原子力显微镜在化学中的应用

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原子力显微镜技术的新应用

原子力显微镜技术的新应用原子力显微镜（AFM）技术是一种能够对物质的表面和微观结构进行高分辨率成像的工具。

最初，该技术被广泛用于物理学、化学、材料科学、生物学等领域，以研究材料的结构和性质，从而推动科学技术的发展。

随着该技术的不断发展，其应用范围也越来越广泛，在环境、医学、纳米科技等领域也得到了广泛的应用。

1. 环境保护原子力显微镜技术在环境保护方面的应用主要是在表面化学、颗粒物的形态和气溶胶的研究等方面。

例如，在空气质量监测中，原子力显微镜可以直接观察和记录气溶胶的粒子形态、粗糙度和表面形貌，这对于分析其来源、成分和污染程度等问题具有十分重要的意义。

2. 医学领域在医学领域中，原子力显微镜技术可以应用于生物分子的成像和测量，如蛋白质的分子结构、微生物的表面亲和性等问题。

此外，它还可以用于药物研发、药效评估等方面。

例如，利用原子力显微镜技术可以直接观察药物与细胞膜之间的相互作用，从而更准确地评估其效果。

3. 纳米科学原子力显微镜技术在纳米科学领域中是一种非常重要的手段。

利用原子力显微镜技术可以直接观察纳米级别的材料，并对其表面形貌、物理和化学性质等进行深入研究。

这对先进材料的设计和制备具有重要意义。

例如，将原子力显微镜技术应用于纳米级催化剂的设计和制备，可以提高其反应活性和选择性，并减少残留物的产生，从而提高产业效益。

4. 新能源原子力显微镜技术在新能源领域的应用也逐渐得到了重视。

例如，利用原子力显微镜技术可以对太阳能电池、燃料电池等材料进行分析，探究材料表面形貌、成分和结构等与能量转换效率之间的关系，从而进一步提高材料性能，推动新能源的发展。

5. 材料科学原子力显微镜技术在材料科学领域中的应用主要涉及材料表面结构的测量、薄膜的制备和研究等方面。

例如，原子力显微镜可以直接观测和记录不同材料的表面粗糙度、微观形貌和晶体结构等信息，从而提高材料的制备工艺和性能。

此外，原子力显微镜还可以用于材料失效的分析和研究，以便对材料的优化和改进进行指导。

化学实验中的常见表面分析方法

化学实验中的常见表面分析方法在化学实验中，为了研究和分析物质的性质和组成，常常需要进行表面分析。

表面分析是指通过对物质表面的性质和组分进行研究，以了解其物理和化学特性。

本文将介绍一些在化学实验中常见的表面分析方法。

1. X射线光电子能谱（XPS）X射线光电子能谱是一种常见的表面分析技术，它可以用来研究材料的元素组成、化学状态以及电子能级结构。

该方法通过利用高能X射线照射样品，并测量样品表面发射的光电子的能谱来分析。

通过分析光电子能谱，可以确定元素的种类、含量以及氧化态等信息。

2. 扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种常用的表面形貌分析工具，它能够通过电子束在样品表面的扫描来观察和记录样品的形貌和微观结构。

