纳米材料研究中的AFM

纳米材料研究中的AFM,AFM在材料研究中的应用,扫描探针显微镜作为一种强有力的表面表征工具，它不仅可以表征表面的三维形貌，还能定量地研究表面的粗糙度、孔径大小和分布及颗粒尺寸，在许多学科均可发挥作用。1.表面形貌的观测2.粉体材料的分析3.纳米材料的分析4.成分分析5.晶体生长方面的应用,表面形貌的观测,AFM最基本功能：通过检测探针与样品间的作用力可以表征样品表面的三维形貌,AFM在水平方向具有0.10.2mn的噶分辨率，在垂直方向的分辨率约为0.01nm。,AFM与SEM两种技术最基本的区别在于处理试样深度变化时有不同的表征。,AFM对表面整体图像进行分析可得到样品表面的粗糙度、颗粒度、平均梯度孔结构和孔径分布等参数，也可以对样品的形貌进行丰富的三维模拟显示使图像更适合于人的直观观察。,在半导体加工过程中通常需要测量高纵比结构，像沟槽和孔洞，以确定刻蚀深度和宽度。这些在SEM下只有将样品沿截面切开才能测量。AFM可以无损的进行测量后即返回生产线。,粉体材料的分析,粉体材料的研究中，粉体材料大量存在与自然界和工业生产中，但目前对粉体材料的检测方法比较少，制样也比较困难。AFM提供了一种新的检测手段，其制样简单，容易操作。,成分分析,在AFM中不能进行元素分析，但它在PhaseImage模式下可以根据材料的某些物理性能的不同来提供成分的信息。,晶体生长方面的应用,利用AFM的高分辨率和可以在溶液与大气环境下工作的能力，为我们精确地实时观察生长界面的原子级分辨图像、了解界面生长过程和机理创造了难得的机遇。,纳米材料的分析,20世纪80年代末期诞生了研究电子、原子和分子运动规律的纳米科学技术，它是一种将基础研究和应用开发紧密结合的高新科学技术。其意义是在纳米尺度内（0.1nm-100nm）认识和改造自然，其最终的目标是通过直接操作和排列原子和分子创造新的物质。,如果人类能够在原子/分子的尺度上来加工材料制备装置,我们将有许多激动人心的新发现。-理查德费曼,AFM在催化纳米材料表征中的应用,将催化剂颗粒用溶胶-凝胶法固定在基片上，用原子力显微镜扫描可清楚地观察到催化剂颗粒的大小、形状及其在基片上的分布状况。,氧化锌颗粒分布的AFM图(单位：nm),氧化锌颗粒的颗粒比例图,氧化锌颗粒的颗粒粒度分布图,AFM在催化纳米材料表征中的应用,氧化锌薄膜的AFM图(单位：nm),AFM在乳胶材料表征中的应用,乳胶颗粒的大小分布是影响其性能的关键，用原子力显微镜可对其颗粒生长进行监测和分析，协助研究胶粒控制及乳胶成膜机理等。,乳胶薄膜的AFM图(单位:nm),右图的斜线的剖面图,AFM在乳胶材料表征中的应用,乳胶薄膜的三维立体图,球冠计算示意图,AFM在高分子材料表征中的应用,有严重缺陷的高分子镀膜(单位：nm),较为完美的高分子膜（单位：nm）,AFM在橡胶内部结构研究中的应用,橡胶（加填充剂）截面的AFM图（单位：nm）,橡胶截面的AFM图（单位：nm）,AFM在橡胶内部结构研究中的应用,橡胶AFM图（加蒙脱土纳米颗粒）,橡胶SEM图（加蒙脱土纳米颗粒）,扫描探针显微镜正在迅速地被应用于科学研究的许多领域，如生命科学，半导体科学等，并且取得了许多重大的科研成果。我国目前也越来越多地将扫描探针显微镜等强有力的科研工具用于更多的研究领域。,参考资料,贺祯、侯艳超、周璇、殷海荣，原子力显微镜在纳米材