利用扫描隧道显微镜在溶液中直接观测过渡族金属硫属化合物

本文利用自制的溶液扫描隧道显微镜在溶液环境下直接观测到TiSe₂、MoTe₂和TaS₂样品的原子分辨率图像. 通过将单晶样品在溶液中直接解理,可以保护解理过的新鲜样品表面在几个小时内不会被严重污染. 利用自行搭建的溶液扫描隧道显微镜,首先观察到了TiSe₂活泼样品的原子分辨率图像,并观察到了TiSe₂表面所特有的点缺陷和三角形缺陷结构. 此外,还观察到了MoTe₂的原子分辨率超结构和TaS₂表面的电荷密度波结构. 结果表明：在室温、溶液环境下能更高效的研究过渡族金属硫属化合物等活泼样品的表面电子态结构,同样适用于溶液环境下的电催化和电化学研究.     

扫描隧道显微镜

 １９８２年,Ｂｉｎｎｉｎｇ和Ｒｏｈｒｅｒ研制成世界上第一台扫描隧道显微镜ＳＴＭ（ＳｃａｎｎｉｎｇＴｕｎｅｌｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）,是目前唯一具有原子级分辨率的实空间成像技术,当这两位科学家用ＳＴＭ观察到高序石墨表面原子的图像时,人们对微观世界的认识一下子从幻想和抽象的分析飞跃到对原子的直接观察和操纵．ＳＴＭ和其它的传统显微镜相比,光学显微镜、扫描电子显微镜的分辨率不够,而高分辨的透射电子显微镜虽然能够达到较高的分辨率,可它的制样异常麻烦,破坏了样品,而且在测量过程中离不开真空环境．ＳＴＭ因其可直接观察物体表面原子结构而不会对样品表面造成任何损伤.     

简单紧凑高刚性扫描隧道显微镜的研制（英文）

本文展示了一台自主研制的扫描隧道显微镜,它的主要特色是利用了一个内壁抛光的蓝宝石导向管作为扫描头的导轨,从而形成了较短的探针到样品的机械回路.该导向管里面是一个被弹簧片夹持的方形滑杆,而压电扫描头安装在该滑杆上使得扫描隧道显微镜本身结构比较简单、紧凑、刚性.同时蓝宝石良好的热导率又有利于提高显微镜的热稳定性.为了证明该扫描隧道显微镜的性能,本文给出了高质量的石墨原子分辨率图像.     

简单紧凑高刚性扫描隧道显微镜的研制

本文展示了一台自主研制的扫描隧道显微镜,它的主要特色是利用了一个内壁抛光的蓝宝石导向管作为扫描头的导轨,从而形成了较短的探针到样品的机械回路. 该导向管里面是一个被弹簧片夹持的方形滑杆,而压电扫描头安装在该滑杆上使得扫描隧道显微镜本身结构比较简单、紧凑、刚性. 同时蓝宝石良好的热导率又有利于提高显微镜的热稳定性. 为了证明该扫描隧道显微镜的性能,本文给出了高质量的石墨原子分辨率图像.     

铜箔上生长的六角氮化硼薄膜的扫描隧道显微镜研究

利用扫描隧道显微镜研究了采用化学气相沉积法在铜箔表面生长出的高质量的六角氮化硼薄膜. 大范围的扫描隧道显微镜图像显示出该薄膜具有原子级平整的表面, 而扫描隧道谱则显示, 扫描隧道显微镜图像反映出的是该薄膜样品的隧穿势垒空间分布. 极低偏压的扫描隧道显微镜图像呈现了氮化硼薄膜表面的六角蜂窝周期性原子排列, 而高偏压的扫描隧道显微镜图像则呈现出无序和有序排列区域共存的电子调制图案. 该调制图案并非源于氮化硼薄膜和铜箔衬底的面内晶格失配, 而极有可能来源于两者界面处的氢、硼和/或氮原子在铜箔表面的吸附所导致的隧穿势垒的局域空间分布.     