SEM可以提供高分辨率的显微镜图像，帮助研究者观察样品的微观形貌和表面结构，从而了解样品的表面形貌特征。

3. 傅里叶红外光谱（FTIR）傅里叶红外光谱是一种用来研究物质分子振动和化学键结构的技术。

该方法通过使用红外辐射照射样品，测量样品在红外区域的吸收光谱来进行分析。

通过不同波数处的峰值和谱带，可以确定样品中的化学基团和化学键类型，从而了解分子的结构和组成。

4. 原子力显微镜（AFM）原子力显微镜是一种用来研究样品表面形貌和微观结构的高分辨率显微镜。

它通过在样品表面扫描探针，测量探针与样品之间的相互作用力来生成和记录样品表面的形貌和结构图像。

AFM的分辨率可以达到亚纳米级别，能够观察到样品表面的原子和分子级别的细节。

5. 表面增强拉曼光谱（SERS）表面增强拉曼光谱是一种用来研究分子振动和化学键信息的技术。

它利用金属纳米颗粒或表面纳米结构的电磁增强效应，使样品的拉曼散射信号被放大，从而提高了拉曼光谱的灵敏度。

SERS可以用于检测极低浓度的分子，并提供有关分子结构和组成的信息。

6. 电化学阻抗谱（EIS）电化学阻抗谱是一种研究电极和界面电化学特性的技术。

通过在电位或频率范围内测量电极上的电荷传递和电荷分布的变化，可以获得电化学阻抗谱图像。

原子力显微镜的操作与应用

原子力显微镜的操作与应用原子力显微镜（AFM）是一种通过探针扫描样品表面，以纳米分辨率观察表面形貌、力学性质和表面相互作用的测量工具。

作为一种新型的表面分析技术，AFM已经在材料科学、生物医药、化学能源等领域得到广泛应用。

本文将介绍AFM的操作原理、样品准备、扫描模式、数据分析以及其在材料科学、生物医药和化学能源中的应用。

1. 操作原理AFM的扫描探针是一个非常尖锐的针，属于微型机械系统（MEMS）的一种。

在扫描过程中，探针靠近样品表面，通过微弯度反馈机制控制探针与样品表面的距离。

探针探测到位移距离，反馈到一个像扫描控制器的正反馈回路中，使探针头的位置保持在样品表面的一定距离。

探针头靠近样品表面，会产生拉伸或压缩力，使探针头的位置发生变化。

通过测量这种力，可以计算出样品表面形貌和力学性质。

2. 样品准备在对样品进行扫描之前，需要将样品制备好。

AFM适用于实验室材料样品和生物样品。

在材料制备上，通常需要将样品剪裁成小块，使用研磨机或抛光机对样品表面平滑处理，使样品表面达到平整光滑的状态。

在生物样品制备上，则需要使用化学、生物学方法或者组织切片技术获得样品。

3. 扫描模式AFM有多种工作模式，如接触模式、非接触模式、振荡模式、磁力显微镜模式等。

在接触模式下，探针头与样品表面接触，通过扫描样品表面获得样品形貌。

非接触模式下，探针头悬浮在样品表面上，通过调整与样品表面的距离来获取样品的表面形貌。

振荡模式下探针头震动，测量样品的质量和弹性性质。

磁力显微镜模式下，则利用样品表面局部的磁场，通过探测磁场的变化，来观察样品表面物理特性。

4. 数据分析扫描得到的数据需要进行分析处理。

一般常用的分析手段有图像处理和草图处理。

图像处理包括基线校正、噪声滤波、平滑滤波、粗糙度分析、晶体结构等，可用于减少噪声和消除不确定性。

草图处理则可以进行材料性质计算、力学力学分析、电子结构分析、表面反应等。

利用这些分析手段，可以对得到的图像进行处理，从而获得更加精确和准确的结果。

原子力显微镜在腐蚀电化学中的应用

黔南民族师范学院学报２００８年第６期
原子力显微镜在腐蚀电化学中的应用
柏任流，周静
（南民族师范学院化学与化工系，州都匀５８０）黔贵５００
摘
意义。
要：介绍原子力显微镜发展的历史，述了原子力显微镜工作的原理、评操作模式以及在电化学腐蚀中的应用和
关键词：原子力显微镜；悬臂；微针尖；腐蚀电化学
中图分类号：６７０５文献标识码：Ａ文章编号：６７— ３８２０）６— ０５— ４１４２９（０８００５０
ＡｐｐｉａｉｎｆＡｔｍｉｒｅＭｉｒｓｏｎｅｅｔｏｃｍｉａｌｃｒｏｉｎｌｃｔｏｏｏｃＦｏｃｃｏｃｐｙｉｌｃｒｈｅｃｏｒｓｏ
ＡｂｔａｔＴｅｐｐｒｉｈｅｌｎｒｄｃｄｔｅｄｖｌｐｄｈｓｏｙｏｔｍｉｏｃｃｏｏｅ，ａｄｃｍｍｅｔｒｎｉｌｆｗｒｎｐｒｔｒｓｒｃ：ｈａｅｓｃｉｆｉｔｕｅｈｅｅｏｅｉｒｆａｏｃｆｒｅｍｉｒｓｐｙｏｔｃｎｏｎｅｐｉｃｐｅｏｏｋａｄｏｅａｏｄｓｈｍｅｏｔｍｉｒｅｍｉｒｓｏｅａｌａｐｉａｉｎａｄｐｒｓｎｅｅｔｃｅｃｌｃｒｏｉｎ．ｃｅｆａｏｃｆｃｃｏｃｐ８ｗｅｌｐｌｔｕｐｏｅｉｌｃｒｈｍｉａｏｒｓｏｏｃｏｎｏＫｅｒｓ：ｏｃｆｒｅｍｉｒｓｏｅ；ｃｎｉｖｒｉｙｗｏｄＡｔｍｉｃｃｃｐｏｏａｔｅｅ；ｔｌｐ；ｅｅｔｏｈｍｉａｏｒｓｏｌｃｒｃｅｃｃｒｏｉｎｌ

