原子力显微镜在化学中的应用
原子力显微镜技术的新应用
原子力显微镜技术的新应用原子力显微镜（AFM）技术是一种能够对物质的表面和微观结构进行高分辨率成像的工具。
最初，该技术被广泛用于物理学、化学、材料科学、生物学等领域，以研究材料的结构和性质，从而推动科学技术的发展。
随着该技术的不断发展，其应用范围也越来越广泛，在环境、医学、纳米科技等领域也得到了广泛的应用。
1. 环境保护原子力显微镜技术在环境保护方面的应用主要是在表面化学、颗粒物的形态和气溶胶的研究等方面。
例如，在空气质量监测中，原子力显微镜可以直接观察和记录气溶胶的粒子形态、粗糙度和表面形貌，这对于分析其来源、成分和污染程度等问题具有十分重要的意义。
2. 医学领域在医学领域中，原子力显微镜技术可以应用于生物分子的成像和测量，如蛋白质的分子结构、微生物的表面亲和性等问题。
此外，它还可以用于药物研发、药效评估等方面。
例如，利用原子力显微镜技术可以直接观察药物与细胞膜之间的相互作用，从而更准确地评估其效果。
3. 纳米科学原子力显微镜技术在纳米科学领域中是一种非常重要的手段。
利用原子力显微镜技术可以直接观察纳米级别的材料，并对其表面形貌、物理和化学性质等进行深入研究。
这对先进材料的设计和制备具有重要意义。
例如，将原子力显微镜技术应用于纳米级催化剂的设计和制备，可以提高其反应活性和选择性，并减少残留物的产生，从而提高产业效益。
4. 新能源原子力显微镜技术在新能源领域的应用也逐渐得到了重视。
例如，利用原子力显微镜技术可以对太阳能电池、燃料电池等材料进行分析，探究材料表面形貌、成分和结构等与能量转换效率之间的关系，从而进一步提高材料性能，推动新能源的发展。
5. 材料科学原子力显微镜技术在材料科学领域中的应用主要涉及材料表面结构的测量、薄膜的制备和研究等方面。
例如，原子力显微镜可以直接观测和记录不同材料的表面粗糙度、微观形貌和晶体结构等信息，从而提高材料的制备工艺和性能。
此外，原子力显微镜还可以用于材料失效的分析和研究，以便对材料的优化和改进进行指导。
化学实验中的常见表面分析方法
化学实验中的常见表面分析方法在化学实验中，为了研究和分析物质的性质和组成，常常需要进行表面分析。
表面分析是指通过对物质表面的性质和组分进行研究，以了解其物理和化学特性。
本文将介绍一些在化学实验中常见的表面分析方法。
1. X射线光电子能谱（XPS）X射线光电子能谱是一种常见的表面分析技术，它可以用来研究材料的元素组成、化学状态以及电子能级结构。
该方法通过利用高能X射线照射样品，并测量样品表面发射的光电子的能谱来分析。
通过分析光电子能谱，可以确定元素的种类、含量以及氧化态等信息。
2. 扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种常用的表面形貌分析工具，它能够通过电子束在样品表面的扫描来观察和记录样品的形貌和微观结构。
SEM可以提供高分辨率的显微镜图像，帮助研究者观察样品的微观形貌和表面结构，从而了解样品的表面形貌特征。
3. 傅里叶红外光谱（FTIR）傅里叶红外光谱是一种用来研究物质分子振动和化学键结构的技术。
该方法通过使用红外辐射照射样品，测量样品在红外区域的吸收光谱来进行分析。
通过不同波数处的峰值和谱带，可以确定样品中的化学基团和化学键类型，从而了解分子的结构和组成。
4. 原子力显微镜（AFM）原子力显微镜是一种用来研究样品表面形貌和微观结构的高分辨率显微镜。
它通过在样品表面扫描探针，测量探针与样品之间的相互作用力来生成和记录样品表面的形貌和结构图像。
AFM的分辨率可以达到亚纳米级别，能够观察到样品表面的原子和分子级别的细节。
5. 表面增强拉曼光谱（SERS）表面增强拉曼光谱是一种用来研究分子振动和化学键信息的技术。
它利用金属纳米颗粒或表面纳米结构的电磁增强效应，使样品的拉曼散射信号被放大，从而提高了拉曼光谱的灵敏度。
SERS可以用于检测极低浓度的分子，并提供有关分子结构和组成的信息。
6. 电化学阻抗谱（EIS）电化学阻抗谱是一种研究电极和界面电化学特性的技术。
通过在电位或频率范围内测量电极上的电荷传递和电荷分布的变化，可以获得电化学阻抗谱图像。
原子力显微镜的操作与应用
原子力显微镜的操作与应用原子力显微镜（AFM）是一种通过探针扫描样品表面，以纳米分辨率观察表面形貌、力学性质和表面相互作用的测量工具。
作为一种新型的表面分析技术，AFM已经在材料科学、生物医药、化学能源等领域得到广泛应用。
本文将介绍AFM的操作原理、样品准备、扫描模式、数据分析以及其在材料科学、生物医药和化学能源中的应用。
1. 操作原理AFM的扫描探针是一个非常尖锐的针，属于微型机械系统（MEMS）的一种。
在扫描过程中，探针靠近样品表面，通过微弯度反馈机制控制探针与样品表面的距离。
探针探测到位移距离，反馈到一个像扫描控制器的正反馈回路中，使探针头的位置保持在样品表面的一定距离。
探针头靠近样品表面，会产生拉伸或压缩力，使探针头的位置发生变化。
通过测量这种力，可以计算出样品表面形貌和力学性质。
2. 样品准备在对样品进行扫描之前，需要将样品制备好。
AFM适用于实验室材料样品和生物样品。
在材料制备上，通常需要将样品剪裁成小块，使用研磨机或抛光机对样品表面平滑处理，使样品表面达到平整光滑的状态。
在生物样品制备上，则需要使用化学、生物学方法或者组织切片技术获得样品。
3. 扫描模式AFM有多种工作模式，如接触模式、非接触模式、振荡模式、磁力显微镜模式等。
在接触模式下，探针头与样品表面接触，通过扫描样品表面获得样品形貌。
非接触模式下，探针头悬浮在样品表面上，通过调整与样品表面的距离来获取样品的表面形貌。
振荡模式下探针头震动，测量样品的质量和弹性性质。
磁力显微镜模式下，则利用样品表面局部的磁场，通过探测磁场的变化，来观察样品表面物理特性。
4. 数据分析扫描得到的数据需要进行分析处理。
一般常用的分析手段有图像处理和草图处理。
图像处理包括基线校正、噪声滤波、平滑滤波、粗糙度分析、晶体结构等，可用于减少噪声和消除不确定性。
草图处理则可以进行材料性质计算、力学力学分析、电子结构分析、表面反应等。
利用这些分析手段，可以对得到的图像进行处理，从而获得更加精确和准确的结果。
原子力显微镜在腐蚀电化学中的应用
