利用原子力显微镜和分子技术研究海水微生物腐蚀(英文)

生物膜在自然界无处不在,但生物膜造成的腐蚀却基本上被忽视.本文展示了几种化学和微生物学新方法在海水微生物腐蚀研究中的应用.原子力显微镜用来揭示生物最初形成的机理和钢在受污染海水中的腐蚀程度,16SrDNA/RNA技术则用来分析生物膜中的微生物组成.试验结果表明,微生物腐蚀在6d内就已经开始了,腐蚀体积与时间的2.83次方成正比;腐蚀生物膜中的微生物以硫酸还原菌(脱硫弧菌科)为最多,其次是梭状芽孢杆菌.     

Preparation and Characterization of Hybrid ZnO/Ormosils Films

Hybrid ZnO/ormosils films are prepared by the sol-gel method. A FT-IR spectrometer, 900 UV/VIS/NIR spectrophotometer, atomic force microscope, and ellipsometer are employed to investigate microstructure and optical properties of the films fired at different temperatures. The results show that the films with high transmittance and low surface roughness could be obtained at the heat-treatment temperature of 150℃, the refractive index and thickness of the film are 1.413, 2.11μm, respectively. Higher temperatures （350℃, 550℃） change the film microstructure severely, and then decrease the transmittance of the films,     

链长对离子液体纳米薄膜微/纳摩擦学性能的影响

采用浸渍－提拉法在单晶硅片表面成功制备了纳米厚度的具有不同烷基链长的离子液体超薄膜,系统考察了烷基链长对离子液体超薄膜微/纳摩擦学性能的影响。用Mettler热重分析仪测定了离子液体在氮气气氛条件下的热稳定性,采用多功能Ｘ射线光电子能谱分析了离子液体超薄膜表面的化学组分,并用接触角仪测定了其亲／疏水性质,薄膜的表面形貌、粘着和纳米摩擦学性质采用原子力显微镜进行了测定,采用微摩擦试验机评价了薄膜的微摩擦学性质。结果表明：离子液体的侧链烷基链长对其作为超薄膜的纳米摩擦学和粘着性质有重要的影响,随着烷基链长的增加,粘着力和纳米摩擦力大幅度降低,但对其微摩擦性能影响不大。同时根据试验结果提出了离子液体超薄膜减摩抗磨机理。     

生物大分子的单分子力谱:在水溶液与非极性溶剂中的对照研究

生物大分子是构成生命的物质基础,在其天然环境——水溶液中一般以精确的超分子结构存在.迄今,人们已经合成了种类繁多的水溶性高分子.然而,鲜有合成高分子能够在水溶液中完成精确的超分子组装.与合成高分子相比,生物大分子是特殊而神奇的.为了研究生物大分子与水的相互作用,近年来作者以单分子力谱为主要的实验方法,开展了生物大分子在水溶液与非极性溶剂中的对照研究.研究表明,在非极性溶剂中,生物大分子的超分子结构失稳,转变为无超分子结构的状态.水是一个重要的开关,调控着生物大分子的超分子结构和功能.作者据此提出了生物大分子的水环境适应性概念和早期化学进化过程中水环境筛选生物大分子的假说,并认为水环境适应性是生物大分子和合成水溶性高分子的分水岭.对水和生物大分子的深入研究,将有望破解生命的更多奥秘.     

实例分析原子力显微镜使用中的假像

假像是原子力显微镜(AFM)技术研究中的一个热点问题,本文首先分析了AFM实验中产生假像的常见原因及其可能产生的假像类型,然后以实验中得到的重复"豆芽形结构"、完全一致的重复圆环形貌结构和许多重复的三角形结构的AFM图像为例,分析了假像产生的原因,为AFM实验结果分析中假像的辨别处理提供了借鉴经验。     

