原子力显微镜 ppt课件

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扫描隧道显微镜与原子力显微镜原理及应用介绍 ppt课件

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4.STM的应用
“看见”了以前所看不到的东西 STM具有惊人的分辨本领，水平分辨率小于0.1纳米，垂直分辨率小于0.001纳米。一般来讲，物体在固态下原子之间的距离在零点一到零点几个纳米之间。在扫描隧道显微镜下，导电物质表面的原子、分子状态清晰可见。
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4.STM的应用
在分子水平上构造电子学器件一般情况下金属和半导体材料具有正的电导，即流过材料的电流随着所施加的电压的增大而增加。但在单分子尺度下，由于量子能级与量子隧穿的作用会出现新的物理现象──负微分电导。中国科技大学的科学家仔细研究了基于C60分子的负微分电导现象。他们利用STM针尖将吸附在有机分子层表面的C60分子“捡起”，然后再把C60移到另一个C60分子上方。这时，在针尖与衬底上的C60分子之间加上电压并检测电流，他们获得了稳定的具有负微分电导效应的量子隧穿结构。这项工作通过对单分子操纵构筑了一种人工分子器件结构。这类分子器件一旦转化为产品，将可广泛的用于快速开关、震荡器和锁频电路等方面，这可以极大地提高电子元件的集成度和速度。
1990年，IBM公司的科学家展示了一项令世人震惊的成果，他们在金属镍表面用35个惰性气体原子组成“IBM”三个英文字母。
世界首例STM原子ppt课操件纵
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4.STM的应用
单分子化学反应已经成为现实单原子、单分子操纵在化学上是一个极具诱惑力且具有潜在应用 “选键化学”，可以对分子内的化学键进行选择性的加工。一个直观的例子是由Park等人完成的，他们将碘代苯分子吸附在Cu单晶表面的原子台阶处，再利用STM针尖将碘原子从分子中剥离出来，然后用STM针尖将两个苯活性基团结合到一起形成一个联苯分子，完成了一个完整的化学反应过程。

材料分析方法哈尔滨工业大学周玉原子力显微镜讲义PPT44页

材料分析方法哈尔滨工业大学周玉原子力显微镜讲义
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只在愚人的字典中找得到。--拿破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突破，不要嫉妒要欣赏，不要托延要积极，不要心动要行动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要素。(注意：传统观念认为勤奋和机会是成功的要素，但是经过统计学和成功人士的分析得出，乐观是成功的第三要素。
39、没有不老的誓言，没有不变的承诺，踏上旅途，义无反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识的人，决不会坚韧勤勉里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克

扫描隧道显微镜STM和原子力显微镜AFM分析技术132页PPT

扫描隧道显微镜STM和原子力显微镜 AFM分析技术
16、自己选择的路、跪着也要把它走完。 17、一般情况下)不想三年以后的事，只想现在的事。现在有成就，以后才能更辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须充满光明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的人只能引为烧身，只有真正勇敢的人才ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 所向披靡。
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利

原子力显微镜的原理及应用46页PPT

25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
原子力显微镜的原理及应用
16、人民应该为法律而战斗，就像为了城墙而战斗一样。 ——赫拉克利特 17、人类对于不公正的行为加以指责，并非因为他们愿意做出这种行为，而是惟恐自己会成为这种行为的牺牲者。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强者做什么事都横行霸道。— —奥维德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含义是财富。— —爱献生

扫描探针显微技术之二——原子力显微镜(AFM)技术PPT54页

扫描探针显微技术之二——原子力显微镜(AFM)技术
51、没有哪个社会可以制订一部永远适用的宪法，甚至一条永远适用的法律。 ——杰斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样一种的网，触犯法律的人，小的可以穿网而过，大的可以破网而出，只有中等的才会坠入网中。 ——申斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大夏，庇护着我们大家；它的每一块砖石都垒在另一块砖石上。 ——高尔斯华绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动