原 子 力 显 微 镜在 腐 蚀 电化 学 中 的应 用
柏任流 ， 周 静
（ 南民族 师 范学 院 化 学 与化 工 系， 州 都 匀 ５８０ ） 黔 贵 ５００
摘
意义 。
要： 介绍原子力显微镜发展 的历史 ， 述 了原子力显微 镜 工作 的原理 、 评 操作模 式 以及在 电化 学腐蚀 中的应 用和
关键词 ： 原子力显微镜 ； 悬臂 ； 微 针尖 ； 腐蚀 电化 学
中图分类号 ： ６７ ０５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ７— ３ ８ ２ ０ ） ６— ０ ５— ４ １４ ２ ９ （ ０８ ０ ０ ５ ０
Ａｐｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｆＡｔ ｍｉ ｒ ｅ Ｍ ｉ ｒ ｓ ｏ ｎ ｅｅ ｔｏｃ ｍ ｉａｌｃ ｒ ｏ ｉ ｎ ｌｃ ｔｏ ｏ ｏ ｃ Ｆｏ ｃ ｃ ｏ ｃ ｐｙ ｉ ｌ ｃ ｒ ｈｅ ｃ ｏ ｒ ｓｏ
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原子力显微镜在有机化学研究中的应用
原子力显微镜在有机化学研究中的应用随着科技的不断进步，原子力显微镜（Atomic Force Microscope, AFM）在有机化学研究中的应用也越来越广泛。
原子力显微镜是一种基于原子力的显微技术，通过探针与样品表面的相互作用，可以实现对样品表面的高分辨率成像，同时还能够进行力谱分析、力距谱分析等多种表征手段。
本文将探讨原子力显微镜在有机化学研究中的应用，并从不同角度分析其优势和局限性。
首先，原子力显微镜在有机化学研究中的一个重要应用是对有机分子的表面形貌进行观察和分析。
有机分子的形貌对其性质和功能有着重要影响，因此对有机分子的表面形貌进行研究具有重要意义。
原子力显微镜通过扫描探针在样品表面上的移动，可以获得高分辨率的表面形貌图像。
这种高分辨率的成像能力使得原子力显微镜成为观察有机分子表面形貌的理想工具。
通过原子力显微镜的成像技术，研究者可以观察到有机分子的形貌细节，如分子链的排列方式、分子间的相互作用等信息，从而深入了解有机分子的结构和性质。
其次，原子力显微镜还可以用于对有机分子的力学性质进行研究。
有机分子的力学性质对其在材料科学、生物医学等领域的应用具有重要意义。
原子力显微镜可以通过探针与样品表面的相互作用力来测量样品的力学性质。
例如，可以通过测量样品的弹性模量来评估其弹性性能，或者通过测量样品的摩擦力来研究其表面摩擦性质。
这些力学性质的研究有助于深入理解有机分子的力学行为，并为材料设计和性能优化提供指导。
此外，原子力显微镜还可以用于对有机分子的电学性质进行研究。
有机分子的电学性质对其在电子器件、光电材料等领域的应用具有重要意义。
原子力显微镜可以通过探针与样品表面的电荷相互作用来测量样品的电学性质。
例如，可以通过测量样品的电导率来评估其导电性能，或者通过测量样品的电容来研究其电介质性质。
这些电学性质的研究有助于深入理解有机分子的电子行为，并为电子器件的设计和优化提供指导。
然而，尽管原子力显微镜在有机化学研究中具有许多优势，但也存在一些局限性。
原子力显微镜的应用
1.引言随着人类科研的不断发展, 纳米尺度上物质的结构、相互作用以及一些特殊的现象等越来越受到关注, 所以各种研究方法和仪器手段也应运而生。
原子力显微镜（Atomic Force Microscope，简称AFM）利用其微悬臂上尖细探针与样品的原子之间的作用力，从而达到检测的目的。
其具有原子级的分辨率[1]。
由于原子力显微镜既可以观察导体，也可以观察非导体，从而弥补了扫描隧道显微镜的不能观察非导体的不足。
图1 原子力显微镜原子力显微镜的原理及其在材料科学上的应用摘要本文介绍了原子力显微镜的发展过程、探测原理等方面，从原子力显微镜对于材料表面形貌分析，粉体材料分析，纳米材料分析等方面，综述了原子力显微镜技术在材料科学学方面的应用，并展望原子力显微镜在未来的发展关键词原子力显微镜工作模式特点表面形貌AbstractThis article provide information of AFM(Atomic Force Microscope),about the development,the principle, from AFM on analyzing surface of material ,dusty material and nanometer size material. And look into the future of AFMKey wordAFM working model characteristic surface2.仪器工作原理AFM通常由氮化硼作为一个灵敏的弹性微悬臂，在其尖端有一个用来在样品表面上扫描的很尖细的探针。
假设有两个原子，一个是在微悬臂的探针尖端，另一个是在样品的表面，它们之间的作用力会随着距离的变化而变化。
当原子和原子很接近时，彼此的电子云排斥力作用会大于原子核与电子云之间的吸引作用，其合力表现为排斥作用。
反之，若两原子分开到一定距离时，其电子云的排斥作用小于彼此原子核与电子云之间的吸引力作用，故其合力表现为吸引作用。
电子显微镜和原子力显微镜
电子显微镜和原子力显微镜是现代科技领域的两个重要成果。
它们在原子级别的物体探测方面发挥了重要作用，为科学家探索和认识新材料、生物、化学和物理学提供了强有力的工具。
本文将介绍的工作原理、优缺点以及在科学发展中的应用。
一、电子显微镜电子显微镜（electron microscope）是一种利用电子束成像的显微镜。
它的工作原理是将电子束聚焦在一个物体上，通过物质与电子发生相互作用，产生散射和吸收，然后将反射电子信号转换成图像显示出来。
电子显微镜分为透射电子显微镜和扫描电子显微镜两种类型。
透射电子显微镜（transmission electron microscope，TEM）适用于研究纳米和分子级别的物质结构。
它的分辨率可以达到Å级别，可以看到原子层面上的结构。
透射电子显微镜的缺点是需要样品切片，并且操作和维护成本较高。
扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）适用于研究表面形貌和构造。
