【摘要】：介紹了當(dāng)前幾種AFM探針針尖修飾技術(shù),以及它們在高分子材料、生物材料、微觀摩擦學(xué)、粘附力、納米級電化學(xué)、碳納米管及納米加工方面的研究進展。AFM探針針尖修飾的目的主要是:提高掃描圖像分辨率,其分辨率可達納米或亞納米級別;用力曲線探究特定基團間的相互作用,定量分析端基與端基之間、分子鏈與分子鏈之間及端基與分子鏈之間的相互作用力,避免針尖對生物樣品表面的損壞;對分子材料結(jié)構(gòu)進行修飾,特別是在生物細胞、DNA分子鏈上及分子識別;避免Si或Si3N4針尖與表面硬度較大的樣品直接接觸,延長探針針尖的使用壽命。在研究天然橡膠硫化的作用機理時,可以用針尖修飾技術(shù)來模擬這個過程,探究天然橡膠分子鏈與單個硫原子的相互作用方式與作用力。通過電化學(xué)接枝聚合把高分子接枝在AFM針尖上,為研究單鏈的彈性力、引起構(gòu)象轉(zhuǎn)變的力、相互作用的雙分子的分離力及特定的官能團的相互作用提供了許多可能性。分析了影響AFM探針針尖修飾的因素,結(jié)合材料領(lǐng)域方面的發(fā)展,對針尖修飾技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用前景做了分析和預(yù)測。
【圖文】：

臂在樣品表面上的位置關(guān)系圖，從而得到樣品形貌圖［１］，其原理圖如圖１所示。ＡＦＭ不僅僅是樣品表面高分辨率成像的一種工具，也用于力與距離的關(guān)系曲線，簡稱力曲線。它能提供材料表面的局部性能，如彈性、硬度、Ｈａｍａｋｅｒ常數(shù)、粘附力和表面電荷密度等有價值信息［２－５］。目前ＡＦＭ的另一個發(fā)展趨勢則是探針針尖修飾，這門技術(shù)的迅速發(fā)展使得定性定量測量各種表面力更為容易，大力推動了分子間力的測量技術(shù)，為特定基團間的相互作用力的測量提供了方法，并可以改善表征微觀形貌的清晰度［６，７］。再者，可以運用到分子的單個化學(xué)鍵斷裂［８－１１］和高分子鏈拉伸的力測量，從根本上為微觀成鍵與斷鍵及高分子鏈柔順性提供了直接分析資料。如Ｗｅｉ等［１２］采�。常被已趸柰榉肿訉Γ粒疲歪樇膺M行修飾，研究了一對氨基間的單鍵力；或直接用氨基修飾ＡＦＭ針尖來研究目標分子相互作用的生物、物理參數(shù)［１３］。ＡＦＭ探針針尖的化學(xué)修飾和生物化學(xué)修飾技術(shù)顯著地拓寬了ＡＦＭ的應(yīng)用范圍［１４］。本文主要針對ＡＦＭ探針針尖修飾技術(shù)進行了綜述，并分析了影響針尖修飾的因素，結(jié)合材料領(lǐng)域的發(fā)展，對該技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用前景進行了分析和預(yù)測。SampleImageCantilever-tipLaserQuadphotodiodePiezoscannerX,Y,Z圖１原子力顯微鏡原理圖Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆａｎａｔｏｍｉｃｆｏｒｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ１材料修飾ＡＦＭ探針針尖早期的ＡＦＭ實驗是依靠把鉆石碎片粘在懸臂的末端，或把微小顆粒粘附到懸臂末端。市售的微加工針尖是由Ｓｉ３Ｎ４或Ｓｉ構(gòu)成的，在

觀摩擦學(xué)［１９］等方面。１．１金－巰基涂層修飾ＡＦＭ針尖可靠性最高的是金－巰基涂層在ＡＦＭ探針針尖上的修飾。在用硫醇或二硫化物修飾金涂覆的ＡＦＭ的針尖方面［２０，２１］，Ｆｕｊｉｈｉｒａ等［２２］提出了一種新的兩步預(yù)清洗工藝，目前廣泛市售的金涂層ＡＦＭ探針大都采用這種工序。首先把鍍金的針尖進行臭氧處理，然后在高于室溫的溫度下用乙醇進行還原。兩步清潔過后，立即用ＣＨ３Ｃ９ＳＨ或ＨＯＯＣＣ１０ＳＨ對針尖進行修飾，如圖２所示，并比較兩種修飾后探針在基團間的摩擦力和粘附力，得出后者的粘附力優(yōu)于前者，通過后者作出的粘附力圖幾乎都表現(xiàn)為正常，前者只有７０％左右表現(xiàn)為正常。Ｌｉ等［２３］用噴霧法，在真空環(huán)境下把金納米粒子覆蓋在ＡＦＭ針尖上，然后再把針尖浸入庚烷硫醇和巰基離子進行修飾，以此烷基－針尖在被活性劑修飾后的石英表面上作力曲線，其結(jié)果表明石英表面存在修飾薄膜，并證實了兩性離子在石英表面上的吸附機理。還有學(xué)者研究了單個主－客體配合物的斷裂力［２４］，通過把客體分子（如金剛烷基硫醇、叔丁基苯）吸附在鍍金的ＡＦＭ針尖上，在β－環(huán)糊精自組裝單分子膜上作力曲線，，由力曲線所得數(shù)據(jù)作統(tǒng)計分析，得到了不同單個主－客體配合物的斷裂力。SSSSSSCH3CH3CH3OHOHC=OGoldtipGoldtip圖２硫醇修飾的鍍金針尖Ｆｉｇ．２Ｔｈｉｏｌｓ－ｍｏｄｉｆｉｅｄＡＦＭｇｏｌｄ－ｃｏａｔｅｄｔｉｐ１．２高分子修飾ＡＦＭ針尖早在１９９４年就出現(xiàn)另一種類型的ＡＦＭ力測量，即單分子實驗。拉伸單個高分子的力或使單鍵

【參考文獻】

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本文編號：2554800