An improved fabrication method for carbon nanotube probe

An improved arc discharge method is developed to fabricate the carbon nanotube probe. In this method, the silicon probe and the carbon nanotube were manipulated under an optical microscope. When the silicon probe and the carbon nanotube were very close, 30-60 V dc or ae was applied between them, and the carbon nanotube was divided and attached to the end of the silicon probe. Comparing with the arc discharge method, the new method need not coat the silicon probe with metal in advance, which can greatly reduce the fabrication difficulty and cost. The fabricated carbon nanotube probe exhibits the good property of high aspect ratio and can reflect the true topography more accurately than the silicon probe.     

碳纳米管原子力显微镜针尖的研究

本文研究了制作碳纳米管原子力显微镜针尖的方法和过程。在光学显微镜下，通过两个微工作台操纵将纯化后的多壁碳纳米管粘结在传统的原子力显微镜的Si针尖上。运用电蚀的方法优化碳管针尖的长度使其达到高分辨率的要求。我们运用制作的碳纳米管针尖在敲击模式下时G型免疫球蛋白进行扫描成像，结果显示了其典型的Y形结构，这是传统AFM的Si针尖无法获得的。     

Carbon nanotubes as tips for atomic force microscopy

Ordinary AFM probes‘ characters prevent the AFM‘s application in various scopes. Carbon nanotubes represent ideal AFM probe materials for their higher aspect ratio, larger Young‘ s modulus, unique chemical structure, and well-defined electronic property. Carbon nanotube AFM probes are obtained by using a new method of attaching carbon nanotubes to the end of ordinary AFM probes, and are then used for doing AFM experiments. These experiments indicated that carbon nanotube probes have higher elastic deformation, higher resolution and higher durability. And it was also found that carbon nanotube probes can accurately reflect the morphology of deep narrow gaps, while ordinary probes can not reflect.     

碳纳米管原子力显微镜针尖的研究进展

碳纳米管具有很小的半径、较高的纵横比、高的柔软性能、独特的化学结构和确定的电子特性，这一系列性质使得它很适合用作原子力显微镜针尖。针尖的制作原先是手工操作，目前应用较广泛的是化学汽相沉积法（CVD）。这种针尖使朱子力显微镜的分辨率得到很大的提高，纳米操纵能力大大加强。     

DNA原子力显微镜成象条件的研究

原子力显微镜（AFM）在空气中对DNA进行观察时，针尖很容易对其造成损伤，从而影响图象质量，为探索此问题的解决办法，本研究在空气、水和无水乙醇中对DNA进行成象，同时对针尖的结构进行了扫描电镜观察，取100μg/ml质粒pQE30水溶液20μl滴加在新鲜剥离的云母基底上，吸附1min，用滤纸吸去基底上的多余残液，氮气吹干后在空气中成像；pQE30分别溶于去离子水和无水乙醇，质量浓度为100μg/ml,各取100μl加入液体池中成象，成象时均采用MultiMode AFM(NanoscopeⅢa）的敲击模式，并记录力曲线，结果发现：在液体中DNA的图象分辨率优于在空气中，在无水乙醇中优于在水中；针尖与DNA样品间的相互作用力越大，成象的分辨率越低，多次使用后针磨损，分辨率降低，这一结果为选择DNA的理想AFM成象环境，研究生理条件下DNA的结构和功能提供了实验基础。     

碳纳米管原子力显微镜针尖及其在生物学研究中的应用

碳纳米管是制作原子力显微镜针尖的理想材料，这是由于碳纳米管具有很小的半径，较高的纵横比，高的柔软性能，独特的化学结构和确定的电子特性，运用碳纳米管针尖成功地获得了免疫球蛋白和单个蛋白分子等的高分辨率结构图像。     

碳纳米管原子力显微镜针尖的制作研究

研究在光学显微镜下，运用两个独立的三维工作台分别控制针尖和碳纳米管的位置，将碳纳米管吸附在传统的原子力显微镜针尖上。首先将碳纳米管粘附在导电的胶带上，然后用涂胶的针尖与其接触将碳纳米管粘附到针尖上，最后运用电蚀的方法优化碳纳米管针尖的长度，以达到高分辨率的要求。运用制作的碳纳米管针尖对硅表面的深槽进行成像，获得了传统针尖无法得到的信息。     

运用碳纳米管原子力显微镜针尖减小长程力作用的研究

减小探针和样品表面之间的长程宏观力是原子力显微镜获得高分辨率成像的关键。首先通过理论分析得出影响长程力的主要因素是探针的几何形状和尺寸。然后分别运用几何形状和尺寸不同的原子力显微镜的传统Si针尖和碳纳米管针尖对样品进行扫描试验研究,结果显示碳纳米管针尖较传统针尖获得了高分辨率的图像。这一结果表明,碳纳米管针尖减小了成像中宏观长程作用力的影响,是理想的原子力显微镜针尖。     

碳纳米管针尖制造的关键技术研究

通过理论分析得出，碳纳米管针尖的长度过长会影响其成像的稳定性的结论，然后在原子力显微镜上运用电蚀的方法对碳纳米管针尖的长度进行优化，结果显示，截短后的碳纳米管针尖能够获得稳定的高分辨率成像，从而解决了碳纳米管针尖制造中针尖长度优化这一关键技术问题。