它可以通过扫描电子束扫描样品表面，得到表面形貌的图像。
扫描电子显微镜的分辨率约为几纳米到十几纳米，比透射电子显微镜低一些。
扫描电子显微镜不需要样品切片，操作维护相对便宜。
电子显微镜在材料科学、生物学、纳米技术、化学等领域都有广泛的应用。
它可以用来观察材料的微观结构、研究细胞和分子结构、分析材料成分和颗粒大小等。
二、原子力显微镜原子力显微镜（atomic force microscope，AFM）是一种利用原子力成像的显微镜。
它的工作原理是利用探针扫描样品表面，探针尖端会产生原子力，这个力与样品表面的形态密切相关，被探测器检测到后被转化为图像。
原子力显微镜的分辨率可达到分子和原子级别，比透射电子显微镜高。
原子力显微镜有两种类型，即接触式原子力显微镜和无接触式原子力显微镜。
接触式原子力显微镜适用于测量比较硬的材料，如金属和半导体。
无接触式原子力显微镜适用于测量比较柔软和薄的材料，如生物大分子和薄膜。
原子力显微镜图像处理与分析算法研究
原子力显微镜图像处理与分析算法研究一、研究背景原子力显微镜是一种基于扫描探针的高分辨率成像技术，其分辨率可以达到亚埃级别。
由于原子力显微镜分辨率高、能够直观地观察物体表面的三维形貌、表面缺陷、表面化学成分等特点，被广泛应用于材料科学、纳米技术、化学、生物医学等领域。
然而，由于原子力显微镜图像的高噪声、扰动、干扰等问题，如何利用计算机算法有效地处理和分析原子力显微镜的图像数据，成为当今原子力显微镜研究的热门问题之一。
二、图像处理和分析算法1. 图像预处理原子力显微镜图像预处理是指在分析之前对图像进行处理，以改善其质量、降低噪声、增强质量等。
常用的处理技术包括图像平滑化、背景去除、噪声滤波等。
其中，背景去除是为了消除实验环境和设备背景对成像的影响，常用的方法包括多项式拟合、FFT低通滤波等。
2. 特征提取原子力显微镜图像的特征包括表面拓扑、高度信息、粒度分布等，因此需要对图像进行特征提取，以便于后续分析处理。
常用的方法包括阈值分割、边缘检测、形态学操作等。
3. 数学分析数学分析是对图像特征的定量化描述，主要包括图像峰值、曲率、斜率等。
通过数值计算和统计分析，可以得到原子力显微镜图像的物理信息，比如表面形貌、晶界分布、结晶轴方向等。
4. 图像匹配对原子力显微镜图像进行匹配，可以明确物体形貌和尺寸的变化。
常用的图像匹配技术包括缩放不变特征、基于局部描述的匹配方法等。
三、图像处理和分析算法应用1. 材料科学原子力显微镜图像处理和分析算法在材料科学中广泛应用，主要涉及到材料表面结构分析、材料强度测试和表面机械性能等。
例如，基于软件的原子力显微镜图像处理算法可以有效地提取材料表面到层间距离、材料表面和颗粒尺寸等信息。
2. 纳米技术原子力显微镜图像处理和分析算法在纳米技术中也有广泛应用，比如纳米颗粒计量、纳米材料表面形貌分析、磁性颗粒的测量等。
基于纳米颗粒和材料的原生特征，可以对纳米材料进行非侵入式分析、评估和控制。
化学物质的原子力显微镜
化学物质的原子力显微镜原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM）是一种能够获得材料表面拓扑结构信息的先进纳米分析仪器。
利用其高分辨率的成像能力，我们可以观察和研究化学物质的微观结构和性质。
本文将介绍原子力显微镜的工作原理、应用领域以及未来的发展趋势。
一、工作原理原子力显微镜是一种基于在原子尺度上感知力的技术。
其工作原理可以简单概括为通过探针与样品表面之间的相互作用来获取样品表面形貌信息。
其关键部件是一个高精度的微悬臂，类似一个弹簧，其尖端装配有一个纳米级的探针。
当探针靠近样品表面时，通过悬臂的微弯变化，可以感知到与样品表面的相互作用力。
通过记录探针与样品的相对位置变化，就可以重构出样品的表面形貌。
二、应用领域1. 材料科学研究：原子力显微镜可以帮助我们观察材料的晶格结构、表面形貌和纳米尺度下的力学性质。
这对于材料研究和新材料的开发具有重要意义。
2. 纳米电子学：原子力显微镜可以在纳米尺度上探测和调控器件的结构和性能。
这对于纳米电子器件的设计和制备具有重要的参考价值。
3. 生物医学领域：原子力显微镜可用于研究生物材料的表面形貌、细胞力学性质和蛋白质折叠状态。
这对于生物医学研究、药物开发和疾病诊断具有重要作用。
三、未来发展趋势1. 高速成像：目前，原子力显微镜的成像速度相对较慢，通常需要几分钟到几小时来获得一张高质量的成像图像。
未来的发展方向是提高成像速度，实现快速、实时的成像。
2. 多模式集成：当前的原子力显微镜通常只能提供一种成像模式，如接触模式或非接触模式。
未来的发展方向是实现多模式集成，使得同一台仪器能够提供多种不同的成像模式。
3. 原位测量：原子力显微镜通常是在大气环境下进行成像，而在许多应用领域，如材料科学和生物医学，所研究的样品往往需要在真空、高温或湿润等特殊环境下进行测量。
未来的发展方向是实现原位测量，使得原子力显微镜能够适应更多的实际应用需求。
结语原子力显微镜作为一种强大的纳米级成像工具，已经在许多领域展现出巨大的潜力。
如何使用化学技术进行微观结构观察和分析的方法
如何使用化学技术进行微观结构观察和分析的方法介绍化学技术在科学研究和工业领域发挥着重要的作用。
尤其在微观结构观察和分析领域，化学技术的应用为我们提供了许多强大的工具和方法。
本文将从几个方面介绍如何使用化学技术进行微观结构观察和分析的方法。
1.荧光标记技术荧光标记技术是一种常用的化学技术，它通过将目标物标记上荧光染料，使其在荧光显微镜下可见。
这种技术不仅可以用于细胞和生物分子的观察，还可以用于材料科学中的微观结构分析。
例如，研究者可以将染料添加到材料表面或材料的内部，通过观察荧光信号的分布和强度来了解材料的微观结构。
2.原子力显微镜（AFM）原子力显微镜是一种基于物体表面原子间相互作用的显微镜。
它通过感觉物体表面的微小力量变化，可以获得与物体表面形貌相关的信息。
使用AFM，我们可以观察到原子和分子级别的微观结构，例如材料的晶体形貌、表面粗糙度等。
此外，AFM还可以被用于进行力谱学、电导度测量以及局部化学分析等。
3.拉曼光谱技术拉曼光谱技术是一种通过测量被物质散射的光的频率变化来分析物质结构和化学组成的方法。
