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第1章　SPM系统的基本原理1

1.1　扫描隧道显微镜的基本原理1

1.2　原子力显微镜的基本原理2

1.2.1　接触式模式3

1.2.2　力曲线方法4

1.2.3　摩擦力显微镜4

1.2.4　轻敲式模式5

1.2.5　相位成像模式技术5

1.2.6　磁力显微镜5

1.2.7　非接触式模式6

1.3　相关配件的制备和选择7

1.3.1　STM探针7

1.3.2　AFM探针7

1.3.3　扫描器的选择7

参考文献8

第2章 掺杂态聚苯胺薄膜的微观结构及相关信息研究9

2.1　三种对应阴离子掺杂态聚苯胺薄膜的微观结构研究9

2.1.1　材料和实验9

2.1.2　聚苯胺高分子链的理论模型10

2.1.3　氯离子掺杂态聚苯胺薄膜表面的STM结果10

2.1.4　高氯酸根离子掺杂态聚苯胺自支撑膜表面的STM结果11

2.1.5　对甲苯磺酸根离子掺杂态聚苯胺薄膜表面的STM结果12

2.2　结论12

2.2.1　数据讨论12

2.2.2　有意义的科学验证13

参考文献13

第3章　新型功能梯形高分子薄膜的微观结构与组分的关系研究14

3.1　四种梯形高分子薄膜表面的微观结构研究14

3.1.1　材料制备和实验14

3.1.2　梯形高分子薄膜的设计的结构模型14

3.1.3　梯形高分子薄膜表面的AFM结果14

3.1.4　梯形高分子的构象模型15

3.1.5　结论16

3.2　有机纳米管系列薄膜的初步研究17

3.2.1　设计的梯形高分子有机纳米管的结构模型17

3.2.2　两种有机纳米管薄膜表面的AFM结果18

3.2.3　相应于有机纳米管的超分子薄膜表面的AFM结果19

3.2.4　有机纳米管及其超分子的构象模型20

3.2.5　系列梯形高分子薄膜的力曲线的统计结果20

3.2.6　结论21

参考文献21

第4章 力曲线方法的应用23

4.1　特殊功能高分子薄膜的结构与性能的关系研究23

4.1.1　材料和实验23

4.1.2　设计的特殊高分子的结构式23

4.1.3　特殊高分子薄膜的AFM结果25

4.1.4　玻璃基底表面特殊高分子薄膜的力曲线的统计结果27

4.1.5　结论29

4.2　应用AFM／力曲线法研究液晶器件新的取向材料29

4.2.1　材料和实验30

4.2.2　5种有机薄膜的表面结构特征31

4.2.3　5种有机薄膜的力曲线的统计结果31

4.2.4　结论33

4.3　力曲线的采集与统计33

4.3.1　单条力曲线的形貌特征及采集33

4.3.2　力曲线的统计35

参考文献35

第5章 摩擦力显微镜在金属氧化物薄膜表面的纳米摩擦行为研究37

5.1　金属氧化物薄膜表面的纳米摩擦行为研究37

5.1.1　实验设计37

5.1.2　材料和实验38

5.1.3　原理38

5.1.4　摩擦力数据的采集39

5.1.5　数据处理和分析39

5.1.6　对测量结果的分析40

5.2　结果与讨论40

参考文献42

第6章 单链聚苯乙烯分子的形态研究43

6.1　单链聚苯乙烯分子的形态研究实验43

6.1.1　材料和实验43

6.1.2　聚苯乙烯分子敏感的溶剂效应43

6.1.3　溶液中的单链聚苯乙烯分子的动态过程45

6.1.4　液氮以及不同温度条件下单链聚苯乙烯分子的结构特征46

6.2　结论47

参考文献48

第7章 轻敲式／相位成像模式的应用49

7.1　不同水质中的聚丙烯酰胺分子的形态特征50

7.1.1　样品的制备与实验50

7.1.2　不同水质中大庆石油大学制备的聚丙烯酰胺分子的形态特征50

7.1.3　不同水质中东南大学制备的聚丙烯酰胺分子的形态特征51

7.1.4　不同水质中北京的聚丙烯酰胺分子的形态特征51