石墨单晶表面原子的扫描隧道显微象

扫描隧道显微镜(STM)是近几年发展起来的一种直接观察物质表面微观结构的仪器.利用量子隧道效应,将极细的金属针尖接近样品表面扫描,从而获得样品表面的三维图象,可以反映表面原子排列和原子形态.图1是我们设计制造的扫描隧道显微镜原理图.采用压电陶瓷管P作为x,y和z方向的三维扫描器件.管表面等分为相邻90°的四个电极,针尖T固定在其中的一个电极上.尖端曲率半径为100nm左右的金属针尖,可用化学腐蚀法制备.两对电极上施加扫描电压时,针尖便在垂直于管轴z的x-y方向扫描,而z方向的高低变化则由加在内管壁上的电     

原子力显微镜

1981年G.Binnig和 H.Rohrer研制了第一台扫描隧道效应显微镜(STM)[1].STM是利用样品表面和探针之间的隧道电流进行观测的.由于隧道电流对针端与样品之间的距离极端敏感,当针端在样品表面上扫描时,若样品表面结构有极小的起伏,就会使隧道电流有可观的变化,于是STM就可以通过反馈机构用压电元件控制针端运动,使隧道电流恒定,也就是使针端与样品表面之间的距离保持恒定,这样再用计算机处理针端的运动数据,就可以在荧光屏或绘图仪上显示出小到原子尺度的表面特征.不过STM要用电子隧道电流,因而不能直接用来检验绝缘体.1986年,G.Binnig等…     

自旋极化扫描隧道显微术

自旋极化扫描隧道显微术是一种新兴的表面自旋分辨技术，文章主要介绍了自旋极化的扫描隧道显微镜和扫描隧道谱实现表面自旋分辨的原理以及在各种磁性表面研究中的应用，采用自旋极化技术的扫描隧道显微镜可以测量表面磁结构，其空间分辨可以达到原子尺度，分辨率超过其他磁显微技术，而自旋极化扫描隧道谱不但可以分辨空间精细磁畴结构，而且能研究表面态的交换劈裂，文章作者还进一步提出了利用自旋极化扫描隧道显微镜实现自旋注入的设想。     

石墨原子STM图像的形变分析

在原子水平上,表面上的原子并不是具有明确边界的硬球.当扫描隧道显微镜的图像对应于表面原子形貌时,实际上是测量表面的态密度.因此要结合原子态而不仅仅从晶体结构出发解释得到的图像.由于噪声、温度漂移等干扰是不可避免的,在室温下获得的样品表面原子级图像经常会有形变.初步解释了漂移的来源,采用估算法对图像进行了修正,通过适当扩大扫描范围降低了温漂的影响.     

用扫描近场光学显微镜观察铁电畴

本文利用电畴的双折射随电畴的自发极化的取向而异的特性，采用反射式扫描近场光学显微镜，观察了铁电单晶的畴结构。横向分辨率约为50nm。对原有的Topometrix Aurora NSOM系统作了较大的改进。采用音叉（tunning fork）检测光纤探针与样品间的剪切力，取代了原有的光学法振动检测。对硫酸三甘氨酸[NH3CH2COOH）3．H2SO4）]（简称TGS）的观察说明，反工扫描近场光学显微镜，适合研究垂直b轴切割的TGS（010）面的自发极化。对这种180极化的多畴，可获得光学衬度较好电畴分布图像。与形貌图像相比，发现电畴与形貌无关。无论是新鲜解理的原子级光滑表面和表面水解的较为粗糙表面均可观察到分布较为均匀的电畴分布。     

扫描隧道显微镜

近几年来,利用在真空中金属表面隧道效应的原理来设计的扫描隧道显微镜(ScanningTunneling Microscopy,缩写为 STM),它真实、直观,且具有0.1nm量级的超高分辨率.由于它的分辨率低于元素晶体的晶格常数(一般<1nm),因此它是研究固体表面原子结构的理想实验手段之一.1983年用它首次在实时空间内观察到Si(111)表面7×7的大元胞[1],在科学界引起强烈的反响.STM的最新进展表明,它将在原子尺度范围内帮助人们揭示表面原子的运动规律,可广泛用于研究固体表面原子结构和外来原子在表面的吸附等问题,为探讨吸附、催化和腐铀等机理以及利用表面效应…     

基于脉冲电压STM的单原子识别预研究装置

建立起一套工作于真空环境下的基于脉冲电压扫描隧道显微镜(STM)的单原子识别预研究装置.该装王主要由脉冲发生器、真空系统和STM系统三部分组成,能够在5×10-5Pa的真空环境下进行快脉冲STM实验.利用此装置,进行了单个快脉冲诱导的石墨表面超大周期结构的脉冲实验以及脉冲偏压不破坏STM针尖和样品表面的阈值实验.     