它利用了光在物质中的散射行为，通过观察散射光的强度和频率变化，可以得到关于物质分子振动、晶格结构以及固体材料的微观结构信息。
拉曼光谱技术广泛应用于材料科学、生物医学和环境分析等领域。
4.电子显微镜（SEM和TEM）电子显微镜是一种通过聚焦和扫描电子束来观察物体表面和内部结构的技术。
SEM（扫描电子显微镜）主要用于观察材料表面的形貌和微观结构，提供高分辨率的表面图像。
而TEM（透射电子显微镜）则可观察到材料的内部结构，例如晶体的晶格和缺陷。
这些电子显微镜技术在材料科学、生物医学和纳米技术等领域中发挥着重要作用。
5.X射线衍射技术X射线衍射技术是一种通过探测材料对入射X射线的散射模式来获得物质结构信息的方法。
通过测量散射角度和强度，我们可以推断出晶体的晶格结构、晶面间距以及晶体中原子的相对位置。
X射线衍射广泛应用于固体材料科学、矿物学以及生物大分子结构分析等领域。
化学中的材料表面形貌分析方法研究
化学中的材料表面形貌分析方法研究近年来，随着材料化学领域的不断发展，人们对于材料表面形貌分析方法的研究也越来越深入。
化学中的材料表面形貌分析，可以用于研究材料的纳米结构、表面形貌、晶体形貌等，可以为材料的设计与优化提供有效的依据。
一、扫描电子显微镜（SEM）分析法扫描电子显微镜（SEM）是一种利用电子束物理产生组织结构表面形貌图像的显微镜技术。
通过SEM可以快速地获得表面形貌图像，并可以实现高分辨率的表面形貌分析。
以金属材料为例，SEM可以获取金属表面的形貌、晶粒尺寸、晶界宽度、表面氧化物分布等信息。
此外，SEM还可以结合能谱分析（EDS）和电子组成分析（EBSD）等技术来对样品的元素成分和晶体结构进行分析。
二、原子力显微镜（AFM）分析法原子力显微镜（AFM）是一种用于观察样品表面的高分辨率显微镜技术。
AFM采用微悬臂探针对样品表面进行反弹，将探针的反弹量转化为图像，从而得到样品表面的形貌信息。
AFM可以实现高分辨率的表面形貌分析，对于纳米结构的样品甚至可以达到原子级别的分析。
与SEM不同的是，AFM的表面分析是无需真空环境和特殊条件的，因此在生物学、医学等领域的应用也非常广泛。
三、拉曼光谱分析法拉曼光谱是一种用于研究物质结构、成分和光谱特征的分析方法。
拉曼光谱利用激光来激发样品让其发生振动，进而通过分析样品发出的散射光谱来确定样品的结构、振动频率和类别等信息。
在化学中，拉曼光谱常用于鉴定物质的化学成分、分子结构和官能团等信息。
此外，在材料表面分析中，拉曼光谱可以用于表面包覆物的检测、纳米材料的结构分析和表面吸附分子的研究等方向。
四、X射线衍射（XRD）分析法X射线衍射（XRD）是一种用于分析材料结构和组分的方法。
XRD利用材料对X射线的衍射效应来分析其晶体结构，以此识别材料的种类、提取其结构和组分信息。
在材料表面形貌分析中，XRD常用于对薄膜和纳米结构的样品进行分析。
由于XRD可以识别出样品内部的晶体结构，因此可以用于研究样品的晶格形貌、纳米尺度的晶体缺陷、材料的晶体生长机制等问题。
原子力显微镜的应用
原子力显微镜的应用原子力显微镜（Atomic Force Microscopy，简称AFM）是一种用来观察固体表面的先进技术。
它可以对不同材料的形态、性质和结构进行高分辨率成像和力学探测。
AFM的工作原理是利用微小弹性探针对样品表面进行扫描，通过跟踪探针的运动获取局部表面形貌、力学性质等信息。
AFM是近年来材料科学、电子学、生物学等领域中应用最广泛的显微技术之一。
一、原子力显微镜的成像原理AFM可以实现非常高的空间分辨率，能够同时像普通显微镜和扫描电子显微镜（SEM）一样提供子纳米级别的图像分辨率和成像深度。
AFM从表现形式上可以分为离散或连续两种模式，离散模式是让探针接触到样品后再扫描，连续模式则是在扫描时始终保持探针与样品间的距离。
AFM的成像可以分为接触模式和非接触模式。
接触模式是探针接触到样品表面，以探头被物体挤压的形式感知样品表面形貌和机械性质。
非接触模式基本上可以看作探头不接触样品而仅从靠近表面处的力量来探测。
在实践中，大多数情况下使用非接触模式。
二、原子力显微镜在生物学领域中的应用AFM已经成为了生物分子和薄膜研究的杰出工具，也被广泛应用于分子识别和结构分析。
AFM成像可以直接观察生物大分子的结构，可用于研究蛋白质、DNA 等生物分子的结构及其性质。
AFM成像技术能清晰显示生物高分子的形态结构，不受飞行束流的限制，因此可以在生物学研究上更加轻松地获得高质量的图像。
此外，AFM还可以用于评估生物大分子的力学性质，包括生物大分子的弹性、硬度和黏滞性等。
常见的生物学应用包括：1. 评估生物大分子的拓扑形态：AFM成像可以清晰显示生物高分子的形态结构，包括蛋白质、DNA等。
这种成像可以用于研究生物大分子的结构及其性质，例如蛋白质的折叠状态、靶向与确定靶标分子、鉴定有机小分子与生物大分子的相互作用。
2. 测定细胞表面高度分布：AFM可以用于确定细胞表面的高度分布情况，从而能够实现对细胞表面进行3D成像。
原子力显微镜工作原理及应用
原子力显微镜工作原理及应用原子力显微镜技术是研究微小结构，包括原子和分子里构成的分子结构的一种技术，它可以用来观察微大或甚至原子尺度的分子结构。
它是一种非常先进的显微镜，用来观察微小物质的结构，如蛋白质、纳米材料、化合物等。
它的工作原理是借助于激光的能量将电子被注入到以分子为单位的能量级中，而原子力显微镜则可以将这些能量级中的电子结构表示出来，用以获得其准确的化学和物理结构的信息。
原子力显微镜的主要工作依赖于应力状态，有几种不同的应力状态，如拉伸应力、膨胀应力等。
这些应力状态可以作为控制器，用来改变物质的性质，如改变形状、大小，从而确定它们的精确结构。
此外，原子力显微镜机构也可以用来处理微小分子的化学性质，如离子的选择性、结合特性、溶质/溶剂的分离等。
原子力显微镜用于研究分子和结构的应用有很多，中一个是研究酶反应。
酶是一类特殊的化学分子，它能在一定条件下改变催化剂的蛋白质结构，使其能够参与生物反应，因此对酶的研究是生物学中最关键的工作之一。
原子力显微镜可以用来研究酶分子的纳米结构，细节包括酶的构造、活性位点的位置、以及活性位点间的相互作用等，从而了解酶的催化机制，这有助于后续药物研发的工作。
原子力显微镜也可以用来研究纳米材料的结构和性能。