原子力显微镜在有机化学研究中的应用

原子力显微镜在有机化学研究中的应用随着科技的不断进步，原子力显微镜（Atomic Force Microscope, AFM）在有机化学研究中的应用也越来越广泛。

原子力显微镜是一种基于原子力的显微技术，通过探针与样品表面的相互作用，可以实现对样品表面的高分辨率成像，同时还能够进行力谱分析、力距谱分析等多种表征手段。

本文将探讨原子力显微镜在有机化学研究中的应用，并从不同角度分析其优势和局限性。

首先，原子力显微镜在有机化学研究中的一个重要应用是对有机分子的表面形貌进行观察和分析。

有机分子的形貌对其性质和功能有着重要影响，因此对有机分子的表面形貌进行研究具有重要意义。

原子力显微镜通过扫描探针在样品表面上的移动，可以获得高分辨率的表面形貌图像。

这种高分辨率的成像能力使得原子力显微镜成为观察有机分子表面形貌的理想工具。

通过原子力显微镜的成像技术，研究者可以观察到有机分子的形貌细节，如分子链的排列方式、分子间的相互作用等信息，从而深入了解有机分子的结构和性质。

其次，原子力显微镜还可以用于对有机分子的力学性质进行研究。

有机分子的力学性质对其在材料科学、生物医学等领域的应用具有重要意义。

原子力显微镜可以通过探针与样品表面的相互作用力来测量样品的力学性质。

例如，可以通过测量样品的弹性模量来评估其弹性性能，或者通过测量样品的摩擦力来研究其表面摩擦性质。

这些力学性质的研究有助于深入理解有机分子的力学行为，并为材料设计和性能优化提供指导。

此外，原子力显微镜还可以用于对有机分子的电学性质进行研究。

有机分子的电学性质对其在电子器件、光电材料等领域的应用具有重要意义。

原子力显微镜可以通过探针与样品表面的电荷相互作用来测量样品的电学性质。

例如，可以通过测量样品的电导率来评估其导电性能，或者通过测量样品的电容来研究其电介质性质。

这些电学性质的研究有助于深入理解有机分子的电子行为，并为电子器件的设计和优化提供指导。

然而，尽管原子力显微镜在有机化学研究中具有许多优势，但也存在一些局限性。

原子力显微镜的应用

1.引言随着人类科研的不断发展, 纳米尺度上物质的结构、相互作用以及一些特殊的现象等越来越受到关注, 所以各种研究方法和仪器手段也应运而生。

原子力显微镜（Atomic Force Microscope，简称AFM）利用其微悬臂上尖细探针与样品的原子之间的作用力，从而达到检测的目的。

其具有原子级的分辨率[1]。

由于原子力显微镜既可以观察导体，也可以观察非导体，从而弥补了扫描隧道显微镜的不能观察非导体的不足。

图1 原子力显微镜原子力显微镜的原理及其在材料科学上的应用摘要本文介绍了原子力显微镜的发展过程、探测原理等方面，从原子力显微镜对于材料表面形貌分析，粉体材料分析，纳米材料分析等方面，综述了原子力显微镜技术在材料科学学方面的应用，并展望原子力显微镜在未来的发展关键词原子力显微镜工作模式特点表面形貌AbstractThis article provide information of AFM(Atomic Force Microscope),about the development,the principle, from AFM on analyzing surface of material ,dusty material and nanometer size material. And look into the future of AFMKey wordAFM working model characteristic surface2.仪器工作原理AFM通常由氮化硼作为一个灵敏的弹性微悬臂，在其尖端有一个用来在样品表面上扫描的很尖细的探针。

