快速掃描探針顯微鏡(ScanningProbeMicroscope,SPM)是一種高分辨率的顯微鏡,能夠實現對樣品表面的原子級成像和表征。采用探針在樣品表面掃描的方式,通過測量探針與樣品之間的相互作用力來獲取表面拓撲和性質信息。
1.原子力顯微鏡(AFM):通過探測探針與樣品表面之間的范德華力、靜電力、化學鍵力等相互作用力,實現對樣品表面形貌和力學性質的高分辨成像。
2.掃描隧道顯微鏡(STM):利用量子隧道效應,通過測量探針與樣品表面之間的電子隧道電流來實現對樣品表面原子級拓撲和電子性質的成像。
應用領域:
1.納米材料研究:用于表征納米材料的結構、形貌、力學性質等,為納米材料的設計和制備提供重要信息。
2.生物醫學:用于觀察生物分子、細胞和組織的微觀結構,研究生物分子的相互作用和生物表面的性質。
3.表面科學:用于研究表面吸附、腐蝕、生長等過程,揭示表面結構和性質對材料性能的影響。
4.納米電子學:用于研究納米器件的電子輸運性質,開發新型納米電子器件。
快速掃描探針顯微鏡相比傳統顯微鏡具有以下優勢:
1.高分辨率:能夠實現原子級甚至亞原子級的成像,揭示樣品表面的微觀結構。
2.非破壞性:不需要對樣品進行特殊處理,可以在常溫、常壓下進行表征,不會破壞樣品。
3.多功能性:可實現表面形貌、力學性質、電子性質等多方面的表征,適用于不同類型的樣品。
4.操作簡便:相對于傳統顯微鏡,操作相對簡單,易于使用。