——首款可分析固液界面結(jié)構(gòu)的掃描探針顯微鏡

島津高分辨率掃描探針顯微鏡SPM-8000FM

        日本島津制作所于2014年1月6日推出了最新型號(hào)掃描探針顯微鏡——高分辨率掃描探針顯微鏡SPM-8000FM，不同于現(xiàn)有掃描探針顯微鏡/原子力顯微鏡多采用調(diào)幅（AM）方式，而采用更高靈敏度、更高穩(wěn)定性的調(diào)頻（FM）方式，因此稱(chēng)為高分辨率HR-SPM（High Resolution Scanning Probe Microscope）掃描探針顯微鏡。并突破了FM方式只能在真空環(huán)境中觀察這一瓶頸，成為首款可在大氣·溶液環(huán)境下進(jìn)行原子級(jí)的結(jié)構(gòu)觀察和物性測(cè)定的掃描探針顯微鏡，并達(dá)到真空環(huán)境中超高分辨率水平。

        SPM-8000FM可在大氣˙溶液環(huán)境下分析薄膜、結(jié)晶、半導(dǎo)體、有機(jī)材料等多種樣品。首次實(shí)現(xiàn)了在固體和液體的臨界面（固液界面）進(jìn)行水化、溶劑化的觀察，因此也可以作為固液界面結(jié)構(gòu)的觀察分析儀器。例如，可實(shí)現(xiàn)鋰離子電池中電解液和電極界面發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化，或者脂類(lèi)等生物分子溶液中的結(jié)構(gòu)觀察等研究，為電子設(shè)備、納米材料、催化劑、生物材料等納米技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)工作帶來(lái)新手段。

        在尖端納米技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)過(guò)程中，不僅要在真空環(huán)境中，更需要在實(shí)際使用環(huán)境中進(jìn)行原子級(jí)的結(jié)構(gòu)觀察和物性測(cè)定，準(zhǔn)確把握樣品特性。島津制作所與京都大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)共同研發(fā)的SPM-8000FM高分辨率掃描探針顯微鏡充分滿(mǎn)足了納米研究人員的理想。據(jù)悉，該款儀器將于3月展開(kāi)在中國(guó)市場(chǎng)的銷(xiāo)售·應(yīng)用服務(wù)工作。

SPM-8000FM特點(diǎn)

1. 突破超高真空瓶頸，實(shí)現(xiàn)大氣˙溶液中的超高分辨率觀察

由于SPM檢測(cè)懸臂位移的光學(xué)杠桿檢測(cè)系統(tǒng)的固有噪音水平較高，所以只能在真空中完成超高分辨率觀察。島津高分辨率掃描探針顯微鏡SPM-8000FM通過(guò)提高光學(xué)杠桿檢測(cè)系統(tǒng)的效率、降低激光干擾等技術(shù)研發(fā)，將現(xiàn)有光杠桿檢測(cè)系統(tǒng)的噪音水平降低95%，開(kāi)創(chuàng)了SPM在大氣˙溶液中的超高分辨率觀察。因此，利用SPM-8000FM可以清晰的觀察到大氣中酞菁鉛晶體薄膜的分子排列結(jié)構(gòu)、水中氯化鈉（NaCl）的原子結(jié)構(gòu)等。還可以進(jìn)行有機(jī)分子在溶液中特定反應(yīng)的功能性評(píng)價(jià)、反應(yīng)評(píng)價(jià)，所以在有機(jī)元件的開(kāi)發(fā)領(lǐng)域?qū)l(fā)揮巨大作用。 

2. 不再局限于表面觀察，實(shí)現(xiàn)了固液界面的局部三維結(jié)構(gòu)的觀察分析

目前已知固液界面會(huì)在溶質(zhì)與水（溶媒）的相互作用下形成復(fù)雜的層狀結(jié)構(gòu)，稱(chēng)之為水化溶劑化層，可對(duì)固液界面的化學(xué)反應(yīng)、電荷移動(dòng)、潤(rùn)滑、熱傳導(dǎo)等產(chǎn)生很大的影響。但是水化溶劑化層非常薄，在臨界面的垂直方向上呈現(xiàn)不均一的結(jié)構(gòu)，所以水化溶劑化層的顯微觀察迄今為止都是一個(gè)難題。
SPM-8000FM利用超高靈敏度的力檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水化溶劑化結(jié)構(gòu)的觀察分析。通過(guò)采用新的掃描方式，首次實(shí)現(xiàn)了三維結(jié)構(gòu)的解析。不僅可以觀察電極、聚合物在界面活性劑、生物界面等溶液中的表面形態(tài)，還可以進(jìn)行固液界面結(jié)構(gòu)的觀察分析。