AFM再立功!科学家们揭示二维冰的生长机制

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心王恩哥院士与北京大学物理学院量子材料中心江颖、徐莉梅以及美国内布拉斯加大学林肯分校曽晓成合作,利用高分辨qPlus型原子力显微镜技术,首次在实验上证实了冰在二维极限下可以稳定存在,将其命名为:二维冰I相,并以原子级分辨率拍到了二维冰的形成过程,揭示了其独特的生长机制。相关成果于2020年1月2日发表在Nature上。图1.(a)南极罗斯海上的厚冰层;(b)自然界最常见冰相(Ice Ih)的分子模型;(c)本工作发现的二维冰(实验结果的3D效果图) 冰是水的常见物态,由水分子规则排列形成,其结构与成核生长在材料科学、摩擦学、生物学、大气科学等众多领域具有至关重要的作用。早在20世纪20年代,英国著名物理学家、X射线发现者Bragg与其它几位科学家就分别利用X射线对冰晶体结构进行了表征,经过了近一百年的研究和探索,迄今人们已经发现了冰的18种晶相(三维冰相),其中自然界最常见的冰......阅读全文

AFM光学测量

光学测量突破光学衍射极限实现纳米级的光学成像与探测,一直是光学技术发展的前沿。2014 年诺贝尔化学奖授予了突破光学衍射极限的超分辨光学显微成像技术,包括受激发射损耗显微术、光敏定位显微术、随机光学重建显微术、饱和结构照明显微技术等。将AFM与光学技术结合起来,可以研究微纳米尺度下的光学现象和进行光

AFM磁学测量

磁学测量磁性纳米结构和材料在高密度磁存储、自旋电子学等领域有着广泛的应用前景,高空间分辨的磁成像和磁测量技术将有利于推动磁性纳米结构和材料的研究。基于扫描探针及其相关技术,发展出一系列纳米磁性成像与测量的技术和方法,包括磁力显微术、磁交换力显微术、扫描霍尔显微术、扫描超导量子干涉器件显微术、扫描磁共

我们熟知的冰,还有新结构?

  近日,中国科学院物理研究所(以下简称物理所)等创新发展了低能电子辅助合成方法,在疏水性金属——银的表面,首次生长了一种稳定的单层水-羟基(H2O-OH)结构。这一新形式六角二维冰结构的发现,改变了一百多年来人们的传统认识,进一步拓展了二维冰家族。  开启新认知的二维冰结构  自然界中水分子倾向于

2024-Park-AFM第一批奖学金获奖名单公布

今年,Park 原子力显微镜公司很荣幸地宣布两位杰出研究人员荣获2024年度Park AFM奖学金。他们分别是浙江大学物理系郑毅教授课题组的胡奇峰博士和深圳大学周学昌教授课题组的罗紫晴同学。他们凭借其在材料科学和器件制备领域的卓越贡献脱颖而出,成为本年度的优秀获奖者。  胡奇峰博士作为2024年第一

Science揭示癌细胞生长全新调控机制

  在我们的一生中,一些调控人类细胞生长的分子开关承担着替换死亡细胞的重要工作。但当它们无法发挥功能时,可能会形成危及生命的癌症。由德克萨斯大学健康科学中心的科学家们领导的一项研究,揭示出了这些开关的一种新型电控机制。研究结果发布在《科学》(Science)杂志上。  大多数致命的癌症类型,包括胰腺

晶体融合生长机制研究获进展

成核和生长是结晶的两个重要阶段,对晶体晶相、尺寸、形貌、性能等起关键控制作用。然而,经典理论难以解释晶体生长过程中观察到的诸多现象,如二次成核中存在的非晶过渡态、组分分离现象等。近期,中国科学院新疆理化技术研究所研究员李俊杰团队联合美国劳伦斯国家实验室、欧洲伊比利亚国际纳米实验室等的科研人员,利用球

PNAS新文章:解析细胞生长刹车机制

  来自鲁尔大学的Klaus Gerwert教授领导生物物理学家描述了Ras蛋白加速GTP分子裂解,由此减慢细胞生长速度的分子机制。相关论文发布在《美国科学院院刊》(PNAS)上。   采用红外光谱法和计算机模拟,他们发现Ras将一条磷酸链置于拉力下以致一个磷酸基团   可以轻易地

大连化物所二维原子晶体限域生长研究取得新进展

  近日,中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室在二维原子晶体限域生长及原位表征研究工作中取得新进展,相关结果发表在美国化学会的《美国化学会·纳米》上(ACS Nano; 2015, 9, 11589-11598)。  二维原子晶体及其异质结结构近年来受到广泛关注,然而该结构的可控制备是

研究冰融化机理可弄清含水蛋白质结构变化机制

  冰是水在自然界中的固体形态,在常压环境下,温度高于零摄氏度时,冰就会开始融化,变为液态水。那么冰是如何开始融化的呢?日本一个研究小组发现,冰开始融化的时候,是以结晶内的一个水分子开始脱离结晶为契机,相关机制有助于弄清含水的蛋白质出现结构变化的机制。   如果用电灯等的强光照射,冰的内部就会融化

生长素信号途径调控植物差异性生长的分子机制

  4月3日,《自然》(Nature)杂志在线发表了原中国科学院分子植物卓越创新中心/植物生理生态研究所上海植物逆境生物学研究中心徐通达(现福建农林大学海峡联合研究院园艺中心教授)研究组完成的题为TMK1-mediated auxin signalling regulates differentia

