原子力顯微鏡的用途和工作環(huán)境說明

時(shí)間：2023-3-20 閱讀：1803

原子力顯微鏡AFM是一種可用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。利用微懸臂感受和放大懸臂上尖細(xì)探針與受測樣品原子之間的作用力，從而達(dá)到檢測的目的，具有原子級(jí)的分辨率。

主要用途：

材料表面形貌的觀察和分析；

對(duì)生物細(xì)胞的表面形態(tài)觀察；

生物大分子的結(jié)構(gòu)及其他性質(zhì)的觀測研究；

生物分子間力譜曲線的觀測。

原子力顯微鏡受工作環(huán)境限制較少，它可以在超高真空、氣相、液相和電化學(xué)的環(huán)境下操作。

（1）真空環(huán)境：最早的掃描隧道顯微鏡（STA）研究是在超高真空下進(jìn)行操作的。后來，隨著AFM的出現(xiàn)，人們開始使用真空AFM研究固體表面。真空AFM避免了大氣中雜質(zhì)和水膜的干擾，但其操作較復(fù)雜。

（2）氣相環(huán)境：在氣相環(huán)境中，AFM操作比較容易，它是廣泛采用的一種工作環(huán)境。因AFM操作不受樣品導(dǎo)電性的限制，它可在空氣中研究任何固體表面，氣相環(huán)境中AFM多受樣品表面水膜干擾。

（3）液相環(huán)境：在液相環(huán)境中。AFM是把探針和樣品放在液池中工作，它可以在液相中研究樣品的形貌。液相中AFM消除了針尖和樣品之間的毛細(xì)現(xiàn)象，因此減少了針尖對(duì)樣品的總作用力，液相AFM的應(yīng)用十分廣闊，它包括生物體系、腐蝕或任一液固界面的研究。

（4）電化學(xué)環(huán)境：正如超高真空系統(tǒng)一樣，電化學(xué)系統(tǒng)為AFM提供了另一種控制環(huán)境，電化學(xué)AFM是在原有AFM基礎(chǔ)上添加了電解雙恒電位儀和相應(yīng)的應(yīng)用軟件，電化學(xué)AFM可以現(xiàn)場研究電極的性質(zhì)，包括化學(xué)和電化學(xué)過程誘導(dǎo)的吸附、腐蝕以及有機(jī)和物分子在電極表面的沉積和形態(tài)變化等。