部分水解聚丙烯酰胺浓度对结构形貌的影响

本文用原子力显微镜(AFM)研究了不同浓度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)溶液在云母片上成膜后的结构形貌。浓度不同,AFM下观察到的结构形貌差别很大。50ppm和1000ppm的HPAM在云母片上成膜后不能形成规则的排列,而100ppm的HPAM在云母片上成膜后形成规则的排列,但不同位置处的排列不同,500ppm的HPAM在云母片上成膜后可形成树枝生长的分形结构。     

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.     

导电原子力显微镜对蛋白质在分子水平上的电学表征

蛋白质电子传递的研究不仅对阐述生物能量传递具有重要的意义,而且有助于促进生物分子在分子电子器件中的应用．金属蛋白以其固有的电化学和电学特性,在光合作用和呼吸作用中起到重要作用．其中铜蓝蛋白具有良好的电化学性质和明确的分子结构,常常用作研究蛋白质电子传递的模型分子。很多具有微观尺度表征能力的分析仪器可用于研究表面吸附的蛋白质分子。     

Analysis of the resistive switching behaviors of vanadium oxide thin film

We demonstrate the polarization of resistive switching for a Cu/VOx/Cu memory cell.The switching behaviors of Cu/VOx/Cu cell are tested by using a semiconductor device analyzer(Agilent B1500A),and the relative micro-analysis of I-V characteristics of VOx/Cu is characterized by using a conductive atomic force microscope(CAFM).The I-V test results indicate that both the forming and the reversible resistive switching between low resistance state(LRS) and high resistance state(HRS) can be observed under either positive or negative sweep.The CAFM images for LRS and HRS directly exhibit evidence for the formation and rupture of filaments based on positive or negative voltage.The Cu/VOx/Cu sandwiched structure exhibits reversible resistive switching behavior and shows potential applications in the next generation of nonvolatile memory.     

轻敲模式下 AFM 动力学模型及能量耗散机理研究

轻敲模式下探针从远离到间歇性接触样品表面,是一个连续的能量耗散过程.针对该连续过程的能量耗散机理研究仅零星存在于各个文献之中,对于连续过程中各个阶段的能量耗散机理也没有一个系统的解释和实验验证.本文提出了新的位移激励下原子力显微镜探针-样品系统简化模型并得到了一维振子系统等效阻尼的计算方法,并通过该方法计算了探针在远离样品表面时的空气黏性阻尼和靠近样品时的空气压膜阻尼,分析了探针从远离样品到间歇性接触样品表面这一过程中的环境耗散机理变化,得到了原子力显微镜系统理论品质因数与探针工作位置的关系曲线;在此基础上设计了轻敲模式下的微悬臂梁扫频实验,得到了系统实验品质因数与探针工作位置的关系曲线,进而验证了理论模型的准确性. 本文通过对轻敲模式下AFM环境耗散机理进行理论分析和实验验证,希望可以对轻敲模式下AFM动力学特性及其阻尼作用机理有更近一步的认识,同时对微纳米机电系统 (MEMS/NEMS) 能量耗散机理的研究提供理论参考和实验方法.      

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。     

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.     

絮凝基因的克隆及其絮凝形态表征

分离出一株具有强絮凝特性的芽孢杆菌Bacillus sp. F2, 其絮凝率达到84%, 并构建了絮凝基因组文库, 从中筛选并获得表达絮凝活性的大肠杆菌阳性克隆子FC2. 絮凝试验测定FC2的絮凝率为90%, 稍高于原絮凝菌F2, 高于受体菌JM109(6.9%), 说明FC2絮凝性状遗传于原絮凝菌F2. 采用轻敲模式下的原子力显微镜成像技术、光学显微镜、ζ电位等对加入FC2与F2及不加入絮凝剂的絮凝微观形貌等进行了测定. 原子力显微成像显示, 加入克隆菌FC2发酵液的高岭土悬浮液形成的絮凝胶体出现大而紧密的球形颗粒结构, 且表面积粗糙, 凹凸程度大, 具有大的比表面积和吸附液体悬浮颗粒的能力. 向高岭土悬浮液中加入克隆菌FC2发酵液后, 絮凝颗粒由松散的不定形结构转变为密集分布、 水平尺寸均匀的球形结构, 表明克隆菌FC2发酵液中的凝集素容易以高岭土悬浮颗粒为中心吸附在其表面, 而且絮凝率达到90%, 进一步证实了克隆菌FC2发酵液的除污染效能. ζ电位测定结果表明, 离子键作用强度不同, 致使絮凝形态存在差异, 为研究生物絮凝剂的絮凝机理提供了有力的依据.     

PEG400对Eu(BA)3/SiO2发光性能的影响

稀土有机配合物进行无机化能提高热稳定性,但无机化基质对稀土有机配合物的荧光性影响较大,采用PEG3400对复合体进行改性,有利于改善荧光性.文章采用溶胶-凝胶法合成Eu(BA)3/SiO2和Eu(BA)3/PEG400-SiO2复合发光材料.研究了PEG400掺入量对SiO2中Eu(BA)3发光性能的影响,PEG400作为路易斯硬酸和稀土离子配体增强了Eu(BA)3的发光性能.用红外光谱说明PEG400的掺人有利于减少发光材料中的结晶水和羟基数目.通过原子力显微镜分析了PEG400的掺入量对SiO2基质结构的影响.     

原子力显微镜力谱技术及其在微观生物力学领域的应用

基于原子力显微镜技术的力谱技术是一种高灵敏度的力学检测方法.它能够以前所未有的精度, 在微观生物力学领域表征组织、细胞、生物膜、蛋白质、核酸、功能材料等目标对象, 探索其包括形貌、化学信息、导电性、静电力以及生物学特性在内的等信息, 并且能够对其进行分子级别精度的三维操纵. 从而对分子结构与构象变化, 分子间的相互作用以及反应历程实现单分子水平的实时--原位观测, 提供了其他测试方法不能完成的实验设计之可能性.本文首先介绍了原子力显微镜及其力谱技术的原理, 以及影响测量结果的各个参数的物理意义; 其次按照单个目标对象与配对目标对象的区分方式, 详细介绍了力谱技术在微观生物力学各个尺度上的研究进展; 之后介绍了力谱技术结合成像模式下的发展和应用; 最后对设备的改进和本研究领域发展方向进行了展望.