原子力显微镜在分子细胞生物学研究中的应用

 1986年秉霖(G.Binning)等在扫描隧道显微镜的基础上发明了原子力显微镜(Atomicforcemicro-scope,AFM)。这种显微镜的放大倍数远远超过以往的任何显微镜,可以直接观察物质的分子和原子组成,这为微观世界的探索提供了理想的工具。AFM不仅可以以高分辨率表征样品表面形貌,分析研究与作用力相对应的各种表面性质,并可对样品的分子或原子进行纳米级力加工,也能对活的生命样品进行实时动态观测。这些特性使AFM在生命科学特别是在分子细胞生物学的研究中占据着独特的地位。一、AFM对细胞表面结构的研究AFM的样品制备简单,只需作一个渗涂片并在空气中干燥,且不需特殊的染色和固定;它的     

qPlus型原子力显微镜技术

扫描探针显微镜主要包括扫描隧道显微镜和原子力显微镜,其利用尖锐的针尖逐点扫描样品,可在原子和分子尺度上获取表面的形貌和丰富的物性,改变了人们对物质的研究范式和基础认知。近年来,qPlus型高品质因子力传感器的出现将扫描探针显微镜的分辨率和灵敏度推向了一个新的水平,为化学结构、电荷态、电子态、自旋态等多自由度的精密探测和操控提供了前所未有的机会。文章首先简要介绍原子力显微镜的发展历史和基本工作原理,然后重点描述qPlus型原子力显微镜技术的优势及其在单原子、单分子和低维材料体系中的应用,最后展望该技术的未来发展趋势和潜在应用。     

光子扫描隧道显微镜的研制与样品的显微成像技术

采用自行研制的光子扫描隧道显微镜的显微实验系统对多种样品进行了表面显微成像研究，获得了关于样品表面三维立体图像信息，通过多种图像处理手段对原始图像进行后期处理，得到了更具视觉效果，更为逼真的样品表面图像，为光子扫描隧道显微镜的广泛应用奠定了技术基础。     

扫描隧道显微镜和原子力显微镜

 在微观领域对物质进行观察和研究中,人们发明了各种显微镜。但是光学显微镜由于受到光的波长的限制而无法达到很高的分辨率,Ｘ射线衍射技术则要求观察样品必须是晶体,透射电镜则需要对观察样品进行超薄切片。所有这些要求使人们的观察受到了限制,因此人们开始研制更加先进的显微镜。１９８２年宾尼格、罗雷尔及其同事们成功地研制出世界上第一台扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）,导致了显微领域中的一场革命,并在它的基础上研制出一系列的扫描探针显微镜,如原子力显微镜、磁力显微镜和激光力显微镜等。ＳＴＭ的出现使人类第一次可以实时地观测单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理性质和化学性质。     

液相型原子力显微镜的研制及其应用

讨论了液相型原子力显微镜(AFM)的液相探头、液体池、图像扫描处理软件以及扫描与光电反馈控制电路系统.利用该液相型AFM分别进行了气相和液相环境中的样品表面形貌测量,给出了理想的图像结果.实验表明,该液相型AFM具有优良的液相扫描性能,同时保持了很高的图像分辨率、稳定性和重复性.     

扫描隧道显微术最新进展与原子搬迁

自从扫描隧道显微镜问世以来，已陆续发展了一系列新型扫描探针显微仪器，如原子力显微镜、磁力显微镜、摩擦力显微镜等等，这些显微仪器不仅能以极高分辨率研究样品表面的形貌和物理化学性质，而且最近几年还被成功地用于操纵单个的原子和分子，文章着重介绍了ＳＴＭ在这方面的进展情况。     

原子力显微术

德国的G.Binnig和瑞士的H.Rohrer研制成功能观察到物体表面原子象的具有超高分辨率的扫描隧道显微镜(scanning tunnelingmicroscope,简记为STM),并因此而获得了1986年诺贝尔奖金物理学奖.STM的出现,导致了许多用针尖在物体表面上扫描这种形式的,但具有不同“扫描探头”的显微镜的出现.原子力显微镜(atomic force　microscope,简记为AFM)就是这类新装置中的一种. G.Binnig 早在1985年就提出了原子力显微镜的设想.STM是用隧道电流来成象的.G.Binnig想到为什么不用力来成象呢?如果能用力来成象,会比用电流来成象更优越.因为它不仅能用…     

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.