原子力顯微鏡經(jīng)過三十年的發(fā)展,技術(shù)趨于成熟
,在真空下可以達(dá)到“原子級(jí)”分辨率。但是在實(shí)際應(yīng)用中,絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境需要大氣環(huán)境甚至液體環(huán)境。這兩種環(huán)境下探針固有的低Q值使圖像分辨率急劇變差,甚至無法達(dá)到納米水平。SPM-8100FM真是為了解決此困境而生。運(yùn)用創(chuàng)新性的調(diào)頻技術(shù),SPM-8100FM突破了復(fù)雜環(huán)境影響分辨率的瓶頸,在液體環(huán)境下也能達(dá)到傳統(tǒng)原子力顯微鏡在真空中的分辨率1.在納米材料中的應(yīng)用
納米材料是原子力顯微鏡的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。作為具有納米級(jí)分辨率的觀察工具
觀察在大氣中解理的聚丁二炔結(jié)晶表面
上圖是在純凈水中對(duì)方解石表面結(jié)構(gòu)的原子級(jí)分辨率觀察
2.在高分子材料及薄膜類材料中的應(yīng)用
高分子材料及薄膜類材料往往比較柔軟
N
,N-雙(烷基)-萘二酰亞胺是個(gè)四環(huán)結(jié)構(gòu),在液體環(huán)境中觀察小區(qū)域的分子結(jié)構(gòu),可以清楚看到這種四環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)。3.生物高分子
在現(xiàn)有條件下,無法實(shí)現(xiàn)在生理環(huán)境下對(duì)生物高分子的高分辨掃描
。因?yàn)樯锔叻肿又挥性趪?yán)格的緩沖液環(huán)境中才有活性,如果進(jìn)行干燥處理,此類分子會(huì)發(fā)生變性從而失去活性。而在液體環(huán)境中,傳統(tǒng)的調(diào)幅模式受制于水的粘滯阻力導(dǎo)致的振動(dòng)質(zhì)量因子降低,無法實(shí)現(xiàn)高分辨成像。SPM-8100FM不受液體環(huán)境的影響,無疑為生物高分子在生理環(huán)境下的檢測(cè)提供了好的解決方案。
在生理環(huán)境下(PBS溶液)
,觀察DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。可以清晰地看到大溝小溝的區(qū)分。測(cè)量螺距為3.7nm,與理論值3.6nm幾乎完全吻合。
在一個(gè)螺距的兩條鏈上做剖面線
,可以的到堿基的分布,每條鏈上部的4個(gè)堿基清晰可見,證明該圖達(dá)到了分子基團(tuán)級(jí)別的分辨率。4.界面物理與界面化學(xué)
絕大多數(shù)反應(yīng)都需要分散體系
SPM-8100FM因?yàn)榫哂懈叩男盘?hào)靈敏度和反饋速度,因此可以獲取固液交界面及界面以上一段距離內(nèi)的勢(shì)能場(chǎng)分布
,并形成一張直觀的三維分布圖。利用此圖像,不僅可以得到界面不同高度的物質(zhì)分布,還可以與其他分析儀器一起,分析得到電荷作用,鍵的行成與斷裂等信息。對(duì)于分子自組裝、膠體化學(xué)、催化機(jī)理、化學(xué)鍵理論等的研究都有直接的促進(jìn)。
固液界面處液體的分層是物理化學(xué)理論中被廣為接受的認(rèn)識(shí)。但是一直沒有直接的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)給與驗(yàn)證
。SPM-8100FM因?yàn)榫哂懈叩膶?duì)作用力的分辨率,因此可以分辨這種液體分層現(xiàn)象。依據(jù)固體與液體的不同,分層一般為2-5層,總厚度在0.5nm以內(nèi)。這是原子力顯微鏡首次可以掃描液體,突破了只能針對(duì)固體表面測(cè)試的界限。依托SPM-8100FM好的分辨率和廣泛的應(yīng)用,相信該儀器會(huì)在眾多科研領(lǐng)域中占有一席之地
,為科學(xué)進(jìn)步技術(shù)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。