纳米材料的结构极小，然而它们的性能却能够以极大的程度改变，通过改变其大小、形状、分布、表面等。
原子力显微镜可以用来分析纳米材料的细节，其特征包括体积、形状、表面形貌、表面结构、孔洞形状等，从而了解材料的结构，进而研究其性能和耐久性。
原子力显微镜技术在药物和功能材料研发中也有巨大应用，它可以帮助研究人员更准确地了解材料的精确结构，从而帮助研发更有效的药物和功能材料。
例如，原子力显微镜可以用来研究药物的结构，例如活性位点的位置、活性位点间的相互作用等，从而了解药物的作用机制，从而研发更有效的药物。
此外，原子力显微镜也可以用来研究功能材料的结构，如磁性材料、电致变色材料、光学材料等，从而更好地了解材料的性能，为材料的研发提供重要的科学依据。
原子力显微镜的基本原理与应用
原子力显微镜的基本原理与应用作为材料科学中的一项重要工具，原子力显微镜(Atomic Force Microscopy, AFM)可以实现对于物质的高分辨率的三维成像，提供了对于物质的局部微观颗粒状态的详细了解。
它不需要特殊的标记和处理，适用于各种不同形态的应用场景，是当前最为先进的光学性质测试手段之一。
本文将对原子力显微镜的基本原理以及应用做一个简要介绍。
一、基本原理原子力显微镜是一种通过探针测量表面形貌的技术，它能够探测物体表面的特征，包括高度，层析等信息。
与传统的光学显微镜不同，原子力显微镜常常使用细小的探针在样品表面扫描，通过对于样品的局部电化学反应进行分析，进而得到关于样品表面形态信息的表征。
具体来说，原子力显微镜是通过力的探测方式来进行成像的。
探针的测量精度非常高，可以达到亚埃级别的精度，即微米尺度之内的物体都能被精确地探测到。
同时，它还能够提供物体的力学特性等信息，包括物体的弹性、刚性等信息。
二、应用场景1.材料表面成像原子力显微镜在材料科学领域中的一个重要应用是材料表面成像。
通过使用原子力显微镜，我们可以了解到各种材料表面的各种细节信息，包括高度、层析等信息，从而更加深入地了解材料的物理、化学等性质。
2.生物医学应用在生物医学科学领域中，原子力显微镜可以用于单个细胞或微生物的成像和表征。
在这方面的应用中主要是通过原子力显微镜检测这些细胞或微生物表面的变化，比较常见的例子包括癌症细胞成像等。
3.纳米材料研究原子力显微镜在纳米材料研究领域中也有着广泛的应用。
通过它，我们可以了解到纳米材料的表面结构、晶胞等信息，并且可以通过对于这些信息的分析，以提高纳米材料性质的研究水平。
4.电子学研究原子力显微镜可以通过扫描紧密相互作用材料的表面，以了解材料的电学性质等信息。
这种技术在芯片及半导体研究、催化剂研究等领域中有着广泛的应用。
三、总结原子力显微镜是目前最为先进的光学性质测试手段之一，它能够提供关于物质的高分辨率的三维成像等信息。
化学反应动力学研究新进展
化学反应动力学研究新进展化学反应动力学是研究化学反应速率及其随时间的变化规律的科学分支。
过去的几十年里，化学反应动力学研究在很大程度上改变了我们对化学反应的认识，并在许多领域中产生了广泛的应用。
最近，随着新技术的发展和理论的深入研究，化学反应动力学领域取得了一些令人兴奋的新进展。
一、超高分辨率光谱技术的应用超高分辨率光谱技术是近年来在化学反应动力学研究中出现的一项重要突破。
这项技术能够以极高的时间和空间分辨率观察化学反应的中间产物形成和消失的过程。
通过实时监测这些瞬时的反应中间态，研究人员可以更深入地了解反应的速率、机理和动力学参数。
二、原子力显微镜技术的应用原子力显微镜技术在化学反应动力学研究中的应用也引起了极大的关注。
通过将反应物分子吸附在表面上，并利用原子力显微镜对表面上的分子进行观察，研究人员能够直接观察到反应物分子的空间位置和结构。
这项技术为研究反应物分子与表面之间的相互作用、反应路径和能量变化提供了宝贵的信息。
三、量子化学计算的进展量子化学计算是化学反应动力学研究中不可或缺的一部分。
最近几年，随着计算机技术的迅速发展和量子化学方法的改进，研究人员能够进行更精确和详细的化学反应计算。
量子化学计算能够提供反应过程中分子的电子结构、能量变化和反应势能面等重要信息，进而揭示反应机理和速率。
四、表面增强拉曼光谱技术的应用表面增强拉曼光谱（SERS）技术是一种能够提高拉曼光谱灵敏度的表面增强现象。
最近的研究表明，SERS技术在化学反应动力学研究中的潜力巨大。
通过将反应物分子吸附在金或银纳米颗粒的表面上，并利用SERS技术进行光谱测量，研究人员能够实时观察到反应物分子的结构变化和反应过程。
五、机器学习在反应动力学模拟中的应用机器学习是近年来发展迅猛的技术，它通过从大量数据中学习并构建模型，能够在不依赖传统理论的情况下预测化学反应的速率和机理。
在化学反应动力学研究中，机器学习技术已经被成功地应用于反应路径的搜索、反应势能面的构建和动力学参数的预测。
原子力显微镜的原理和应用
原子力显微镜的原理和应用概述原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM）是一种高分辨率的显微镜技术，它利用原子力与样品表面的相互作用来获取高分辨率的表面形貌信息。
本文将介绍原子力显微镜的原理和应用。
原理原子力显微镜的工作原理基于原子力的相互作用。
当显微探针接触到样品表面时，电荷间的相互作用力、范德华力和弹性力等会产生一个相互作用力，这个力会引起探针的偏转。
通过测量探针的偏转，我们可以获得样品表面的形貌信息。
原子力显微镜可以实现纳米级别的表面分辨率。
应用原子力显微镜在许多科学领域中都有广泛的应用，下面介绍几个主要的应用领域：1.表面形貌研究–原子力显微镜可以提供样品表面的形貌信息，从纳米到原子级别的表面结构都可以被观测到。
这对于材料科学、纳米科学和表面化学等领域的研究具有重要意义。
2.生物学研究–原子力显微镜可以用于生物学研究中的细胞和生物大分子等样品的观测。
通过观察细胞表面的形貌和结构，可以了解细胞的形态学特征和组织结构，对于生物学的研究和疾病的诊断具有重要意义。
3.纳米器件制备与分析–原子力显微镜可以用于纳米器件的制备和分析。
通过在样品表面进行纳米级别的操控，可以实现纳米器件的组装和调整。
同时，通过原子力显微镜的测量，可以对纳米器件的性能进行评估和分析。
