扫描探针显微镜的发明,使人们了解纳米、分子和原子尺度的超微结构,探测原子、分子间的力、电、磁及其复杂的物理和化学性质,以及进行单原子、单分子操纵成为现实。本文从探针技术与表面化学物理力学耦合的角度出发,首先对针尖的化...扫描探针显微镜的发明,使人们了解纳米、分子和原子尺度的超微结构,探测原子、分子间的力、电、磁及其复杂的物理和化学性质,以及进行单原子、单分子操纵成为现实。本文从探针技术与表面化学物理力学耦合的角度出发,首先对针尖的化学物理力学研究领域进行了概述,接着介绍了针尖的几种重要的化学修饰方法,包括金属薄膜、自组装单分子膜、胶体粒子及碳纳米管修饰;然后以理论与实验结合的方式介绍了几个研究活跃的领域:表面力及分子间力(主要包括Van der Vqaals力,双电层力,憎水亲合力,Casimir力和单键力等)的理论描述与测量,针尖的化学物理力学在化学力滴定和表面化学识别等研究中的应用。讨论了针尖与基底材料对测量力的影响。而这些复杂的原子、分子相互作用和物理、化学、力学及生物特性的实现均发生于小小针尖上,由此我们提出了“针尖力学”的概念。并且指出多场(如电场、磁场、超声、微波等)作用下,针尖的化学物理力学研究将成为力学交叉学科研究的重点和热点。展开更多
文摘扫描探针显微镜的发明,使人们了解纳米、分子和原子尺度的超微结构,探测原子、分子间的力、电、磁及其复杂的物理和化学性质,以及进行单原子、单分子操纵成为现实。本文从探针技术与表面化学物理力学耦合的角度出发,首先对针尖的化学物理力学研究领域进行了概述,接着介绍了针尖的几种重要的化学修饰方法,包括金属薄膜、自组装单分子膜、胶体粒子及碳纳米管修饰;然后以理论与实验结合的方式介绍了几个研究活跃的领域:表面力及分子间力(主要包括Van der Vqaals力,双电层力,憎水亲合力,Casimir力和单键力等)的理论描述与测量,针尖的化学物理力学在化学力滴定和表面化学识别等研究中的应用。讨论了针尖与基底材料对测量力的影响。而这些复杂的原子、分子相互作用和物理、化学、力学及生物特性的实现均发生于小小针尖上,由此我们提出了“针尖力学”的概念。并且指出多场(如电场、磁场、超声、微波等)作用下,针尖的化学物理力学研究将成为力学交叉学科研究的重点和热点。