AFM纳米操纵中侧向推动力的测量方法.pdf

清华大学学报(自然科学版)2004年第44卷第8期 5／37 !墅盟!!!!二Q!§4 CN1l一2223／N Univ(Sci8LTech)，2004，V01．44，No．8 1025—1028 JTsinghua AFM纳米操纵中侧向推动力的测量方法 张宇军1， 李 鹏2， 胡元中1， 王 慧1， 黄 兰3 (1．清华大学精密仪器与机械学系，摩擦学国家重点实验室，北京lo0084； 2．清华大学物理系，北京100084；3．北京大学化学与分子工程学院，北京100871) 摘要：纳米级操纵技术是制造纳米级结构、器件的重要方 是研究纳米级材料、大分子与周围介质、环境之间相 法之一，同时也是研究纳米粒子之间相互作用的重要手段。 互作用的重要手段。未来期望用于人工制造、改性纳 该文在运用原子力显微镜的探针操纵碳纳米管的同时，开发 米机械主体，在生物结构、器件制造等研究领域方面 了一种纳米级操纵力的同步测量方法。应用该方法，成功测 也有很大的潜在应用价值[1’2]。 量出了操纵、切割碳纳米管的侧向力信息，从而为研究纳米 碳纳米管具有优良的机械和电学特性[3“]，科研 粒子、基体与操纵工具之间的相互作用提供了最直接的力学 人员正以碳纳米管为基础材料制备具备一定功能的 信息和实验结果。在此基础上，可以进行初步的纳米设计，研 纳米器件口。7]，对碳纳米管及其他纳米新材料力学特 究纳米新材料的力学特性。 性的测量研究是纳米级力学设计的基础[8]。 关键词：纳米操纵；碳纳米管；侧向力测量；原子力显微镜 本文在标准的商用原子力显微镜上(DI 383 中图分类号：TB 文献标识码：A NanoscopeIIIa)开发了一种新的通用的方法，成功 文章编号：1000—0054(2004)08—102504 测量出了硅基体上碳纳米管操纵的侧向力信息，为 深入研究纳米粒子、基体和操纵针尖之间的相互作 Atomicforce measurement microscopic 用提供了一种有效方法。 oflateral fOrces pushing during 下文从样品制备、操纵力测量实验以及影响操 nanOmanipulatiOn纵力的各因素分析3个方面进行了阐述。 ZHANG Yujunl，LlPen92，HUYuanzhon91， WANGHuil．HUANGLan3 1样品制备 (1．State of KeyLaboratoryTriboIogy， 实验样品一是取少许用电弧放电法制备的单壁 ofPrecisionInstruments棚ld Department Mechanology， 碳纳米管，在二氯乙烷中超声分散，再沉积到硅 TsinghuaUniVersity，BeijinglO0084，