7.1.5　结论52

7.2　功能聚丙烯酰胺高分子的形态和行为研究53

7.2.1　材料和实验53

7.2.2　设计的主、客体分子模型54

7.2.3　本征态聚丙烯酰胺薄膜微区的形貌54

7.2.4　极稀水溶液体系中乙酸铬分子的形态及特性54

7.2.5　聚丙烯酰胺-乙酸铬复合体系的相关信息56

7.2.6　80℃条件下聚丙烯酰胺-乙酸铬复合体系的形态与性能变化57

7.2.7　过量乙酸铬存在条件下聚丙烯酰胺-乙酸铬复合体系的结构特征61

7.2.8　结论62

参考文献63

第8章　功能新材料的磁性探讨64

8.1　单个Gd@C82—OHx纳米粒子的形态和性能研究64

8.1.1　材料和实验64

8.1.2　不同pH值的稀溶液体系中单个Gd@C82—OHx粒子的形态特征65

8.1.3　初步探讨Gd@C82—OHx纳米粒子的磁信息67

8.1.4　结论69

8.2　无机纳米材料的磁性探讨69

8.2.1　材料和实验69

8.2.2　Ni-Cu多层纳米线的形貌特征和磁性信息70

8.2.3　Al2O3-Ni纳米阵列的相关信息71

8.2.4　云母基底的相关信息72

8.2.5　结论72

参考文献74

第9章 应用AFM的轻敲式／相位成像模式筛选功能有机高分子薄膜75

9.1　探讨光学高分子薄膜的纳米结构与性能的关系75

9.1.1　样品的制备和实验76

9.1.2　设计的主体高分子和客体分子的结构模型76

9.1.3　不同基底上非线性光学高分子薄膜的表面形貌图和相位成像信息76

9.1.4　不同基底上非线性光学高分子薄膜的微区结构和相位成像信息79

9.1.5 ITO基底上非线性高分子薄膜的力曲线的统计分布分析84

9.1.6　结论86

9.2　新型PVC自支撑薄膜的微观结构与性能的研究87

9.2.1　材料和实验87

9.2.2　设计的PVC薄膜的主体分子等四种分子的结构模型88

9.2.3　本征态PVC薄膜表面的微区结构信息88

9.2.4　修饰的PVC薄膜表面的微区结构信息89

9.2.5　掺杂剂对PVC薄膜表面微区结构的影响94

9.2.6　结论95

9.3　不同等离子体处理的可降解医用高分子（PLGA）薄膜的微观结构研究95

9.3.1　实验和材料制备95

9.3.2　本征态PLGA薄膜表面的相关信息96

9.3.3　O2等离子体条件下PLGA薄膜表面的结构变化98

9.3.4　SO2等离子体处理的PLGA薄膜表面形貌98

9.3.5　NH3等离子体处理时间对PLGA薄膜表面的影响99

9.3.6　结论101

9.4 功能蛋白质分子修饰的医用高分子薄膜表面的微区结构特征101

9.4.1　实验和材料102

9.4.2　BSA（FBS）修饰的PLGA薄膜表面102

9.4.3　BSA（FBS）修饰的NH3等离子体处理1min的PLGA薄膜103

9.4.4　NH3等离子体修饰时间的延长对PLGA薄膜结构的影响105

9.4.5　结论107

参考文献107

第10章　生物学信息探讨109

10.1　单个成骨细胞的形态及其微区结构信息的研究109

10.1.1　实验和材料制备110

10.1.2　生长在本征态PLGA薄膜表面的双成骨细胞的形态特征110

10.1.3　经NH3等离子体处理的PLGA薄膜表面成骨细胞的形态特征111

10.1.4　BSA分子修饰的PLGA薄膜表面单个成骨细胞的形貌特征113

10.1.5　低渗状态单个成骨细胞的微区结构信息114

10.1.6　低渗状态成骨细胞胞体内的动态变化115

10.1.7　结论116

10.2　PLGA薄膜及其薄膜表面生长的成骨细胞（触角）表面黏附力的统计分析——考察三类薄膜表面的生物活性117

10.2.1　力曲线的采集117

10.2.2　本征态PLGA薄膜的力曲线的统计分布118