4.表面力研究–原子力显微镜可以用于研究表面间的非接触力。
通过测量探针和表面之间的力，可以了解表面的吸附性质、分子间的相互作用以及材料的力学性质等。
这对于材料科学和化学领域的研究具有重要意义。
5.纳米力学研究–原子力显微镜可以用于研究材料的纳米力学性质。
通过测量样品表面的力曲线，可以获得材料的力学性质，如硬度、弹性模量等。
这对于材料科学和材料工程的研究具有重要意义。
总结：原子力显微镜是一种基于原子力的高分辨率显微镜技术，可以用于表面形貌研究、生物学研究、纳米器件制备与分析、表面力研究以及纳米力学研究等领域。
它的广泛应用将推动科学研究和技术发展的进步。
原子力显微镜的原理及其应用
原子力显微镜的原理及其应用原子力显微镜（AFM）是一种高分辨率的显微技术，能够在几个纳米级别以内测量表面的形貌和性质。
与传统的光学显微镜相比，原子力显微镜具有更高的分辨率和更广泛的应用范围。
本文将探讨原子力显微镜的工作原理和主要应用。
一、原子力显微镜的工作原理原子力显微镜的基本原理是利用探针在被测物体表面扫描，测量其力和形状，从而得到样品表面的拓扑图像和力学特性。
设探针与样品表面间的力为F，探针运动的偏离量为Z，则探针与样品表面之间存在一种相互作用力，即范德华力、静电力、化学键连接力和弹性力等。
这些相互作用力的大小和方向都受到探针和样品之间的距离、形状和电荷等因素的影响。
原子力显微镜的探针一般是一根非常细且硬的尖针，通常使用硅或金属等材料制成，其直径只有几纳米，长度也只有数十微米。
当探针接近样品表面时，它与表面之间的相互作用力会使得探针距离表面的距离发生微小的变化。
这种变化会导致探针所受到的力和位置的微小变化，从而可以测量出样品表面的拓扑图像和表面力学性质。
在实际应用中，为了测量样品表面的形貌和性质，需要将探针移动到样品表面附近，然后以一定的速度扫描样品表面。
探针扫描过程中，会通过一些反馈机制来保持探针和样品表面之间的相互作用力稳定，该反馈系统通常可以通过悬挂立体反射镜、压电驱动水晶和光束等方式来实现。
由此，原子力显微镜可以获得高分辨率、高精度和高重复性的样品表面形貌和性质数据。
二、原子力显微镜的应用原子力显微镜的应用范围非常广泛，包括材料科学、表界面科学、电子学、生物医学、能源环保等多个领域。
下面我们将分别介绍其主要应用领域。
1、材料科学原子力显微镜在材料科学领域的应用非常广泛，可以用于材料表面和界面的精细结构研究、材料性能测试和材料失效分析。
例如，原子力显微镜可以在材料表面上观察和测量微小的纳米级别结构，得到样品中的化学元素分布情况、晶体结构和晶体生长机制等信息。
另外，原子力显微镜还可以用来研究材料表面的物理化学性质，如表面粘附力、表面摩擦力、表面电荷密度和表面能等。
化学技术中的材料表征方法与应用
化学技术中的材料表征方法与应用在现代化学技术领域中，材料表征是一个非常重要的方面。
通过表征手段可以了解材料的结构、性质和功能，为材料设计和应用提供有力的支持。
本文将探讨几种常见的材料表征方法及其应用。
一、扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种常用的材料表征工具。
它能够通过扫描样品表面的电子束，获得高分辨率的图像。
通过SEM可以观察到材料的形貌、表面特征和微观结构，对材料的制备工艺和性能进行评估。
例如，在材料研究中，可以利用SEM观察纳米颗粒的形貌和分布情况，从而优化纳米材料的合成方法。
二、透射电子显微镜（TEM）透射电子显微镜是一种高分辨率的显微镜技术，可以用来观察材料的内部结构。
透射电子显微镜通过透射材料中的电子束，对材料进行成像和化学分析。
通过TEM可以观察到材料的晶体结构、晶格缺陷和界面特征，对材料的功能和性能进行评估。
例如，在材料科学中，可以利用TEM观察材料的纳米尺寸效应和晶体缺陷对材料性质的影响。
三、X射线衍射（XRD）X射线衍射是一种常用的非破坏性材料表征方法。
通过照射材料表面或内部的X射线束，测量出材料对X射线的衍射图案。
通过分析衍射图案，可以确定材料的晶体结构、晶格参数和晶体缺陷。
X射线衍射广泛应用于材料的结构表征、相变研究和材料的定量分析。
例如，在金属材料领域，可以利用X射线衍射分析金属的晶粒尺寸和晶格缺陷。
四、傅里叶变换红外光谱（FTIR）傅里叶变换红外光谱是一种常用的化学材料表征方法。
通过测量材料在红外光区的吸收和散射光谱，可以了解材料的分子振动模式和化学成分。
FTIR广泛应用于材料的组分分析、化合物结构和功能的表征。
例如，在聚合物材料研究中，可以利用FTIR观察聚合物链的结构和分子间相互作用，从而调控聚合物的性能。
五、原子力显微镜（AFM）原子力显微镜是一种高分辨率的显微镜技术。
通过探针与样品表面之间的相互作用力，可以生成样品表面的形貌和性质图像。
AFM广泛应用于材料的表面性质分析、微观力学性能表征。
原子力显微镜的工作原理及应用
原子力显微镜的工作原理及应用原子力显微镜（atomic force microscope，AFM）是一种扫描探针显微镜，主要通过测量探针与被测物质表面之间的相互作用力来实现对原子和分子级别的表面形貌和物理特性的表征和观测。
它以高分辨率、高灵敏度、高可重复性等优点，在材料科学、生物学、化学等领域得到极为广泛的应用。
1、工作原理原子力显微镜的探针是由尖锐锥形针尖制成，针尖的下端通常只有几个纳米的尺寸。
扫描时，针尖以缓慢的速度（通常为几纳米/秒）在被测样品表面上扫描，此时接收器将记录扫描得到的信号。
通过处理接收器记录下的信号，可以获得样品表面的横截面拓扑图，以及其在物理参数（例如硬度、电荷密度）方面的评价。
该显微镜的探针又是由悬挂在弹簧上的支撑杆和针尖组成的。
在扫描过程中，支撑杆按一定的频率震动，这种震动被称为谐振频率。
在接近被测样品表面时，原子力开始影响到探针的谐振频率，导致探针振动的振幅发生变化。
相应的，成像时通过记录探针振幅的变化程度，可以获得针尖与样品之间的交互力信号，并绘制样品表面的拓扑图。
2、应用原子力显微镜是一种非常强大的工具，可以被应用于很多领域。
以下是一些常用的应用：（1）材料科学原子力显微镜可以被用于材料表面的研究。
例如，它可以测量表面的粘度和硬度，帮助优化涂层、摩擦材料和润滑剂等产品的性能。
此外，它还可以被用于纳米材料的制备和探究，例如研究分子自组装、生物分子组装等过程。
