扫描探针显微镜的应用
根据扫描探针显微镜的种类及特性可以了解到它的应用范围十分广泛。可以研究材料表而的硬度、摩擦力、粘滞力、弹性等力学性能研究原子与分子形貌材料表面的形貌、粗糙度以及各种缺陷可以测量材料的电、磁特性以及热传导性特性可应用在生命科学方面还可以进行纳米测量、纳米刻蚀与加工。1：在有机薄膜材料方面的应用扫描随道显微镜与原子力显微镜都可以对样品的形貌进行表征可以观察到有机薄膜分子的排列情况但是扫描隧道显微镜需要样品制备在导电越底匕而有机薄膜自身并不导电当薄膜比较厚时会阻碍系统对隧道电流的探测。对于原子力显微镜则不存在这一限制有机薄膜可以制备在比较平的云母或硅片上而且同样可以获得较高分辨率的图像图1中所示的是在银基底上制备的四甲酸二酐单分子膜的原子力形貌图扫描时工作在非接触区域采用的是调频模式图像分辨率达到了分子级别。从分子尺寸的AFM形貌图上我们可以很清楚的观测到分子间距依此判断出有机薄膜的致密性。在大范围微米量级从整体上观察薄膜均匀性时原子力显微镜也比较方便。
图1四甲酸二酐单分子膜的原子力形貌图扫描范围30
mX30
m
由于有机薄膜的质地比较软因此在用接触模式扫描时会因侧向力过大对薄膜造成划伤因此常常采用轻敲模式进行扫描。但是我们常常需要通过接触模式
f下的力曲线测试对有机薄膜自身的一些力学特性先有一定的了解比如弹性、粘滞力等因为这些有机薄膜自身固有的特性也会影响到扫描成像之后在通过扫描过程中合理化相应的参数获得高质量的图像。2：DPN纳米加工技术Mirki
小组发明了一种成为“dippe
”的纳米加工技术图2AFM针尖被当作“笔”硫醇分子被当作“墨水”而基底被当作“纸”吸附在针尖上的硫醇分子借助于针尖和基底之间的水层被转移到基底上的特定区域。然而这种DPN存在一个明显的缺点就是只能把有机分子“写”在基底上而且保持所生成结构的长期稳定性是一个重要问题。
图2DPN操作示意图A和DPN所形成的ODT阵列的侧向力图B
f后来Li等发明了电化学AFM“dippe
”的纳米加工技术简称为EDPN针尖与基底间的水层被作为溶有金属盐的电化学池通过加以一定大小的直流电压让金属盐在该电化学池中被还原随后还原产物沉积到基底上图3和前者比较优越性在于一方面提高了结构的热稳定性和多样性另一方面是能够以更高的位置及形状可控性加工金属、半导体纳米结构。Be
jami
等把表面诱导的金属离子还原与DPN结r