10.2.3　NH3等离子体修饰的PLGA薄膜的力曲线的统计分布118

10.2.4　不同PLGA薄膜表面的成骨细胞（触角）表面力曲线的统计分布119

10.2.5　结论121

10.3　纳米生物学信息的初步研究122

10.3.1　生物材料的制备及实验122

10.3.2　正常海马神经元细胞及其微区的相关信息123

10.3.3　低渗状态（10min）海马神经元细胞的形貌特征123

10.3.4　单个淋巴细胞的相关信息124

10.3.5　单分子药物在淋巴细胞表面的特异性结合探讨125

10.3.6　结论127

参考文献127

第11章 冬小麦叶片中原生质体的有价值信息研究128

11.1　冬小麦叶片细胞的纳米结构及其动态过程研究128

11.1.1　材料和实验128

11.1.2　冬小麦叶片的正常细胞的形态特征及微区信息128

11.1.3　由冬小麦细胞表面微区结构变化解读内吞噬现象129

11.1.4　冬小麦细胞内的亚结构信息132

11.1.5　冬小麦细胞中蛋白质纳米粒子的形态特征及动态过程135

11.1.6　结论135

11.2　准自然环境冬小麦原生质体表面蛋白质组分的识别研究137

11.2.1　材料和实验137

11.2.2　冬小麦原生质体质膜表面微区的形貌特征及较大尺寸蛋白质颗粒的形态特征及其性能137

11.2.3　冬小麦原生质体中细胞表面较大尺寸蛋白质颗粒与蛋白酶K结合后的形态特征及其性能139

11.2.4　冬小麦原生质体质膜表面颗粒与蛋白酶K结合后单个纳米粒子的形态特征139

11.2.5　蛋白酶K的单分散状态和单分子的结构特征及其性能142

11.2.6　结论143

参考文献143

第12章 在纳米尺度上探讨乙型肝炎病毒核心抗原（HBcAg）的特异性药物的作用机制研究144

12.1　材料和实验144

12.2　药物1的分子模型及最小基元的结构特征145

12.3　核心抗原二聚体的结构模型及其形态特征145

12.4　核心抗原分子多聚体及其壳形结构146

12.5　核心抗原分子与纳米药物1结合后的相关信息148

12.6　核心抗体分子的形态特征及相位成像信息149

12.7　核心抗体分子与核心抗原分子结合的相关信息150

12.8　拉米夫定纳米粒子与核心抗原分子聚集体结合的相关信息151

12.9　结论152

参考文献152

第13章 功能有机分子的识别研究153

13.1　具有苯环的高分子的分子识别探讨153

13.1.1　单链聚苯乙烯分子的形态特征153

13.1.2　掺杂态聚苯胺薄膜中的分子识别探讨154

13.2　聚硅氧烷梯形高分子薄膜中的分子识别探讨155

13.2.1　四种梯形高分子薄膜表面的实验结果155

13.2.2　四种梯形高分子的分子力学计算结果155

13.3　结论156

参考文献156

第14章 纳米器件的集成及其形成机理的初探157

14.1 不同条件处理的硅片制备的含氮氧化物超薄膜的表面、界面信息研究157

14.1.1　HF/H2O溶液体系处理的硅片的表面信息158

14.1.2　HF/IPA（异丙醇）／H2O溶液体系处理的硅片表面信息158

14.1.3　Si-SiO2体系的表面、界面信息（HF/H2O）158

14.1.4　Si-SiO2体系的表面、界面信息（HF/IPA/H2O）159

14.1.5　结论160

14.2　在单分子水平上研究蛋白质芯片的形成机理（生物分子的识别）160

14.2.1　材料和实验161

14.2.2　硅-蛋白质芯片的组装过程161

14.2.3　硅-蛋白质芯片的性能检测165

14.2.4　结论168

参考文献168

第15章　纳米线的样品制备、表征及其形态研究170

15.1　两种铜酞菁纳米线的制备与表征170

15.1.1　铜酞菁（CuPc）纳米线的制备170