（2）生物领域原子力显微镜可以被用于生物分子的研究，例如单分子的检测、纳米颗粒的表面形貌分析、蛋白质空间结构的绘制等。
此外，它还可以用于研究生物分子的交互作用、诊断疾病和制备分子电子学和生物电子学的材料。
（3）化学领域原子力显微镜可以被用于化学品的检测和表征。
它可以帮助测量材料的电荷密度、催化剂的活性和分子间的相互作用效率。
此外，它还可以用于绘制分子形貌和分析反应进程及反应物的表面活性。
总之，原子力显微镜作为一种非常强大的显微镜，具有大量的优点和应用，帮助解决许多学科的问题。
原子力显微镜的原理与应用
原子力显微镜的原理与应用原子力显微镜是一种用于研究材料表面的高分辨率显微镜，它的原理是利用高度敏感的探针扫描样品表面，并通过探针与样品之间的相互作用力来测量样品表面的形貌、物理性质和化学性质。
本文将深入介绍原子力显微镜的原理和应用。
一、原子力显微镜的原理原子力显微镜是在1986年由瑞士物理学家Binnig和Rohrer发明的。
它是一种高分辨率显微镜，可以在原子尺度下观察和测量材料表面的形貌和性质。
原子力显微镜的核心部件是一根名为探针的微小尖端，通常是由金属或半导体制成。
探针的尖端具有非常尖锐的锥形结构，其尺寸只有几奈米左右。
当探针与样品表面接触时，它们之间的作用力将导致探针弯曲或振动。
显微镜会测量这种作用力的变化，并以此计算出样品表面的形貌和性质。
原子力显微镜的操作原理基于扫描隧道显微镜。
两者都是通过探针与样品之间的相互作用来测量样品表面的形貌和性质。
但是，原子力显微镜的探针尖端比隧道显微镜的探针尖端更大，因此可以用于观察比较大的样品表面。
此外，原子力显微镜还具有更高的空间解析度和更好的化学分辨率。
二、原子力显微镜的应用原子力显微镜的应用非常广泛，它可以用于研究材料科学、物理学、化学、生物学等各个领域。
以下是原子力显微镜的几个典型应用。
1、材料科学原子力显微镜可以用于研究各种不同类型的材料，包括金属、半导体、陶瓷、聚合物等。
它可以用于观察材料表面的形貌和结构，如纳米颗粒、超薄膜等。
此外，它还可以研究材料的力学性能、热学性质、电学性质等。
2、纳米技术随着纳米技术的发展，原子力显微镜已经成为研究纳米材料的重要工具。
它可以用于研究纳米材料的形貌、结构、电学性质、磁学性质、光学性质等。
此外，它还可以用于制备纳米结构，并对其性质进行表征。
3、生物学原子力显微镜可以用于研究生物体系的形貌和结构，如蛋白质、DNA、生物膜等。
它可以观察生物分子的三维结构，探索生物分子之间的相互作用，并研究生物分子的功能。
4、表面化学原子力显微镜可以用于研究表面化学反应和表面分子吸附的动力学过程。
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高分子材料研究方法姓名：管明章专业：材料学学号：200804054原子力显微镜的原理及其在化学里的应用扫描隧道显微镜(STM)能在多种实验环境下高分辨地实时观察导体和半导体的表面结构，提供了许多其他表面分析技术不能提供的新信息。
但是STM只能直接观察导体和半导体的表面结构，对于非导体材料往往采取覆盖导电膜的方法进行间接观察，而导电膜的存在往往掩盖了表面结构的细节，而且即使是导电材料，STM观察到的是对应于表面费米能级处的态密度，当表面存在非单一电子态时，STM得到的是表面形貌和表面电子性质的综合结果。
1986年Binnig等发明了第一台AFM[1]弥补了STM的不足。
它不仅能给出样品的表面形貌，而且可得到样品表面在垂直方向的绝对高度。
1 原理[1,2]原子力显微镜是利用检测样品表面与细微的探针尖端之间的相互作用力（原子力）测出表面的形貌。
探针尖端在小的轫性的悬臂上，当探针接触到样品表面时，产生的相互作用，以悬臂偏转形式检测。
样品表面与探针之间的距离小于3－4nm，以及在它们之间检测到的作用力，小于10-8N。
激光二极管的光线聚焦在悬臂的背面上。
当悬臂在力的作用下弯曲时，反射光产生偏转，使用位敏光电检测器偏转角。
然后通过计算机对采集到的数据进行处理，从而得到样品表面的三维图象。
完整的悬臂探针，置放于在受压电扫描器控制的样品表面，在三个方向上以精度水平0.1nm或更小的步宽进行扫描。
一般，当在样品表面详细扫绘（XY轴）时，悬臂的位移反馈控制的Z轴作用下保存固定不变。
以对扫描反应是反馈的Z 轴值被输入计算机处理，得出样品表面的观察图象（3D图象）。
图1 AFM的组成部分示意图AFM的组成部分示意图见图1。
A:样品；B:AFM探针尖；C:探测器；D:微悬臂；E:调制压电陶瓷；F:氟橡胶；G: 压电晶体管；H: STM反馈；I:基架(铝)。
AFM必须具备以下要素：在弹性常数很小的悬臂上镶有非常尖锐的探针，具有低的弹性常数、高的力学共振频率、高的横向刚性、短的悬臂长度；探测悬臂能上下弯曲；监测和控制悬臂弯曲的反馈系统；机械扫描系统（主要是压电晶体管）是AFM最为关键的部件，是所得扫描信息的准确性与精确性的控制因素，它通过移动使样品相对探针作垂直方向的精密移动，以得到清晰图象；将所测数据转化图象的显示系统。
一台具有标准扫描头(25μm)的AFM(如美国Burleigh公司Metris-2000AFM)提供的扫描图像，其位置精度X、Y为15埃，Z为2埃，图像分辨率X、Y小于150埃，Z小于10埃。
2 应用1990年Rugar等[3]介绍了AFM产生的背景、原理及早期的应用，并对其未来前景进行了极为乐观的展望。
此后，有关AFM在大分子结构、生物工程、细胞学以及蛋白质晶体的研究中获得广泛应用。
2.1 无机材料的表面形貌目前应用AFM已经获得的许多无机材料的原子级分辨图象。
利用AFM，Binnig 等[4]研究石墨表面并获得2.5埃分辨率的图象；LiF(001)[5]和NaCl(001)[6]表面AFM成象，并将结果与氦散射的结果进行了比较；Albrecht等[7]进行二氮化硼、二硫化钼和石墨成像并研究了低质量力敏悬臂的构造过程。
Manne等[8,9]用AFM研究了云母上外延膜中的金原子，获得的晶格间距3.0±0.3埃与STM法在空气和真空中得到的结果相同。
对AFM而言，即使样品表面、尖端和悬臂都浸没在水中原子图象依然可见，从而使金属电极在原子分辨水平上的电化学研究成为可能。