假设有两个原子，一个是在微悬臂的探针尖端，另一个是在样品的表面，它们之间的作用力会随着距离的变化而变化。

当原子和原子很接近时，彼此的电子云排斥力作用会大于原子核与电子云之间的吸引作用，其合力表现为排斥作用。

反之，若两原子分开到一定距离时，其电子云的排斥作用小于彼此原子核与电子云之间的吸引力作用，故其合力表现为吸引作用。

电子显微镜和原子力显微镜

电子显微镜和原子力显微镜是现代科技领域的两个重要成果。

它们在原子级别的物体探测方面发挥了重要作用，为科学家探索和认识新材料、生物、化学和物理学提供了强有力的工具。

本文将介绍的工作原理、优缺点以及在科学发展中的应用。

一、电子显微镜电子显微镜（electron microscope）是一种利用电子束成像的显微镜。

它的工作原理是将电子束聚焦在一个物体上，通过物质与电子发生相互作用，产生散射和吸收，然后将反射电子信号转换成图像显示出来。

电子显微镜分为透射电子显微镜和扫描电子显微镜两种类型。

透射电子显微镜（transmission electron microscope，TEM）适用于研究纳米和分子级别的物质结构。

它的分辨率可以达到Å级别，可以看到原子层面上的结构。

透射电子显微镜的缺点是需要样品切片，并且操作和维护成本较高。

扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）适用于研究表面形貌和构造。

它可以通过扫描电子束扫描样品表面，得到表面形貌的图像。

扫描电子显微镜的分辨率约为几纳米到十几纳米，比透射电子显微镜低一些。

扫描电子显微镜不需要样品切片，操作维护相对便宜。

电子显微镜在材料科学、生物学、纳米技术、化学等领域都有广泛的应用。

它可以用来观察材料的微观结构、研究细胞和分子结构、分析材料成分和颗粒大小等。

二、原子力显微镜原子力显微镜（atomic force microscope，AFM）是一种利用原子力成像的显微镜。

它的工作原理是利用探针扫描样品表面，探针尖端会产生原子力，这个力与样品表面的形态密切相关，被探测器检测到后被转化为图像。

原子力显微镜的分辨率可达到分子和原子级别，比透射电子显微镜高。

原子力显微镜有两种类型，即接触式原子力显微镜和无接触式原子力显微镜。

接触式原子力显微镜适用于测量比较硬的材料，如金属和半导体。

无接触式原子力显微镜适用于测量比较柔软和薄的材料，如生物大分子和薄膜。

原子力显微镜图像处理与分析算法研究

原子力显微镜图像处理与分析算法研究一、研究背景原子力显微镜是一种基于扫描探针的高分辨率成像技术，其分辨率可以达到亚埃级别。

由于原子力显微镜分辨率高、能够直观地观察物体表面的三维形貌、表面缺陷、表面化学成分等特点，被广泛应用于材料科学、纳米技术、化学、生物医学等领域。

然而，由于原子力显微镜图像的高噪声、扰动、干扰等问题，如何利用计算机算法有效地处理和分析原子力显微镜的图像数据，成为当今原子力显微镜研究的热门问题之一。

二、图像处理和分析算法1. 图像预处理原子力显微镜图像预处理是指在分析之前对图像进行处理，以改善其质量、降低噪声、增强质量等。

常用的处理技术包括图像平滑化、背景去除、噪声滤波等。

其中，背景去除是为了消除实验环境和设备背景对成像的影响，常用的方法包括多项式拟合、FFT低通滤波等。

2. 特征提取原子力显微镜图像的特征包括表面拓扑、高度信息、粒度分布等，因此需要对图像进行特征提取，以便于后续分析处理。

常用的方法包括阈值分割、边缘检测、形态学操作等。