双模态振幅调制原子力显微术对比度反转研究

双模态振幅调制原子力显微术广泛应用于微纳米力学成像,然而成像过程中可能存在的对比度反转问题会造成成像结果的难以理解和解释.将有限差分法和同相正交法相结合,采用数值方法研究了不同力常数探针、样品组分力学性能以及成像参数设置对双模态振幅调制原子力显微术二阶模态振幅和相位对比度反转的影响.研究结果显示,对于硬探针,不同粘度系数组分上二阶模态振幅和相位对比度随弹性模量增加无反转产生.探针在不同弹性模量组分上二阶模态振幅对比度随粘度系数增加会产生反转,而二阶模态相位对比度则无反转产生.对于软探针,组分弹性模量或粘度系数增加会造成相互作用区转变,使探针响应产生跳变.软探针在组分弹性模量较高时二阶模态相位对不同粘度系数的对比度以及在粘度系数较小时对不同弹性模量组分的对比度均较硬探针更低.两种探针在不同弹性模量组分上二阶模态振幅对比度随着二阶模态自由振幅的增加会发生反转,而不同粘度系数下的对比度则未出现反转.此外,二阶模态自由振幅越小,则二阶模态相位对不同弹性模量或粘度系数组分的对比度越高.二阶模态振幅或相位对比度在不同相互作用区可能会发生反转,成像时应使相互作用区处于排斥区,可提高对比度.     

嵌段共聚物胶束薄膜空穴化结构形成的研究

用原子力显微镜研究了嵌段共聚物胶束薄膜的空穴化结构.结果表明,嵌段共聚物胶束薄膜的空穴化强烈地依赖于所用酸中氢离子的数目,只有使用一元酸时才能得到空穴化结构,而二元酸和三元酸都得不到空穴化结构.提出了形成空穴化结构可能的机理.运用选择性溶剂蒸气和一元酸分别处理胶束薄膜,得到了相同的表面形貌.     

溶解腐殖质在云母界面上吸附聚集行为的原子力显微镜观察

腐殖质作为天然颗粒物有机质的主要成分, 其结构形态直接影响有机污染物在天然颗粒物表面上的吸附、解吸以及在环境中的迁移、传输性能等一系列环境行为和过程. 对官厅和天津两种不同来源和组成的腐殖质样品在云母界面上的吸附聚集行为进行了原子力显微镜成像观察. 结果表明, 官厅腐殖质在云母界面上呈不规则链环结构, 链平均宽度为40 nm; 而天津腐殖质则呈致密的球形颗粒, 直径为250~330 nm. 在不同浓度条件下, 两种腐殖质可通过界面自组装形成多孔片层、球形颗粒聚集体、疏松海绵状结构、支链及条带状致密晶态有机质等多种界面聚集体形态. 与天津腐殖质相比, 官厅腐殖质的聚集体结构较疏松, 且结构形态变化更丰富, 这可能与官厅腐殖质中含有较多的极性物质有关. 有萘共吸附条件下官厅腐殖质在云母界面上的支链状结构明显变窄, 呈多孔片层状的局部放大结构变得更加致密, 孔结构趋向减少, 并同时观察到有凝胶团块状结构出现, 表明萘分子与溶解腐殖质分子发生了相互作用, 并使腐殖质分子之间的联系进一步加强, 结合更加紧密. 同时, 腐殖质多孔链环结构的中心有可能作为疏水性吸附区域与萘分子发生相互作用, 从而促进了萘在天然颗粒物界面上的吸附和聚集.     

原子力显微镜及其对DNA大分子的应用研究

详细讨论了原子力显微镜的基本原理和针尖－样品间相互作用力，大量实验结果表明，ＡＦＭ这个高分辨成像技术对ＤＮＡ大分子进行应用研究是非常适合的，同时我们也讨论了样品制备方法的改进、成像模式和环境选择等因素对ＤＮＡ大分子ＡＦＭ结果的影响以及ＡＦＭ在ＤＮＡ分子结构研究中的一些局限性。     

Annealing induced refinement on optical transmission and electrical resistivity of indium tin oxide

The effect of annealing condition on sputtered indium tin oxide （ITO） films on quartz with the thickness of 200 nm is characterized to show enhanced optical transparency and optimized electrical contact resistivity. The as-deposited grown ITO film exhibits only 65% and 80% transmittance at 532 and 632.8 nm, respectively. After annealing at 475 ℃ for 15 min, the ITO film is refined to show improved transmittance at shorter wavelength region. The transmittances of 88.1% at 532 nm and 90.4% at 632.8 nm can be obtained. The 325-nm transmittance of the post-annealed ITO film is greatly increased from 12.7% to 41.9%. Optimized electrical property can be obtained when annealing below 450 ℃, leading to a minimum sheet resistance of 26 Ω/square. Such an ITO film with enhanced ultraviolet （UV） transmittance has become an alternative candidate for applications in current UV photonic devices. The morphology and conductance of the as-deposited and annealed ITO films are determined by using an atomic force microscopy （AFM）, showing a great change on the uniformity distribution with finite improvement on the surface conductance of the ITO film after annealing.