1. 实验负责人：钱建强
2. 小组成员：丁喜冬
3. 小组成员：吕洪凤

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　　1981年IBM苏黎世实验室的Binning博士和Rohrer教授发明了扫描隧道显微镜（Scanning Tuning Microscope，简称STM），人类第一次能够直接在单个原子尺度上对物质表面进行探测并成像。但是由于STM利用隧道电流对样品表面成像，所以无法用来对绝缘样品进行成像研究。为解决这一问题，Binnig等人（IBM苏黎士研究实验室的奎特（C. F. Quate），宾宁（Gerd Binnig）和盖博（Ch. Gerber））于1986年发明了原子力显微镜（Atomic Force Microscope，简称AFM）。

　　原子力显微镜不仅具有原子、甚至是亚原子级分辨率，而且可以适用于真空、大气以及液相环境。原子力显微镜的分析对象不仅包括导体、半导体，还包括绝缘体样品，可以在特定环境下实现对样品的原位测量，且对样品制备基本没有特殊要求。原子力显微镜除了对样品表面形貌、力学性质成像之外，还能够实现对单个原子的操纵，因此得到了广泛的应用。简单的说，原子力显微镜是一种可以在真空、大气和液相环境中对样品进行纳米级分辨率成像、具备纳米操纵与组装能力的、可以测量小到pN量级作用力的一种强有力的微观表面分析仪器。

　　原子力显微镜对物理学、化学、材料科学、生命科学以及微电子技术等研究领域有着十分重大的意义和广阔的应用前景。在物理和材料科学中，原子力显微镜不仅能对样品形貌进行成像，还能对样品的电、磁和机械性质进行测量；在纳米技术中，原子力显微镜可以对纳米材料的三维信息及局部性质进行高分辨率测量，也可以用来改变甚至构造纳米结构；在数据存储和半导体等高新技术产业中，随着器件的尺寸越来越小，生产加工及检测中的一些问题必须依靠原子力显微镜来解决；生命科学无疑是原子力显微镜最重要的应用领域之一，原子显微镜可以生理条件下对生物分子直接成像，对活细胞进行实时动态观察，原子力显微镜能提供生物表面的高分辨率的三维图像，能以纳米尺度的分辨率观察局部的电荷密度和物理特性，测量分子间（如受体和配体）的相互作用力，还能对单个生物分子进行操纵，可以说原子力显微镜是我们理解生命现象的一把钥匙。

1. 了解原子力显微镜的工作原理、结构与特点（与光学显微镜和电子显微镜相比较）；
2. 握原子力显微镜的工作模式及仪器的调节方法和操作步骤；
3. 掌握原子力显微镜获得待测样品表面形貌的方法。

1. 了解原子力显微镜测量探针-样品间相互作用力力的原理及灵敏度，利用原子力显微镜测量力-距离曲线；
2. 掌握原子力显微镜的图像数据的处理方法，利用原子力显微镜分析表面形貌（如粒径、粗糙度等），或测量样品上的台阶高度；
3. 掌握采用自感应探针的原子力显微镜的原理与操作（选做）。

1. 材料纳米微观力学特性的测量（如弹性、粘性、硬度）;
2. 基于原子力显微镜的纳米加工或刻蚀。

1. 原子力显微镜的其它测量成像功能的使用，如摩擦力测量，静电力显微镜、磁力显微镜的使用；
2. 导电样品的原子力显微镜观察（导电原子力显微镜的操作与应用）;
3. 基于原子力显微镜的局域功函数测量。
4. 　　本实验可以使用是韩国PSIA（现Park Systems）公司的XE-100E原子力显微镜。XE-100E的扫描器采用了三轴分离技术，具有大范围高精度的特点。XY扫描范围：100µm，精度0.15nm；Z扫描范围：12µm，精度：0.02nm。

　　XE100的用户手册详见以下链接：
　　XE100的用户手册

1. 物理精密实验仪器的操作与使用；
2. 纳米尺度的物性表征、操纵及应用方法.
3. 原子力显微镜样品的制备
4. 图像分析及处理

1. 原子或分子间的相互作用力及其检测方法；
2. 纳米尺度位移的控制与检测技术；
3. 电子技术、PID控制、软件编程。

纳米科技，电子技术，自动控制，光学，力学，材料学、生物学

1. AFM仪器控制与Labview编程实验；
2. 自感知原子力显微镜；
3. 纳米加工刻蚀及其应用方法；
4. 半导体样品的测量成像；
5. 皮牛级力测量及蛋白质分子结构检测实验.

欢迎大家留言讨论！ — 乐永康 2019/12/05 13:01