3. 数学分析数学分析是对图像特征的定量化描述，主要包括图像峰值、曲率、斜率等。

通过数值计算和统计分析，可以得到原子力显微镜图像的物理信息，比如表面形貌、晶界分布、结晶轴方向等。

4. 图像匹配对原子力显微镜图像进行匹配，可以明确物体形貌和尺寸的变化。

常用的图像匹配技术包括缩放不变特征、基于局部描述的匹配方法等。

三、图像处理和分析算法应用1. 材料科学原子力显微镜图像处理和分析算法在材料科学中广泛应用，主要涉及到材料表面结构分析、材料强度测试和表面机械性能等。

例如，基于软件的原子力显微镜图像处理算法可以有效地提取材料表面到层间距离、材料表面和颗粒尺寸等信息。

2. 纳米技术原子力显微镜图像处理和分析算法在纳米技术中也有广泛应用，比如纳米颗粒计量、纳米材料表面形貌分析、磁性颗粒的测量等。

基于纳米颗粒和材料的原生特征，可以对纳米材料进行非侵入式分析、评估和控制。

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高分子材料研究方法姓名：管明章专业：材料学学号：200804054原子力显微镜的原理及其在化学里的应用扫描隧道显微镜(STM)能在多种实验环境下高分辨地实时观察导体和半导体的表面结构，提供了许多其他表面分析技术不能提供的新信息。

但是STM只能直接观察导体和半导体的表面结构，对于非导体材料往往采取覆盖导电膜的方法进行间接观察，而导电膜的存在往往掩盖了表面结构的细节，而且即使是导电材料，STM观察到的是对应于表面费米能级处的态密度，当表面存在非单一电子态时，STM得到的是表面形貌和表面电子性质的综合结果。

1986年Binnig等发明了第一台AFM[1]弥补了STM的不足。

它不仅能给出样品的表面形貌，而且可得到样品表面在垂直方向的绝对高度。

1 原理[1,2]原子力显微镜是利用检测样品表面与细微的探针尖端之间的相互作用力（原子力）测出表面的形貌。

探针尖端在小的轫性的悬臂上，当探针接触到样品表面时，产生的相互作用，以悬臂偏转形式检测。

样品表面与探针之间的距离小于3－4nm，以及在它们之间检测到的作用力，小于10-8N。

激光二极管的光线聚焦在悬臂的背面上。

当悬臂在力的作用下弯曲时，反射光产生偏转，使用位敏光电检测器偏转角。

然后通过计算机对采集到的数据进行处理，从而得到样品表面的三维图象。

完整的悬臂探针，置放于在受压电扫描器控制的样品表面，在三个方向上以精度水平0.1nm或更小的步宽进行扫描。

一般，当在样品表面详细扫绘（XY轴）时，悬臂的位移反馈控制的Z轴作用下保存固定不变。

以对扫描反应是反馈的Z 轴值被输入计算机处理，得出样品表面的观察图象（3D图象）。

图1 AFM的组成部分示意图AFM的组成部分示意图见图1。

A:样品；B:AFM探针尖；C:探测器；D:微悬臂；E:调制压电陶瓷；F:氟橡胶；G: 压电晶体管；H: STM反馈；I:基架(铝)。

AFM必须具备以下要素：在弹性常数很小的悬臂上镶有非常尖锐的探针，具有低的弹性常数、高的力学共振频率、高的横向刚性、短的悬臂长度；探测悬臂能上下弯曲；监测和控制悬臂弯曲的反馈系统；机械扫描系统（主要是压电晶体管）是AFM最为关键的部件，是所得扫描信息的准确性与精确性的控制因素，它通过移动使样品相对探针作垂直方向的精密移动，以得到清晰图象；将所测数据转化图象的显示系统。

一台具有标准扫描头(25μm)的AFM(如美国Burleigh公司Metris-2000AFM)提供的扫描图像，其位置精度X、Y为15埃，Z为2埃，图像分辨率X、Y小于150埃，Z小于10埃。

