,研究蛋白复合物亚基的组成对于了解蛋白质的结构和生物学功能具有重要的意义,然而如何准确确定蛋白复合物中蛋白质亚基的数量（stoichiometry）仍然是一个挑战.近年来,活细胞体系单分子荧光成像技术的不断发展为原位实时动态地研究蛋白质的结构和性质提供了新的手段.本文主要介绍了应用活细胞全内反射单分子荧光成像技术表征细胞膜区蛋白复合物组成的3种方法,包括单分子漂白步数分析、荧光强度统计分布以及蛋白运动分析,并结合其基本原理介绍了这几种方法在活细胞体系膜蛋白研究中的应用.     

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。     

基于扫描探针显微术的微区光电性质测试方法和装置

本文以一台常规的Aglient 5500型的扫描探针显微镜为基础,通过配置光源及聚焦系统、研制光强度自动控制部件、研制样品台等方法将太阳光模拟器发射的光引入样品的探针扫描区域,开发了利用扫描探针显微镜原位测试太阳能电池材料微区光电性质的功能。光电性质的测试过程可在手套箱内进行,解决了有机半导体容易吸收空气中的水和氧而失效的问题。     

扫描探针显微技术在蛋白质分子结构与性质研究中的应用

由于与人类生活密切相关,蛋白质分子器件的研究得到了广泛的关注。扫描探针显微镜(SPM)技术的飞速发展无疑为从分子水平研究氧化还原蛋白质提供了有利的工具。氧化还原蛋白质的分子结构、力学性质、电学/电化学性质是蛋白质分子器件的重要研究内容。本文从SPM的电流电压特性曲线、力曲线、化学电势控制等方面介绍了相关的前沿性研究进展,为充分发挥SPM技术在蛋白质分子领域的研究提供参考。     

同步辐射X射线成像技术在纳米探针细胞成像中的应用

纳米探针在肿瘤的高灵敏成像和高效治疗可视化方面具有重要的应用前景.通过细胞原位成像技术揭示纳米探针与细胞间的相互作用将为其临床应用奠定生物学基础.同步辐射X射线成像技术是研究纳米探针细胞原位摄取、胞内代谢及构效关系的重要方法.本文系统总结了基于同步辐射光源X射线成像技术在纳米探针细胞原位成像方面的研究进展,包括纳米探针的细胞原位成像、亚细胞结构原位成像、细胞原位价态分析、细胞原位定量成像以及细胞原位三维成像.此外,本文还对可用于纳米探针细胞成像的X射线成像技术的发展趋势进行了探讨.     

核酸功能化金纳米探针在活细胞荧光成像方面的应用

荧光标记的核酸功能化金纳米探针结合了纳米材料与核酸技术的优势,具有增强的稳定性、良好的生物相容性、独特的光学性质及精确的可编程性,开辟了活细胞传感的新纪元.信号放大型的核酸功能化金纳米探针在原位检测含量较低但功能强大的RNA、蛋白质等生物标志物方面尤其表现出明显的优势.本文从活细胞成像分析的角度,重点介绍了荧光标记的核酸功能化金纳米探针的性质、设计原理及应用进展.     

纳米尺度扫描电化学显微镜的探针制备及在电催化氧和氢反应研究中的应用

扫描电化学显微镜是一种在检测样品表面物理形貌的同时能提供丰富的电化学信息的扫描探针技术,由于超微电极的引入,它可以高时空分辨率地探究各类样品的物理形貌和电化学性能之间的构效关系. 随着现代纳米科技的不断发展,扫描探针的尺寸也逐渐从亚微米发展到纳米级别. 与此同时,高效优选各类氧反应和氢反应电催化材料,明晰其电化学反应过程和性能是二十一世纪绿色新能源转换存储系统（如可再生燃料电池、金属空气电池等）的重要研究方向. 本文首先概括了可应用于扫描电化学显微镜的纳米级扫描探针的制备及发展,之后着重介绍了近四年纳米尺度扫描电化学显微镜在电催化氧反应和氢反应研究中的一些最新研究进展. 最后以点窥面,对未来纳米尺度扫描电化学显微镜的未来发展趋势作了展望.     

扫描电化学微探针的发展及其在局部腐蚀研究中的应用

简要概述当前国内外具有空间分辨能力的扫描微探针技术及其在腐蚀研究中的应用,包括扫描微电极技术(SMET)、扫描电化学显微镜(SECM)、原子力显微镜(AFM)、扫描Kelvin探针技术(SKP)等,其中SMET、SECM、SKP及局部交流阻抗技术可直接测定腐蚀电极表面或界面电化学不均一性的分布图像,而原子力显微镜技术则是通过分子间作用力从纳米尺寸测量腐蚀过程表面形貌的变化.文中侧重介绍作者近年先后建立的具有微米空间分辨度的电化学微探针技术,并利用各种扫描探针技术研究金属/溶液界面电化学不均一性及其局部腐蚀过程.研究表明,空间分辨电化学方法的发展及应用,加深了人们对金属表面和金属/溶液界面电化学不均一性,特别是金属局部腐蚀发生、发展及过程机理的认识.     