进而AFM用于研究在金上铜的电化学沉积，观察了从Au(Ⅱ)表面到大量铜沉积的电化学过程，铜被剥离至低电位沉积单层直到回至裸露金表面。
在不同的电解质溶液中低电位沉积单层结构不同，在高氯酸电解液中紧密堆积间隔0.29±0.02nm，而在硫酸盐电解液中松散堆积间隔0.49±0.02nm。
随铜沉积层的增厚，两种电解液中的铜原子趋向堆积间隔0.26±0.02nm。
另外，在铜溶解中出现台阶模式，一个区域是铜单层，另一个区域是金单层，铜单层晶格对金单层晶格有300的旋转。
Schwartz等[10]通过研究AFM图象证实十八烷基三氯硅烷在云母片上晶核离析形成自组装单层。
模拟计算表明，分形结构比二维扩散聚集模型好得多。
随着硅烷覆盖率的增加，生长区域的分数维数由1.6延伸到1.8。
Mate[11]等用AFM研究厚度小于20埃的全氯代聚醚的液膜并测定其厚度和AFM顶的弯月液气界面图象。
横向1000埃的分辨证明AFM研究液膜的独特能力。
另外观察到液膜厚度小于300埃的均一分布和大于300埃时表面缓慢反润湿；通过弯月半径的测量能推测出液膜的膨胀压。
Marti等[12]研究了n-(2-氨基)-10,12-二十三碳二炔氨的聚合单层，指出平行的分子列间有0.5nm的间隙，获得图象施加的力(10-8N)对聚合物排列(strands)没有明显影响。
Weisenhorn等[13]用AFM观察了中性分子和离子在沸石表面的吸附。
利用稀释叔丁基氯化铵为介质获得斜蒸沸石的直接观测，叔丁基氯化铵中性分子在其上规则排列而叔丁基铵离子成簇排列。
同时发现当AFM的尖端施以足够大的力时，叔丁基铵离子在沸石表面重排，这种分子可控性给生物传感器等技术上提出新的应用。
在此方面国内学者也已经做出了一些有益的尝试。
杨志刚等[14]首次采用AFM 观察Cu-Zn-Al合金中的马氏体和贝氏体浮突的三维真实形貌，测量了马氏体和贝氏体的浮突切变角和高度。
结果表明马氏体浮突的切变角和相变表象理论符合较好，而贝氏体浮突切变角远远小于马氏体，不符合相变表象理论，并认为贝氏体浮突是亚单元浮突造成的浮突群，证实了Cu-Zn-Al合金中的贝氏体亚单元的客观存在。
吉元等[15]在铝液中直接通入氧气，生成的Al2O3颗粒均匀分布在铝液中制造Al/Al2O3颗粒复合材料，样品在只抛光不腐蚀条件下借助AFM观察三维形貌并测量颗粒的尺寸从而证明了新技术的可行性。
白春礼等[16]利用AFM研究了中介相碳小球及其在1000℃和2800℃下碳化和石墨化产物0.5μm以下颗粒的大小、形貌和结构变化，获得非常清晰的AFM纳米级单个颗粒形貌图。
2.2 生物大分子的有序结构Hansma等[17]综合评述并比较了STM和AFM在生物技术中的应用。
Radmacher 等[18]综合评述了AFM在有机样品从分子分辨有机薄膜到活的细胞应用，讨论了图象形成机理，介绍了新的成象模式，并且观察了Langmuir-Blodgett膜。
AZUMIR等[19]用AFM观察了人造表面活性剂气泡、类囊体细胞膜及大肠杆菌整个细胞，证明AFM可以用于直接观察感兴趣的生物学分子集合体。
Hansma等[20]在云母上获得正丙醇中的DNA质体的可重现图象，特别尖锐的AFM针尖给出了DNA的纳米级可重现图象。
在选择的位置上通过增强AFM针尖的力，质体能在丙醇中被剖析。
Hoh等[21]研究了磷酸缓冲硅烷中肝状缝连接的结构，获得厚度为14.4nm，接近电子显微镜的报道。
加力于AFM的尖端，缝连接的顶膜被剖取，使低膜的细胞外区域得以露出。
这种“力剖析”作用于胰酶消化和戊二酸醛固定的样品上时，呈现出9.1nm中心距的缝连接的半通道六角阵列。
Drake等[22]研究聚氨基丙酸，显示了AFM在揭示生物和药物分子结构中的重要作用，研究了的血凝块的基本组成――纤维素聚合物图象，显示了AFM在研究实时生物过程中微妙细节的能力。
Chi等[23]研究Langmuir-Blolgett膜的区域结构，在30－200nm范围内获得的图象与荧光显微镜图象相似，而在硬脂酸区域内较好结构(<1mm)用通常显微技术难以实现。
AFM发现液态凝聚相区的弹性性能与液态膨胀相区观察的晶体相匹配，区域内微小软残余物亦可被探测到，痕量荧光染料对于单分子层微观形态学的影响能在传递膜上探测。
汪新文等[24]采用AFM研究了扫描针尖对λ—DNA/Hind Ⅲ变性样品成象的影响，发现商用AFM针尖对那些与基底结合疏散短片段DNA分子存在搬移和切割作用，在不同扫描范围影响程度不同，且针尖对DNA链的破坏程度亦与扫描时间长短有关。
2.3 液晶分子的取向AFM在液晶方面的应用主要集中于取向剂的研究。
Zhu等[25]观察了聚酰亚氨从微米到纳米范围内，由于摩擦造成的定向刮痕及其微观结构，并在纳米级范围上观察定向聚酰亚氨聚集体，在此基础上讨论了基于此膜的液晶取向剂。
Kim等[26]观察到未摩擦的聚酰亚氨膜包括不同大小的随机分布的聚酰亚氨簇，摩擦后簇沿着长链取向，低摩擦强度下簇链间隔100nm，强度增加则间隔增大。
为了更好了解取向机理，Pidduck等[27]研究了聚合物表面形态对于摩擦条件的依赖性。
鉴定了由于摩擦造成的五种表面特征形态：单点缺陷；偶深刮痕(>5nm)；大量浅刮痕(<1nm)；纳米级表面岛(3-10nm高，数密度>109/cm2)；变更背景织构。
作为观察的特征，只有偶尔极深离轴刮痕明显影响水平LC取向，在微摩擦条件下观察的准周期特征指出，初始摩擦属于“粘－滑”机理，而且这种特征对纤维表面接触大小给出一种估计。
宣丽等[28]观测了附着在ITO玻璃上的取向剂聚乙烯醇膜的表面形貌，并与ITO玻璃及载玻片表面形貌进行了对比，结果表明只有重摩擦后的聚乙烯醇表面和载玻片表面出现摩擦沟痕。
表面摩擦后的各种材料基板作夹心式液晶盒，向列相液晶5CB(pentycyanoipeny)能定向排列，从而得出结论100nm的粗糙度不破坏5CB这种分子尺寸的液晶排列，分子尺寸的摩擦痕迹在排列中起关键作用，排列机理与表面分子结构无关。
AFM的发展历史并不长，在国内还处于起步阶段，在化学中的应用还不甚广泛，相信随着这方面研究工作的深化，它在化学领域中将会开拓出更多的应用，前景广阔。
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