2 应用1990年Rugar等[3]介绍了AFM产生的背景、原理及早期的应用，并对其未来前景进行了极为乐观的展望。

此后，有关AFM在大分子结构、生物工程、细胞学以及蛋白质晶体的研究中获得广泛应用。

2.1 无机材料的表面形貌目前应用AFM已经获得的许多无机材料的原子级分辨图象。

利用AFM，Binnig 等[4]研究石墨表面并获得2.5埃分辨率的图象；LiF(001)[5]和NaCl(001)[6]表面AFM成象，并将结果与氦散射的结果进行了比较；Albrecht等[7]进行二氮化硼、二硫化钼和石墨成像并研究了低质量力敏悬臂的构造过程。

Manne等[8,9]用AFM研究了云母上外延膜中的金原子，获得的晶格间距3.0±0.3埃与STM法在空气和真空中得到的结果相同。

对AFM而言，即使样品表面、尖端和悬臂都浸没在水中原子图象依然可见，从而使金属电极在原子分辨水平上的电化学研究成为可能。

进而AFM用于研究在金上铜的电化学沉积，观察了从Au(Ⅱ)表面到大量铜沉积的电化学过程，铜被剥离至低电位沉积单层直到回至裸露金表面。

在不同的电解质溶液中低电位沉积单层结构不同，在高氯酸电解液中紧密堆积间隔0.29±0.02nm，而在硫酸盐电解液中松散堆积间隔0.49±0.02nm。

随铜沉积层的增厚，两种电解液中的铜原子趋向堆积间隔0.26±0.02nm。

另外，在铜溶解中出现台阶模式，一个区域是铜单层，另一个区域是金单层，铜单层晶格对金单层晶格有300的旋转。

Schwartz等[10]通过研究AFM图象证实十八烷基三氯硅烷在云母片上晶核离析形成自组装单层。

模拟计算表明，分形结构比二维扩散聚集模型好得多。

随着硅烷覆盖率的增加，生长区域的分数维数由1.6延伸到1.8。

Mate[11]等用AFM研究厚度小于20埃的全氯代聚醚的液膜并测定其厚度和AFM顶的弯月液气界面图象。

横向1000埃的分辨证明AFM研究液膜的独特能力。

另外观察到液膜厚度小于300埃的均一分布和大于300埃时表面缓慢反润湿；通过弯月半径的测量能推测出液膜的膨胀压。

Marti等[12]研究了n-(2-氨基)-10,12-二十三碳二炔氨的聚合单层，指出平行的分子列间有0.5nm的间隙，获得图象施加的力(10-8N)对聚合物排列(strands)没有明显影响。

Weisenhorn等[13]用AFM观察了中性分子和离子在沸石表面的吸附。

利用稀释叔丁基氯化铵为介质获得斜蒸沸石的直接观测，叔丁基氯化铵中性分子在其上规则排列而叔丁基铵离子成簇排列。

同时发现当AFM的尖端施以足够大的力时，叔丁基铵离子在沸石表面重排，这种分子可控性给生物传感器等技术上提出新的应用。

在此方面国内学者也已经做出了一些有益的尝试。

杨志刚等[14]首次采用AFM 观察Cu-Zn-Al合金中的马氏体和贝氏体浮突的三维真实形貌，测量了马氏体和贝氏体的浮突切变角和高度。

结果表明马氏体浮突的切变角和相变表象理论符合较好，而贝氏体浮突切变角远远小于马氏体，不符合相变表象理论，并认为贝氏体浮突是亚单元浮突造成的浮突群，证实了Cu-Zn-Al合金中的贝氏体亚单元的客观存在。

吉元等[15]在铝液中直接通入氧气，生成的Al2O3颗粒均匀分布在铝液中制造Al/Al2O3颗粒复合材料，样品在只抛光不腐蚀条件下借助AFM观察三维形貌并测量颗粒的尺寸从而证明了新技术的可行性。

白春礼等[16]利用AFM研究了中介相碳小球及其在1000℃和2800℃下碳化和石墨化产物0.5μm以下颗粒的大小、形貌和结构变化，获得非常清晰的AFM纳米级单个颗粒形貌图。

