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原子力显微镜液下成像的新技术
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先进原子力显微术在二维层状材料界面研究中的应用进展
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原子力显微镜(AFM)作为纳米尺度上的形貌表征以及量测设备为科研及工业界广泛接受。近年来AFM在进一步提升分辨率及操作智能化的基础上,更扩展为测量材料的纳米力学,磁学,电学,电化学,热学以及纳米光学,光谱学等诸多性质的综合表征系统。近期推出的NanoIR纳米红外技术,超快扫技术,以及多种生物光学联用技术等,也有力地推动了相关前沿科研项目的开展。
其中,纳米红外光谱技术是一款最先进的微区成像及化学性质表征技术,其采用独有的光热诱导共振技术 ,使红外光谱的空间分辨率突破衍射极限而受到广泛的关注。在短短几年的发展历程中,AFM-IR技术在快速的更新升级,从100nm空间分辨率到10nm空间分辨率,从接触模式检测到轻敲模式AFM-IR的实现,从数分钟采集一条光谱到数秒钟采集一条光谱,甚至快速的三维光谱采集。其应用也从早期传统高分子聚合物相结构分析、纳米纤维、复合材料的分析发展到如今岩石中的有机质分析、蛋白质二级结构、嵌段聚合物、钙钛矿光电材料、氧化石墨烯、分子取向相关研究、细胞病变、大气溶胶检测、半导体行业污染物监测等多领域下纳米红外的技术的应用。
快扫生物型原子力显微镜NanoWizard Ultra Speed 2,凭借每秒10帧的扫描速度,真正的原子分辨率、高级生命科学测量功能以及高级光学连用功能,提高了先进显微镜应用的技术性能标准。NanoWizard ULTRA speed 2配备了布鲁克(Bruker)独有的PeakForce Tapping?技术,以精确的力控制、极大的易用性和超高的分辨率将AFM成像技术拓展到更广泛的研究领域,特别是软样品与生物样品的研究。NanoWizard Ultra Speed 2可以在培养液以及适宜温度等生理环境下进行原位测试;在此基础上,与常用的荧光显微镜,倒置光显微镜,激光共聚焦,乃至TIRF,STED,FLIM等高级光学设备实现完美联用;而高达每秒十帧图的超快速扫描技术的推出,也使得原位研究动态生物过程成为可能。我们将探究超快速扫描技术的新特点以及其在生物分子、细胞等领域中的应用。
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有机、钙钛矿太阳能电池通常由夹在底电极和顶电极之间的多个薄膜层组成。此类薄膜太阳能电池的能级排布不仅决定于各薄膜层的能带弯曲,而且取决于层间的界面效应,是影响载流子传输,进而决定器件性能的关键因素之一。虽然各薄膜层的能级容易测量,但如何准确获取此类垂直封闭型器件的能级排布极具挑战性,尤其是在原位工况下。
我们的研究致力于发展原位扫描开尔文探针显微镜(SKPM)技术,观测处于不同工况下的有机和钙钛矿太阳能电池横截面的能级排布。该技术能够准确揭示材料和器件结构对器件性能的影响。但由于非理想的针尖尺寸以及悬梁臂的串扰,SKPM的测量精准度大打折扣。为此,我们发展了一系列定量方法,包括偏压补偿法,数值去卷积法以及悬臂振荡动力学优化等,成功还原了器件真实的能级排布。进一步地,我们针对商用SKPM系统空间分辨率的瓶颈,自主研制了超高真空SKPM系统,成功实现了器件精细界面能级排布的高分辨成像。基于上述有机和钙钛矿太阳能电池能级排布的研究结果,我们有针对性地调控材料和界面,从而优化器件能级排布提升器件性能。
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讲座内容主要介绍几种主流的膜厚测量方式,从多角度介绍不同测厚方法的优劣,包括电解法(库仑法)、金相法、X射线荧光法等。镀层XRF分析仪是一个有价值的电镀过程控制工具。它快速,易于使用和准确,并允许您监控和调整您的电镀产线,以确保高质量。
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PCB生产中的质量保证始于基础化学品的检测。瑞士万通的电位滴定仪可以快速、简单、可靠的分析槽液中各种酸、碱以及金属等离子的浓度含量。除此之外,我们还根据一些知名PCB公司的客户需求,为他们专门定制了高效的全自动解决方案,全自动解决方案更适用于批量样品的测定,每天可完成几百个样品的测定。我们也会借此机会与听众分享瑞士万通公司全自动电位滴定仪的解决方案。欢迎您报名收看~~
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像差校正电子显微学在过去十年中在材料科学领域获得了广泛的应用,实现了材料的原子分辨率成像。然而对电子束敏感的软物质由于受到电子束辐照会发生快速的结构崩塌,电子显微方法在对这些材料的观察上显得无能为力。在这里,我以卤化物钙钛矿纳米材料为例谈谈实现原子成像的办法。
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透射电子显微技术(TEM)在材料形貌、结构的表征上发挥着重大的作用,是研究材料不可或缺的重要工具之一。传统电子显微学的应用主要局限在表征材料的微观结构、成分。原位透射电?子显微技术的发展使得可以在声、光、电、热、磁以及复杂的化学环境下,实时地动态地记录材料样品与环境的相互作用下微观显微结构的变化。这一技术的应用可以让我们在透射电镜里,直接应用材料工艺的处理、原子结构变化的记录、物理化学性质测量、以及环境服役性能的评价的多种关联性的表征。 从而在实验的基础上直观的展示材料的工艺-结构-性质-性能的相关特性,帮助指导设计合成、优化微结构调控,促进新物质的探索和深层次物质结构研究,为新能源、新材料,和化工反应等领域的具体问题提供了新的方法与思路。?目前国际上越来越多的研究者已经利?用实时原位电?子显 微学表征在?自?身领域的研究中获得了突破,本次报告将重点分享在材料和化学领域最新的应用成果。
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用机械切割研磨抛光,氩离子束加工和钻石刀超薄切片等实验流程相互组合的四种实验方案,来应对材料样品制备平整截面用SEM形貌观察或EBSD分析。
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理解缺陷的原子结构和动态其演变过程对二维材料功能器件的改进与性能提供具有重要意义。利用球差纠正透射扫描电子显微镜(STEM)中的汇聚电子束,我们能激发二维材料中的缺陷产生动态演变,同时在原子尺度下观察它们重构的动态过程。这种方法使我们能够实时地追踪二维材料中缺陷原子在高能电子束影响下的结构变化。在这个报告中,我将报道我们利用上述方法在二维材料里取得的最新成果,包括二维非晶碳材料的开发与表征,二硒化钼(MoSe2)中硒空穴引起的反转晶畴的演变过程,二硒化钯(PdSe2)中层间融合的机理,以及在单层过渡金属硫族素化合物中精确雕刻只有三个原子宽度的金属纳米线的原位过程等。