龙源期刊网httpwwwqika
comc

扫描探针显微镜在纳米科技发展中的应用
作者：李尧来源：《科技创新与应用》2013年第10期
摘要：纳米科技无疑是时下科研和产业的热点。当物质尺度小到一定程度时，需要用量子力学取代经典力学的观点来描述它的行为。因此，我们的纳米材料往往能表现出完全不同于宏观世界的特性。在科技已经发展到一定程度的今天，纳米世界可以说是我们打开的另一扇大门，里面有无尽的瑰宝等着我们去发现和应用。伴随着纳米研究的深入，新的学科方向也应运而生，像纳米电子学、纳米生物学、纳米材料学等等。可以说我们的世界正走向纳米时代。关键词：扫描探针显微镜；纳米科技；发展纳米科技的发展离不开各种显微技术的出现，这其中最常见的莫过于大家所熟悉的光学显微镜。在此基础上，为了提高分辨率，人们又设计用电子束代替光子，出现了各种电子显微镜。扫描探针显微镜（Sca
i
gProbeMicroscope，简称SPM）是一类特殊的显微镜，它涵盖了扫描隧道显微镜（Sca
i
gTu
elli
gMicroscope，简称STM），原子力显微镜（AtomicForceMicroscope，简称AFM），以及在此基础上延伸出的一系列显微模式。顾名思义，这类显微镜是基于纳米探针与样品的作用来成像的。如果将我们熟知的光学显微方法比作是用眼睛看世界的话，那么SPM就是“盲人摸象”。探针就像是显微镜的“手”，触摸着纳米材料的表面，并将它“摸到”的世界告诉大家。SPM是目前世界上分辨率最高的显微镜，可以在实空间看到单个原子，这是其它显微方法所无法比拟的。同时，SPM直接给出的是三维的立体结果，比起大部分显微镜的二维成像来说，多了一个维度的信息。此外，SPM还具有成像环境多样，应用灵活等优点。这些特质使得SPM表征技术几乎渗透到了纳米科技的各个领域。与此同时，SPM自80年代发明以来，本身也在不断进步。目前已经发展出了几十种探测模式。这类独特的显微技术正伴随了纳米科技的发展，而展现出强大的生命力。扫描探针显微镜（BrukerGmbh，Fastsca
）扫描探针显微镜发展历史SPM的诞生于1981年，第一成员是扫描隧道显微镜（STM）。1981年，IBM实验室的Bi
i
g和Rohrer采用对探针和样品间的遂道电流的反馈控制，实现对样品表面轮廓的探测。STM所达到的效果是惊人的，Bi
i
g和Rohrer直接看到了硅表面的单个原子。STM作为扫描探针显微镜家族的第一个成员，为以后SPM的迅猛发展奠定了基础。而实现实空间原子成像也使STM成为目前分辨率最高的显微镜。Bi
i
g和Rohrer也因此获得了1986年诺贝尔物r