原子力显微镜有机晶体形貌与结构表征高分辨率解决方案

本文用牛津仪器Asylum Research首次实现以原子力显微镜对二维分子晶体(C8-BTBT)材料形貌与结构进行了纳米级表征,并将成果发表于Nature期刊上。 1 介绍 有机晶体是半导体材料领域的一个重要分支,已经广泛应用于太阳能电池、显示器等领域。晶体内部原子或分子有规则的排列

AFM力检测部分

仪器结构: 在原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)的系统中,可分成三个部分:力检测部分、位置检测部分、反馈系统。力检测部分在原子力显微镜(AFM)的系统中,所要检测的力是原子与原子之间的范德华力。所以在本系统中是使用微小悬臂(cantilever)来检测原子之间力的

AFM的接触模式

  接触模式  在接触模式中,针尖始终与样品保持轻微接触,以恒高或恒力的模式进行扫描。扫描过程中,针尖在样品表面滑动。通常情况下,接触模式都可以产生稳定的、高分辨率的图像。  在接触模式中,如果扫描软样品的时候,样品表面由于和针尖直接接触,有可能造成样品的损伤。如果为了保护样品,在扫描过程中将样品和

AFM反馈系统

反馈系统在原子力显微镜/AFM的系统中,将信号经由激光检测器取入之后,在反馈系统中会将此信号当作反馈信号,作为内部的调整信号,并驱使通常由压电陶瓷管制作的扫描器做适当的移动,以保持样品与针尖保持一定的作用力。AFM系统使用压电陶瓷管制作的扫描器精确控制微小的扫描移动。压电陶瓷是一种性能奇特的材料,当

AFM反馈系统

反馈系统在原子力显微镜(AFM)的系统中,将信号经由激光检测器取入之后,在反馈系统中会将此信号当作反馈信号,作为内部的调整信号,并驱使通常由压电陶瓷管制作的扫描器做适当的移动,以保持样品与针尖保持一定的作用力。

AFM解决的问题

尖和物体表面之间的作用力是十分微弱的,我们该如何有效测量它的大小呢?这个时候前面提到的悬臂就派上用场了。由于针尖和悬臂是连在一起的,针尖受到的力会导致悬臂发生弯曲,受力越大,悬臂弯曲的越厉害。这样,通过测量悬臂弯曲的程度,我们就可以知道针尖与物体表面之间的作用力的大小。但是悬臂由于受力而发生的弯曲依

AFM驱动控制方式

驱动控制方式XY轴扫描运动:需要四通道分别对四个区域进行双极性驱动。Z轴扫描运动:需要对外部四个区域加载正电压,内部接地或者内部加负电压(内壁不可以加正电压)。我们推荐采用我公司模块化E01系列双极性压电控制器产品,具有模块化组合,多通道输出,分辨率高、纹波小等优点,可以满足AFM原子力显微镜对压电

AFM的工作原理

AFM的工作原理  AFM的基本原理与STM类似,在AFM中,使用对微弱力非常敏感的弹性悬臂上的针尖对样品表面作光栅式扫描。当针尖和样品表面的距离非常接近时,针尖尖端的原子与样品表面的原子之间存在极微弱的作用力(10-12~10-6N),此时,微悬臂就会发生微小的弹性形变。针尖与样品之间的力F与微悬

AFM位置检测部分

位置检测部分在原子力显微镜(AFM)的系统中,当针尖与样品之间有了交互作用之后,会使得悬臂cantilever摆动,所以当激光照射在微悬臂的末端时,其反射光的位置也会因为悬臂摆动而有所改变,这就造成偏移量的产生。在整个系统中是依靠激光光斑位置检测器将偏移量记录下并转换成电的信号,以供SPM控制器作信

AFM的Tapping-模式

Tapping 模式a)点击实验方案选择图标,打开界面;b)选择实验具体模式,Tapping Modee;c)选择实验环境Air进入实验界面;d)根据上面提到的步骤,调整激光,并将Head靠近样品表面以看清样品;e)点击 “Check Parameters” 图标;f) 设定以下扫描参数:Scan

AFM分子间作用

分子间力  将很高的空间分辨率与敏感且准确的力学感应性相结合,是AFM的一个极为显著的特点。通过将探针连接在弹性系数很小的悬臂上,AFM对力的测量敏感性可达到pn水平。到目前为止,AFM已经广泛地运用于测量溶液中生物分子间相互作用如与生物反应有关的水合力的研究。利用这些研究结果还有助于对生物分子结构

SEM-和AFM对比

SEM 和AFM 是两种类型的显微镜,它们最根本的区别在于它们操作的环境不同。SEM 需要真空环境中进行,而AFM 是在空气中或液体环境中操作。环境问题有时对解决具体样品显得尤为重要。首先,我们经常遇到的是像生物材料这一类含水试样的研究问题。这两种技术通过不同的方法互为补偿,SEM 需要环境室,而A

形象比喻AFM原理

测试这个级别的材料平整度,就会用到原子力显微镜,它的原理也很简单:就像咱们划船路过一遍暗礁,通常船手不会直接跳下去看看再量一量再拍个照,而是会用竹竿戳一戳,竹竿的长度是一定的,知道漏出水面的长度,也就知道水底暗礁的高度了。

多频AFM-技术

多频AFM 技术多频AFM(multifrequency AFM,MF-AFM)技术,简单来说就是微悬臂在多个频率下振动,并用来探测样品性质的一大类AFM技术,包括频带激励(band excitation)、双频追踪(dual resonance frequency tracking,DRFT)、边