原子力顯微鏡測(cè)試儀

　　概述AFM原子力顯微鏡：

　　AFM原子力顯微鏡是由G.Binning在STM的基礎(chǔ)上于一九八六年發(fā)明的表面觀測(cè)儀器。

　　AFM=Atomic Force Microscope（原子力顯微鏡）。原子力顯微鏡和掃描隧道顯微鏡相比，因此可以觀測(cè)非導(dǎo)電樣品，所以具有更為廣泛的適用性。當(dāng)前在科學(xué)研究還有工業(yè)界廣泛運(yùn)用的掃描力顯微鏡（Scanning Force Microscope），它的基礎(chǔ)就是原子力顯微鏡。

　　AFM原子力顯微鏡的原理：

　　當(dāng)原子間距離減小到一定程度之后，原子間的作用力會(huì)快速上升。所以，由顯微探針受力的大小就能夠直接換算出樣品表面的高度，隨之獲取樣品表面形貌的信息。

適用領(lǐng)域

    原子力顯微鏡，可以在大氣和液體環(huán)境下對(duì)各種材料和樣品進(jìn)行納米區(qū)域的物理性質(zhì)包括形貌進(jìn)行探測(cè)，或者直接進(jìn)行納米操縱。廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、納米功能材料、生物、化工、食品、醫(yī)藥研究和科研院所各種納米相關(guān)學(xué)科的研究實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域中。

樣品要求

1)薄膜樣品：直徑小于12 mm，高度小于3 mm，要求樣品上下表面平整，高低起伏小于1μm，如尺寸超過范圍需收取相應(yīng)加工費(fèi) 2)液體樣品：請(qǐng)配好膠體溶液，保證樣品均勻分散，要求無沉積，溶液澄清透明。樣品如需超聲或稀釋請(qǐng)事先說明，稀釋請(qǐng)?zhí)峁┫鄳?yīng)的溶劑（去離子水除外），并說明稀釋倍數(shù)。液體樣品一般涂到新鮮解離的云母片上，如樣品在云母片上吸附不好，請(qǐng)客戶自行將樣品涂到其他底材上（如硅片）進(jìn)行測(cè)樣； 3)固體粉末樣品：由于AFM是盲掃，對(duì)樣品的分散性要求非常高，因此最好是以液體的形式進(jìn)行測(cè)試。固體粉末樣品一般只適合溶解性或分散性較好的樣品，通常提供不超過30 min的超聲預(yù)處理，溶劑由客戶提供（去離子水除外），并由客戶提供詳細(xì)的制樣條件 4)生物樣品：蛋白、細(xì)胞及DNA等樣品，請(qǐng)?zhí)峁┰敿?xì)的制樣過程，由于溶液中含有鹽，因此請(qǐng)調(diào)好濃度，減少鹽對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響 5)由于樣品分布的不均勻性，請(qǐng)客戶提供樣品的SEM或TEM圖，或者提供參考文獻(xiàn)中AFM的效果圖，以提高結(jié)果的準(zhǔn)確性 備注：請(qǐng)客戶提供樣品的成分信息，如樣品具有腐蝕性、傳染性等危害，請(qǐng)?jiān)诩臉忧按_認(rèn)能否測(cè)量，并提供相應(yīng)的防護(hù)措施

測(cè)試儀器

    儀器名稱    原子力顯微鏡
    儀器型號(hào)    Bruker Dimension Icon
    儀器廠家    美國(guó)Bruer
    關(guān)鍵字    AFM、原子力

先進(jìn)的布魯克AFM的模式和技術(shù)，如高次諧波共振模式，和獨(dú)有的不失真高溫成像技術(shù)--采用對(duì)針jian和樣品同時(shí)加熱的方法，zui da減少針jian和樣品之間的溫差，避免造成成像失真。

AFM的應(yīng)用實(shí)例：

（1）表征液體中生物樣品

鏈球菌素的結(jié)構(gòu)研究：a)，溶血素被標(biāo)域的晶體結(jié)構(gòu)；b）,一種具有原子結(jié)構(gòu)孔隙低聚物微結(jié)構(gòu)的低溫電子顯微鏡圖的截面圖；c),在水溶液中測(cè)得的具有(b)結(jié)構(gòu)模型孔隙的AFM 3D表面形貌d),c)的高度剖面圖

（2）生物樣本的自組裝過程觀察

產(chǎn)氣莢膜梭菌的膽固醇結(jié)合細(xì)胞溶素從孔隙形成前到孔隙組裝一起的轉(zhuǎn)變。（a-c） 膽固醇衣片密集群同一區(qū)域的AFM序列圖片；（d,e）是組裝前后更大放大倍數(shù)的AFM圖

（3）表征納米力學(xué)性質(zhì)

AFM測(cè)量細(xì)胞剛度的模型：(a)在液體環(huán)境中測(cè)細(xì)胞的壓縮應(yīng)變;(b)AFM的力-壓痕曲線可測(cè)量細(xì)胞彈性（黃線）和附著力（藍(lán)線）；(c)應(yīng)力和應(yīng)變弛豫曲線研究與時(shí)間相關(guān)的細(xì)胞行為；(d)功能化的原子力顯微鏡針尖常用作單細(xì)胞相互作用實(shí)驗(yàn)；(e)球形針尖或?qū)υ恿︼@微鏡懸臂做物理修改可用于測(cè)量力的分布。

（4）薄膜材料的表面形貌

(a) 一種基于電荷注入機(jī)制的電式納米裝置的示意圖; (b)CNP2-P樣品（Vet=3V，electro-typing）2×2µm2區(qū)域的輸出圖像，對(duì)應(yīng)于譜線圖f中的黑色曲線；(c) electro-typing 30分鐘后的4×4µm2區(qū)域輸出圖像（VR=3V，Read-out），對(duì)應(yīng)譜線圖f中的紅色曲線；(d)electro-typing 360分鐘后的4×4µm2區(qū)域輸出圖像（VR=3V，Read-out）；(e)相同區(qū)域無electro-typing的輸出圖片，對(duì)應(yīng)譜線圖f中的粉紅色曲線；(f)所有掃描圖像對(duì)應(yīng)的譜線圖。

（5）不同條件下菱鐵礦的表面研究

AFM峰值力輕敲模式下菱鐵礦(Ⅰ)和吸附著油酸鹽的菱鐵礦(Ⅱ)圖像:(a) 2D高度像；(b)3D高度像；(c)峰值力誤差信號(hào)像

（6）大氣環(huán)境下結(jié)腸癌細(xì)胞形態(tài)學(xué)（高度、長(zhǎng)度、寬度和粗糙度）表征

經(jīng)富勒醇培養(yǎng)48小時(shí)的單核和多核SW480結(jié)腸癌細(xì)胞的AFM像：(a-c)對(duì)照組SW480細(xì)胞結(jié)構(gòu)；(d)單核SW480細(xì)胞的3D結(jié)構(gòu)；(e，f）多核SW480細(xì)胞的3D結(jié)構(gòu)。