原子力显微镜探针表征烷烃及正烷类有机化合物的研究

(吉林大学 物理学院，长春 130012)

1 引言

原子力显微镜(AFM)[1]是一种具有原子级高分辨的仪器，可以在空气或液体环境下对样品的物理性质进行探测，也被用来直接进行纳米操纵[2]。AFM被广泛应用于半导体、纳米功能材料、生物、化工、食品、医药研究等相关学科的研究领域中，成为纳米科学研究的基本工具。原子力显微镜通过监测样品和悬臂探针上探针针尖之间的相互作用来表征小到原子尺寸样品表面的特征。通过在探针针尖和样品之间提供相对扫描移动，可获得样品的特定区域上的表面特征数据，并可产生样品的对应图谱。在操作中使探针针尖非常靠近待检查的样品的表面或与所述表面相接触，并且悬臂响应探针针尖与样品的相互作用通过光杠杆系统的偏转由检测器测量。探针被固定在高分辨率三轴扫描器在样品表面上方进行扫描。同时测量样品的形貌、弹性或一些其它表面性质。

AFM可设计成以包括接触模式和振动模式[3]的两种模式操作。在接触模式操作中，显微镜通常使探针针尖在样品表面扫描，通过保持探针针尖在样品表面上的力大体恒定来获得样品形貌。AFM还可以采用轻敲模式操作，探针针尖通常以接近探针悬臂的共振频率振动，利用响应于探针针尖-样品的相互作用而产生的反馈信号使此振动的振幅和相位在扫描期间保持恒定。如接触模式中的那样，这些反馈信号然后被收集、存储并用作表征样品特征的数据。……