原位电化学扫描探针显微镜技术在电催化领域的应用进展（英文）

在电化学界面,电催化过程通常包括电子转移、吸附和脱附、静电相互作用、溶剂化及去溶剂化等多步过程,深入理解电催化反应机理极具挑战性.对纳米结构电化学界面(电极)处电催化过程的深入理解十分有助于阐明电催化反应机理和设计高性能电催化剂材料.电催化活性通常与电催化剂表面局域化的活性位点密切有关.在反应条件下,电催化反应过程的研究极大依赖于高分辨表征技术.经典的宏观电化学表征方法仅可以提供不同界面位点的平均信息,很难分辨一些特殊结构位点(如缺陷、晶界、边缘位点)的相关重要电化学信息.原位电化学扫描探针显微镜技术,包括电化学扫描隧道显微镜(EC-STM)、电化学原子力显微镜(EC-AFM)、扫描电化学显微镜(SECM)及扫描电化学池显微镜(SECCM),能够在纳米及原子尺度研究电催化反应过程,弥补了宏观表征方法的不足,为探究构效关系和解析电催化反应机理提供了机遇.本文介绍了各种扫描显微技术的基本原理、特点及优劣势,并且概述了各项技术在电催化领域研究的重大进展.EC-STM和EC-AFM能够原位表征电催化过程中的纳米尺度表面结构演变及吸附/脱附过程,但无法直接测量局部电化学活性(法拉第电流).通过S...     

通过扫描离子电导显微镜探测水/硝基苯界面的结构

北京大学邵元华教授课题组最近报道了一种探测液/液界面(两互不相溶溶液界面)微观结构的新方法(Chem.Sci.,2011,2:1523~1529)。该方法利用扫描离子电导显微镜(SICM)与内半径小于5 nm的超微玻璃管探针相结合,获得了水/硝基苯(W/NB)界面的离子分布以及界面厚度等信息。该研究基本原理如图1所示,SICM的两根电极分别置于纳米管探针以及顶部有机相     

扫描隧道显微镜在表面化学中的应用

根据隧道效应原理制成的扫描隧道显微镜,是近几年发展起来的一种用于物质表面研究的新仪器.它能够实时地得到在实空间中表面原子排列的图象和有关电子性质,可应用于表面形貌和与表面电子行为有关的物理、化学和生命现象的研究.本文介绍扫描隧道显微镜的基本原理,并结合几个具体实例介绍其在表面化学中的应用.     

扫描探针显微术在巯醇自组装单分子膜纳米刻蚀中的应用

介绍了近十年来扫描探针显微术(SPM)在巯醇自组装单分子膜纳米刻蚀中的应用. 依据扫描探针的工作原理, 依次讨论了扫描隧道显微镜、原子力显微镜和导电原子力显微镜的工作特点和适用范围. 同时也讨论了自组装单分子膜纳米刻蚀术在生物分子传感器、超高密度信息存储等领域的应用前景.     

蛋白质分子的电学性质、结构与生物活性

在生命体内,蛋白质通常固着在膜载体上与其它分子相互作用而参与生命活动,所以承受各向异性压力的蛋白质是其存在和功能化的基本形式。设计和研究蛋白质分子在各向异性压力下的分子结构、力学性质和电学/电化学性质不仅对深入理解蛋白质的生物活性至关重要,而且有助于促进蛋白质分子在分子电子器件中的应用。本文综述了利用导电原子力显微镜对蛋白质分子的电学性质的研究进展。在不同的探针压力下,蛋白质分子发生不同程度的形变,表现了不同的电子输运机理。由此可以进一步推测蛋白质分子的生物活性。     

原子力显微镜几种成像模式在聚合物太阳能电池材料表征中的应用

聚合物太阳能电池材料表面柔软、粘弹性较强,很容易粘滞探针,从而影响到原子力显微镜的成像质量。本文通过比较轻敲模式、智能成像以及快速扫描模式三种原子力显微镜成像模式对聚合物太阳能电池材料的形貌和相位成像情况,分析探讨了探针型号的选择、作用力控制、扫描速率等参数对成像清晰度和准确性的影响。通过比较可知,弹性系数较小及具有反射镀层的探针均有利于聚合物类样品的检测;控制探针与样品之间较小作用力也有利于获得丰富的形貌信息;另外,扫描速率太高不利于获得细节形貌信息,应将扫描速率控制在一定范围内。因此,选择合适的成像条件和设置适当的扫描参数对原子力显微镜成功应用于分析表征聚合物太阳能电池材料样品具有十分重要的意义。     

稀土配合物荧光探针在活细胞成像研究中的新进展

稀土配合物荧光探针在生物学研究中,尤其在活细胞成像方面的应用渐已引起人们的关注.本文就稀土配合物的发光特点及其作为荧光探针在活细胞成像研究领域的进展进行了评述.引用文献70篇.     

活细胞合成无机纳米材料

纳米材料由于优异的光学、电学、磁学等性质,而被广泛应用于生物检测、示踪、光电转换及光热治疗等研究中.通过调节纳米材料的组成、结构、尺寸及形貌等,可以有效地调控纳米材料的性能,已发展的化学合成方法在实现纳米材料性能的调控方面取得了很大进展.随着化学、材料学及生物学等多学科的交叉,人们开始探索在纳米材料的合成中利用生物体系的调控网络来进行合成控制,以期更精确地控制纳米材料的结构及其性质,从而出现了纳米材料的活细胞合成方法.由于活细胞内的反应均受到精确调控,如果能被科学地利用,将可望实现纳米材料组成、结构、尺寸、形貌和性质的控制.