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对于AFM系统，同等清晰度下，扫描所得图像的分辨率越低，扫描的速度越快。对于某些应用，可以在大的视场中使用较低分辨率的快速扫描，观察样品表面的变化，然后对于感兴趣的部分进行高分辨率的慢速扫描。
慢速高分辨率扫描成像示出更多的细节
随着扫描速度的提升，图像的拉伸变形越来越严重
随着扫描速度的提升，图像的拉伸变形越来越严重，实际上当速度达到1．00s每幅时，扫描范围已经比1．59m要小。结果显示在2．00s 每幅时仍能保持较好的在大的视场中使用较低分辨率的快速扫描，观察样品表面的变化，然后对于感兴趣的部分进行高分辨率的慢速扫描的新方法，其应用将会越来越广泛。
1在材料科学方面，可以使用原子力显微镜对材料表面进行扫描，观察样品表面粗糙情况或波纹情况，为样品表面膜性能提供信息，且探针不会对样品表面造成损伤。
2在生物科学方面，原子力显微镜检测生物样品具有制备样品简单，样品无需特殊处理，能在多种环境中操作。因此，可以使用原子力显微镜对生物分子扫描成像，观察细胞的动态信息，还可以对生物分子进行纳米操作。
3原子力显微镜在膜科学中的应用
AFM出现前，电子显微镜是微电子学的标准研究工具，它的分辨率可以达到几个纳米量级。但是要求在样品表面涂覆金属并在真空中成象，三维分辩能力差，而且发射的高能电子可会损坏样品而造成偏差。尤其是对活性样品电子显微镜完全不能胜任。而AFM分辨率可以达到原子量级，且对操作环境和样品制备没有特殊的要求，其在膜技术中的应用自然就更为普遍和广泛。
自STM问世以来，人们一直期望着能够准确地表达出绝缘物质表面的真实形貌，而AFM就是专为满足这些需求而出现的。AFM的实用化标志着物质表面检测手段的重大革新，是微纳米检测发展史上又一里程碑。
原子力显微镜自问世以来，由于其测量精度较高，在纳米科学、材料、化工、生物等领域得到了广泛的应用。
2AFM技术在生物学研究中的应用
普通的电子显微镜对于生物膜的形成、发展、材料的表面特征和腐蚀形貌等不能很好表征。
AFM技术在生物学研究中的优点
1.AFM不仅能在分子级水平上观察试样，而且能量化材料的表面特征信息．
2.其破坏性较其它生物学常用技术(如电子显微镜)要小得多 3.AFM能在多种环境(包括空气、液体和真空)
原子力显微镜在膜科学中的应用
1988年AFM用于聚合膜的表面研究。较其它膜检测工具，AFM应用广泛，优势：可在大气和水溶液中研究膜的表面形态，精确测定其表面粗糙度及孔径分布，还可在电解质溶液中测定膜表面的电荷性质，实时测定膜表面与胶体颗粒之间的相互作用力。因此AFM已经成为膜科学技术发展和研究的基本手段.
本节分别对多孔氧化铝、二维光栅和金属玻璃进行了慢速高分辨率的扫描成像实验，成功获得样品表面微纳米结构图，实验结果表明该系统具有传统AFM分辨率高、重复性好等优良性能。
1多孔氧化铝的扫描成像
多孔氧化铝是一种受到广泛关注的纳米测量样品。它是一个很好的模板，可以用来制作纳米尺度的各种纳米器件，包括电子的、光电子和磁性的器件而且，它的纳米尺寸孔具有很大的长径比(长度和直径的比值)，这种有序微小的结构是天然形成的，很难用光刻实现。
本系统扫描多孔氧化铝所得图像如图所示.图像大小为400x400像素。右边为标注后多孔氧化铝的AFM三维立体图像。由图中可以看到，该多孔氧化铝样品的纳米孔径排列均匀有序，清晰有致。这里采用的是慢速扫描模式，获得图像的时间约在2分钟左右
2金属玻璃的扫描成像
金属玻璃的扫描成像结果如图，图像大小为 400×400像素。由图中可以看到，金属玻璃的起伏高度很小，只有几十纳米，表面粗糙度较低。
中运作，生物分子可在生理条件下直接成像，也可对活细胞进行实时动态观察
4.AM能对单个生物分子进行操纵，由原子力显微镜(AFM)获得的信息还能与其它的分析技术和显微镜技术互补．
用AFM观察DNA双螺旋结构
人体红血球和蓝藻
3光栅的纳米结构图像
我们对一维标准光栅进行了三种不同范围的扫描实验，在三幅图像中分别应该存在8，4，2 个光栅周期，正如我们在扫描图像中所见到的。实验结果表明本系统精确无误的良好性能。
快速成像
AFM能对样品进行快速扫描成像。传统AFM在快速扫描中会出现图像的拉伸，导致成像质量降低。经测试，对400X400像素的图像，扫描速度最快可以达到15行／秒。
Atomic Force Microscopy 原子力显微镜
原子力显微镜的应用
➢高分子材料 ➢生物学研究
➢膜科学
扫描隧道显微镜
扫描隧道显微镜的水平分辨率和垂直分辨率分别为0.04nm及0.01nm 除了能够观测样品表面单个原子结构外，STM
还能检测样品表面的扫描隧道谱，所以能够利用STM来研究样品的电子状态和化学结构。
3在信息领域，可利用原子力显微镜的探针进行纳米压痕，以实现高密度信息存储。利用探针在样品表面以轻敲形成表面的压痕，完成写入信息过程
4在制造领域，实现基于原子力显微镜的纳米刻蚀研究。在量子计算机方面，基于原子力五星级的操作技术可应用于离子阱、量子点操作的研究。
1高分子材料的高分辨率扫描成像实验
STM对工作环境的要求非常的低。STM可以适应的工作温度范围是其他显微技术都无法
企及的，低可以到绝对零度，高可以达到上千摄氏度。
原子力显微镜
AFM目前可以测量样品表面许多性质，最主要的应用是测试样品表面形貌。
AFM的应用领域远远超过STM，它不仅有和 STM相同的分辨率，还能完成绝缘物质在内各种样品的测试。当使用STM测定绝缘物质时，必须在样品表面镀一层导电薄膜，导电薄膜会使样品表面发生许多微细变化，这样会导致观察结果和样品表面的实际形状有一定的出入.