15.1.2　铜酞菁（CuPc）纳米线的表征170

15.2　空心纳米线——纳米碳管的样品制备与表征171

15.2.1　空心纳米线——碳纳米管的样品制备172

15.2.2　不同基底表面的碳纳米管的结构特征172

15.2.3　掺杂态聚苯胺稀溶液体系分散的单根碳管的形态特征174

15.2.4　结论176

15.3　聚硅氧烷有机纳米线的制备与表征176

15.3.1　聚硅氧烷有机纳米线的由来176

15.3.2　聚硅氧烷有机纳米线的样品制备176

15.3.3　结果与讨论177

15.3.4　结论178

15.4　单个聚硅氧烷梯形高分子纳米线的特征构象的初步分析179

15.4.1　材料和实验180

15.4.2　设计的单个聚硅氧烷梯形高分子纳米线的结构模型180

15.4.3　十二烷基（3％）聚硅氧烷梯形高分子纳米线的微观结构特征181

15.4.4　十二烷基（5％）聚硅氧烷梯形高分子薄膜的微观结构特征182

15.4.5　结论183

参考文献183

第16章 纳米粉体的分散技术和单个纳米粒子的形态研究184

16.1 金属纳米粉体的分散技术的应用探讨184

16.1.1 蒙脱土和高岭土的分散184

16.1.2　蒙脱土晶粒的结构特征185

16.1.3　高岭土微粒的形态特征186

16.1.4　金属氧化物纳米粉体的单分散技术186

16.1.5　单个金属纳米粒子的形态特征188

16.1.6　两种生物高分子的分散技术188

16.1.7　单个特异性功能蛋白质分子的形态特征188

16.1.8　单个具有多糖官能团的胆固醇分子的形态特征189

16.1.9　结论189

16.2　纳米涂层技术探讨190

16.2.1　材料和实验190

16.2.2　三种纳米粉体中单个粒子的结构信息191

16.2.3　三种金属纳米涂层的相关信息192

16.2.4　结论193

16.3　纳米颗粒的测量方法193

16.3.1　数据的采集195

16.3.2　纳米颗粒的测量195

16.3.3　纳米颗粒的数据的统计和计算195

16.4　单个金属纳米粒子的研究进展196

16.4.1　材料和实验196

16.4.2　ZnO系列粉体的形态特征196

16.4.3　四种金属纳米粉体的最近的研究结果198

16.4.4　结论200

16.5　Al2O3纳米粉体在功能聚酰亚胺高分子薄膜中的应用201

16.5.1　聚酰亚胺薄膜的聚合及相关实验201

16.5.2　本征态聚酰亚胺薄膜的AFM／相位成像结果201

16.5.3　施加1000V电压时考察本征态薄膜的抗老化能力202

16.5.4　Al2O3纳米粒子掺杂的聚酰亚胺超薄膜的结构特征203

16.5.5　施加1000V电压后考察Al2O3纳米粒子掺杂的聚酰亚胺超薄膜的抗老化能力204

16.5.6　结论205

16.6　来自国外的金属纳米粉体的单个粒子的形态特征206

16.6.1　不同浓度的Co纳米粒子的研究206

16.6.2　气敏SnO3薄膜的微区结构研究207

16.6.3　SnO2薄膜的制备和实验207

16.6.4　结果和讨论207

参考文献208

第17章 NanoⅢa SPM DI3000的应用——含铁酞菁功能材料的微区结构和弱磁性能的初步研究210

17.1　材料制备和实验210

17.2　铁酞菁（FePc）功能材料的微区结构和相位成像信息211

17.3　铁酞菁（FePc）材料的磁信息存在的可能性215

17.4　铜酞菁（CuPc）功能材料的相关信息218

17.5　标准磁力薄膜样品的微区磁力信息219

17.6　结论220

参考文献221

第18章　扫描器的校正222

参考文献225

附录1　SpM DI3000的使用226

附录2 Origin-Gausses分析（使用Origin软件画图）228

后记229