新型原子力显微镜的研制及其应用

研制了一种新型卧式原子力显微镜(AFM)系统.本文介绍卧式AFM的工作原理及其简要结构,讨论反馈控制电路系统的优化设计,阐述Windows/Dos兼容的图象扫描、处理和显示软件.基于原子力曲线的测定,利用AFM对纳米金刚石薄膜和多孔氧化铝进行了扫描检测.实验表明,该AFM系统具有十分良好的图象重复性、稳定性和衬比(度),仪器的横向分辨率优于3nm,纵向分辨率可达1nm,最大扫描范围达到5μm×5μm.这些性能为卧式AFM在更广泛的纳米技术领域的应用奠定了基础.     

基于传统显微系统的波前编码显微系统设计研究

波前编码系统是一种新型的光学数字混合成像系统。利用光阑处放置优化设计的三次相位板对波前的调制作用,可以实现在像面附近相当范围内系统的点扩展函数一致;进一步通过数字图像去卷积算法可以得到相当景深范围内清晰的成像,从而实现景深延拓。根据传统显微系统的特点,提出了一种基于传统显微物镜系统的波前编码显微系统设计思路,设计并加工了一套10×,40×波前编码显微成像系统。基于传统显微系统的波前编码显微系统可以有效地延拓传统显微物镜系统的景深,提高系统的成像质量。     

Structural Evolution during the Oxidation Process of Graphite

The structural evolution during the oxidation process of graphite by a modified Hummers method is investigated. The graphite oxide （GO） composition, disorder parameter, and structures are confirmed by means of x-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, Raman, and scanning electron microscope techniques. Results show that： Hydroxyl, carboxyl and ether groups are present in the low-temperature oxide （at 0℃）; and the degree of oxidation is increased with a longer oxidation time. The middle-temperature oxidation （35℃） is a transitory stage with a slight change to the GO structures. While for the high-temperature oxidation （95℃）, the hydroxyl, carboxyl and epoxide functional groups are largely originated on the GO flakes. Hydroxyl groups are transformed into more epoxide groups with longer oxidation time, and at the same time, ether groups are eliminated, leading to defects （such as holes） on the GO flakes.     

全电动光学分辨率的光声显微镜

<正>我们已经开发了全电动光学分辨率的光声显微镜,它集成了5个互为补充的扫描模式,可以提供2.6μm横向分辨率的高速宽场成像,同时可以测量包括血流速度、血氧含量、氧代谢率等诸多重要生理参数。在一维的M-mode机械扫描模式下,我们可以实现在活体的血管横截面上各处血流速度的测量。在二维的光学扫描模式下,在50×50μm2的视场范围内,我们可以获得50 Hz帧速来实现对活体内细胞活动的实时监测。在光学机械同步     

一维石墨烯超晶格上的氢吸附

通过化学气相沉积法在一种典型的高指数面铜(410)-氧上制备出了一维石墨烯超晶格,并利用拉曼光谱(Raman)、低能电子衍射(LEED)、扫描隧道显微术(STM)等方法研究了氢原子在该超晶格上的吸附.实验结果揭示了由于超晶格的调制作用所引起的无缺陷石墨烯区域的选择性吸附,氢原子优先吸附在石墨烯超晶格一维周期中的相同部位.这一发现为进一步通过一维超晶格调控石墨烯的性质提供了更多可能.在石墨烯上的吸附氢原子除了单个或成对存在之外,实验还首次观察到一种新的三氢原子位型.     

利用原子力显微镜研究在单分子水平上DNA与组蛋白的相互作用

核小体是DNA被压缩成染色质的第一级压缩结构. 为了更深刻描述DNA与组蛋白的相互作用,利用透析方法将DNA和组蛋白构建成核小体,并且应用原子力显微镜进行单分子水平上的观察. 实验结果表明利用透析方法得到了核小体的“串珠型排列”,并且对在两种不同的结合条件下DNA与组蛋白的相互作用进行了观察和比较.     

Dynamic steering beams for efficient force measurement in optical manipulation

An efficient and inexpensive method that uses a glass plate mounted onto a motorized rotating stage as a beam-steering device for the generation of dynamic optical traps is reported.Force analysis reveals that there are drag and trapping forces imposed on the bead in the opposite directions,respectively,in a viscous medium.The trapped bead will be rotated following the beam’s motion before it reaches the critical escape velocity when the drag force is equal to the optical trapping force.The equilibrium condition facilitates the experimental measurement of the drag force with potential extensions to the determination of the viscosity of the medium or the refractive index of the bead.The proposed technique can easily be integrated into conventional optical microscopic systems with minimum modifications.     

显微镜自动对焦方法研究综述

自动对焦是全自动显微镜的关键技术,决定着显微镜成像的精确性和实时性。对焦方法包括主动式和被动式两种,主动式是指基于数字图像处理的对焦方法,被动式是指基于光学离焦量检测的对焦方法。介绍了两种方法的原理和研究现状,通过比较其优缺点,总结出基于离焦误差检测的主动式对焦方法具有更高的精度和速度,更适用于全自动显微镜系统。     

大尺寸单晶石墨烯制备获突破

2月28日,《自然-通讯》杂志在线发表了中科院金属所沈阳材料科学国家(联合)实验室成会明、任文才团队在石墨烯制备方面取得的一项新突破,他们通过金属外延生长方法,制备出具有非常优异场发射效应的毫米级单晶石墨烯及其薄膜。     

氧化锌纳米棒的制备及其光电性能的研究

以硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O和六次甲基四胺(HMT)为原料,通过水热法制备出氧化锌纳米棒,研究了反应时间和冷却时间对产物形貌和尺寸的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光谱(PL)、紫外-可见光谱、红外光谱(FT-IR)表征产物的结构和性能.结果表明,反应时间为6 h和急速冷却至室温条件下合成样品为六方纤锌矿氧化锌纳米棒,平均直径为300 nm;样品具有良好的结晶质量和发光性能,样品在200～400nm有较强的紫外吸收性能;FT-IR图谱表明产物在430 cm-1左右出现了Zn-O特征吸收峰,并有所红移;样品的开启场强为2.2 V/μm,场增强因子为2550,当场强为4.75 V/μm时,电流密度可以达到0.7 mA/cm2,是一种性能优良的冷阴极电子发射源.