2.2 生物大分子的有序结构Hansma等[17]综合评述并比较了STM和AFM在生物技术中的应用。

Radmacher 等[18]综合评述了AFM在有机样品从分子分辨有机薄膜到活的细胞应用，讨论了图象形成机理，介绍了新的成象模式，并且观察了Langmuir-Blodgett膜。

AZUMIR等[19]用AFM观察了人造表面活性剂气泡、类囊体细胞膜及大肠杆菌整个细胞，证明AFM可以用于直接观察感兴趣的生物学分子集合体。

Hansma等[20]在云母上获得正丙醇中的DNA质体的可重现图象，特别尖锐的AFM针尖给出了DNA的纳米级可重现图象。

在选择的位置上通过增强AFM针尖的力，质体能在丙醇中被剖析。

Hoh等[21]研究了磷酸缓冲硅烷中肝状缝连接的结构，获得厚度为14.4nm，接近电子显微镜的报道。

加力于AFM的尖端，缝连接的顶膜被剖取，使低膜的细胞外区域得以露出。

这种“力剖析”作用于胰酶消化和戊二酸醛固定的样品上时，呈现出9.1nm中心距的缝连接的半通道六角阵列。

Drake等[22]研究聚氨基丙酸，显示了AFM在揭示生物和药物分子结构中的重要作用，研究了的血凝块的基本组成――纤维素聚合物图象，显示了AFM在研究实时生物过程中微妙细节的能力。

Chi等[23]研究Langmuir-Blolgett膜的区域结构，在30－200nm范围内获得的图象与荧光显微镜图象相似，而在硬脂酸区域内较好结构(<1mm)用通常显微技术难以实现。

AFM发现液态凝聚相区的弹性性能与液态膨胀相区观察的晶体相匹配，区域内微小软残余物亦可被探测到，痕量荧光染料对于单分子层微观形态学的影响能在传递膜上探测。

汪新文等[24]采用AFM研究了扫描针尖对λ—DNA/Hind Ⅲ变性样品成象的影响，发现商用AFM针尖对那些与基底结合疏散短片段DNA分子存在搬移和切割作用，在不同扫描范围影响程度不同，且针尖对DNA链的破坏程度亦与扫描时间长短有关。

2.3 液晶分子的取向AFM在液晶方面的应用主要集中于取向剂的研究。

Zhu等[25]观察了聚酰亚氨从微米到纳米范围内，由于摩擦造成的定向刮痕及其微观结构，并在纳米级范围上观察定向聚酰亚氨聚集体，在此基础上讨论了基于此膜的液晶取向剂。

Kim等[26]观察到未摩擦的聚酰亚氨膜包括不同大小的随机分布的聚酰亚氨簇，摩擦后簇沿着长链取向，低摩擦强度下簇链间隔100nm，强度增加则间隔增大。

为了更好了解取向机理，Pidduck等[27]研究了聚合物表面形态对于摩擦条件的依赖性。

鉴定了由于摩擦造成的五种表面特征形态：单点缺陷；偶深刮痕(>5nm)；大量浅刮痕(<1nm)；纳米级表面岛(3-10nm高，数密度>109/cm2)；变更背景织构。

作为观察的特征，只有偶尔极深离轴刮痕明显影响水平LC取向，在微摩擦条件下观察的准周期特征指出，初始摩擦属于“粘－滑”机理，而且这种特征对纤维表面接触大小给出一种估计。

宣丽等[28]观测了附着在ITO玻璃上的取向剂聚乙烯醇膜的表面形貌，并与ITO玻璃及载玻片表面形貌进行了对比，结果表明只有重摩擦后的聚乙烯醇表面和载玻片表面出现摩擦沟痕。

表面摩擦后的各种材料基板作夹心式液晶盒，向列相液晶5CB(pentycyanoipeny)能定向排列，从而得出结论100nm的粗糙度不破坏5CB这种分子尺寸的液晶排列，分子尺寸的摩擦痕迹在排列中起关键作用，排列机理与表面分子结构无关。

AFM的发展历史并不长，在国内还处于起步阶段，在化学中的应用还不甚广泛，相信随着这方面研究工作的深化，它在化学领域中将会开拓出更多的应用，前景广阔。

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