探針顯微鏡技術(shù)及其應(yīng)用(已修改)
2025-05-11 07:39 本頁面
【正文】 第五章 掃描探針顯微鏡技術(shù)及其應(yīng)用 51 掃描探針顯微鏡的產(chǎn)生和歷史 52 掃描探針顯微鏡的原理 53 掃描探針顯微鏡的特點與應(yīng)用 54 存在的問題及其展望 55 總結(jié) 參考文獻 掃描探針顯微鏡的產(chǎn)生和歷史 ?掃描探針顯微鏡產(chǎn)生的必然性 1 表面結(jié)構(gòu)分析儀器的局限性 1933年 電子顯微鏡 Ruska Knoll 透射電子顯微鏡 掃描電子顯微鏡 場電子顯微鏡 場離子顯微鏡 低能電子衍射 光電子能譜 電子探針 掃描探針顯微鏡的產(chǎn)生和歷史 低能電子衍射和 X射線衍射 光學顯微鏡 和 掃描電子顯微鏡 高分辨透射電子顯微鏡 場電子顯微鏡 和 場離子顯微鏡 X射線光電子 能譜 樣品具有周期性結(jié)構(gòu) 不足分辨出表面原子 用于薄層樣品的體相和界面研究 只能探測在半徑小于 100nm的針 尖上的原子結(jié)構(gòu)和二維幾何性質(zhì)， 且制樣技術(shù)復雜 只能提供空間平均的電子結(jié)構(gòu)信息 掃描探針顯微鏡的產(chǎn)生和歷史 2 納米科技突飛猛進的發(fā)展 Dendrimerlike Gold Nanoparticle[3] Biomolecular Recognition on Vertically Aligned Carbon Nanofibers[1] εCo nanocrystals coated by a monolayer of poly(acrylic acid)blockpolystyrene [2] DNA Translocation in Inanic Nanotubes[4] DiameterDependent Growth Direction of Epitaxial Silicon Nanowires[5] 掃描探針顯微鏡的產(chǎn)生和歷史 掃描探針顯微鏡的產(chǎn)生 掃描隧道 顯微鏡 1982年 人類第一次能夠?qū)崟r地觀察單個原子在物質(zhì)表面的排列狀態(tài)和與表面電子行為有關(guān)的物理、化學性質(zhì)，在表面科學、材料科學、生命科學等領(lǐng)域的研究中有著重大的意義和廣闊的應(yīng)用前景，被國際科學界公認為八十年代世界十大科技成就之一。 Heinrich Rohrer 掃描探針顯微鏡的產(chǎn)生和歷史 掃描力顯微鏡（ SFM） 掃描近場光學顯微境（ SNOM） 彈道電子發(fā)射顯微鏡（ BEEM） 原子力顯微鏡（ AFM） 掃描隧道顯微鏡（ STM） 掃描探針顯微鏡 （ SPM） 掃描探針顯微鏡的產(chǎn)生和歷史 掃描探針顯微鏡的發(fā)展歷史 對于掃描探針顯微術(shù)的最初研究可以追溯到上個世紀２０年代。 1928年英國科學家 Synge提出了掃描探針近場光學顯微鏡的概念。他提出制造一個玻璃的針尖，在這個針尖的末端有一個極小的照相機的光圈，然后用這個針尖對待測樣品作一行行的掃描。他后來也提出了對樣品進行壓電式掃描的想法。但由于種種原因，他的工作沒有受到注意。 直到 1956年， O’Keefe重新研究了相同的想法。這次，O’Keefe研究了光在一個 100埃的狹逢中的傳播，指出了該技術(shù)有望達到 100埃的分辨率。但不幸的是，他斷言相關(guān)的技術(shù)還不成熟，實驗方面的工作還不具有可行性，因此他放棄了進一步的研究。 Baez之后用聲波的方法一一核實了這些概念。 1972年， Ash和 Nicholls兩人使用 3cm波長的微波輻射做成了世界上第一個近場高分辨率掃描顯微鏡。他們達到了 150微米的分辨率（波長的二百分之一） . 1981年 IBM的 和 Heinrich Rohrer制成了世界上第一臺掃描隧道顯微鏡，由此人類第一次獲得了原子尺度上的圖像。二人因此項工作獲得了諾貝爾獎。自此 SPM的發(fā)展日新月異。 掃描探針顯微鏡的原理 掃描探針顯微鏡的原理 當探針與樣品表面間距小到納米時，按照近代量子力學的觀點，由于探針尖端的原子和樣品表面的原子具有特殊的作用力，并且該作用力隨著距離的變化非常顯著。當探針在樣品表面來回掃描的過程中，順著
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