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原子力显微镜中探针与样品间作用力及AFM的应用 被引量:9
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作者 马全红 赵冰 +1 位作者 张征林 朱争鸣 《大学化学》 CAS 2000年第5期33-36,共4页
综合讨论了原子力显微镜 (AFM)中探针与样品间作用力 ,特别是范德华力的形成机制 ;并假定针尖形状为抛物形 ,定量研究了针尖与样品间作用力 ,探讨了AFM的若干应用。
关键词 原子力显微镜 探针 表面结构分析 范德华力 应用
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压电探针应用于原子力显微镜液体成像的研究 被引量:6
2
作者 李艳宁 赵倩云 +5 位作者 王忠顺 房轩 宋丽薇 李树民 傅星 胡小唐 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期341-343,372,共4页
研究了采用微悬臂梁上集成的ZnO压电薄膜作为微驱动的探针的直接激振方法,比较了间接激振和直接激振方法下探针在液体中的振动性能,以标准生理溶液中的海拉细胞为样品,对原子力显微镜在液体环境下轻敲模式的成像性能进行了实验研究... 研究了采用微悬臂梁上集成的ZnO压电薄膜作为微驱动的探针的直接激振方法,比较了间接激振和直接激振方法下探针在液体中的振动性能,以标准生理溶液中的海拉细胞为样品,对原子力显微镜在液体环境下轻敲模式的成像性能进行了实验研究.研究表明,采用压电探针的直接激振方法在探针振动的幅频曲线中仅有单一谐振峰,可以避免在压电陶瓷管激振方法下由液体振动造成的寄生谐振峰,因此使用压电探针不仅提高了探针振动频率的控制精度,而且减小了针尖对样品的损坏,还提高了仪器的带宽和成像速度.对于512×512点阵和60μm×60μm范围的图像,使用该方法可将采集速度由原来的2~3min/帧提高到15-20s/帧,并且扫描速度的提高对原子力显微镜在动态过程中的研究有着重要的参考价值. 展开更多
关键词 原子力显微镜 压电探针 微悬臂梁 轻敲模式
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原子力显微镜探针批量制备工艺分析 被引量:5
3
作者 李加东 苗斌 +1 位作者 张轲 吴东岷 《微纳电子技术》 北大核心 2016年第2期119-123,共5页
为实现低成本原子力显微镜(AFM)探针的制备,开展了基于6英寸(1英寸=2.54 cm)绝缘衬底上的硅(SOI)的AFM探针制备方法的研究,实验分析了采用KOH湿法腐蚀纳米硅针尖的时间对针尖形貌的影响,给出了纳米硅针尖的缺陷类型以及产生缺陷针尖的原... 为实现低成本原子力显微镜(AFM)探针的制备,开展了基于6英寸(1英寸=2.54 cm)绝缘衬底上的硅(SOI)的AFM探针制备方法的研究,实验分析了采用KOH湿法腐蚀纳米硅针尖的时间对针尖形貌的影响,给出了纳米硅针尖的缺陷类型以及产生缺陷针尖的原因,同时针对深硅干法刻蚀过程中散热不均的现象,提出采用导热系数高的黏接材料来改善散热问题。实验结果表明,基于6英寸SOI制备的AFM探针悬臂梁厚度偏差为±0.5μm,成品率大于90%,对制备的自锐式AFM探针与商用AFM探针进行了测试对比,自制AFM探针的扫描质量达到了当前商用探针的水平,满足形貌表征的需求。 展开更多
关键词 原子力显微镜(afm) 探针 绝缘衬底上的硅(SOI) 自锐式 曲率半径
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环形、矩形及I2形MEMS原子力显微镜探针的力灵敏度(英文) 被引量:1
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作者 熊壮 屈明山 +1 位作者 张照云 杨荷 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第5期351-358,共8页
基于微电子机械系统(MEMS)技术的环形、矩形以及I2形谐振器由于具有较高的谐振频率与品质因数等优点,可作为原子力显微镜(AFM)探针用于物理表面高速成像实验。在结构尺寸近似的情况下,对影响上述三种MEMS探针性能的谐振频率、有效... 基于微电子机械系统(MEMS)技术的环形、矩形以及I2形谐振器由于具有较高的谐振频率与品质因数等优点,可作为原子力显微镜(AFM)探针用于物理表面高速成像实验。在结构尺寸近似的情况下,对影响上述三种MEMS探针性能的谐振频率、有效刚度以及品质因数等关键指标进行综合分析与比较。在此基础上,对上述MEMS探针的力灵敏度进行了评估。结果表明,环形MEMS探针适用于对柔性物体的高精度成像,而I2形MEMS探针则更适合于对大范围区域的高速实时成像。通过对机械结构与检测电路的进一步优化,MEMS探针的力灵敏度有望达到并超越现有悬臂式探针的水平。 展开更多
关键词 微电子机械系统(MEMS) 谐振器 力灵敏度 原子力显微镜(afm)探针 品质因数 谐振频率
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利用典型Si(100)微结构对原子力显微镜探针参数进行表征 被引量:3
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作者 韩国强 景蔚萱 +1 位作者 蒋庄德 朱明智 《计量学报》 CSCD 北大核心 2010年第5期426-429,共4页
利用各向异性化学湿法刻蚀工艺在Si(100)上加工了具有本征侧墙角(54.73°)的典型微机电系统(MEMS)梯形结构。用该微结构作为线宽测试结构,对其进行了原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)线宽和轮廓的比对测量。并对... 利用各向异性化学湿法刻蚀工艺在Si(100)上加工了具有本征侧墙角(54.73°)的典型微机电系统(MEMS)梯形结构。用该微结构作为线宽测试结构,对其进行了原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)线宽和轮廓的比对测量。并对AFM探针和样品耦合效应进行了研究,提出了AFM探针参数动态表征的模型,基于几何模型对线宽和轮廓测量中探针针尖形状和针尖位置参数进行了表征,提出了用曲率半径、安装倾角、扫描倾角和针尖半顶角来对原子力显微镜探针针尖进行表征。该方法是对现有AFM探针表征模型的改进和完善。 展开更多
关键词 计量学 MEMS 各向异性化学湿法刻蚀 原子力显微镜 线宽测量 探针表征
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基于原子力显微镜(AFM)的微小结构加工工艺研究 被引量:2
6
作者 孙涛 闫永达 +3 位作者 夏加飞 梁迎春 程凯 董申 《微纳电子技术》 CAS 2003年第7期154-158,共5页
为了解决AFM单独用于机械刻蚀加工存在的局限性以及加工过程中各种因素对加工结果的影响等问题 ,提出一种基于AFM的非硅工艺微结构的加工方法。把三维微动工作台叠加到原子力显微镜工作台上组成新的微加工系统 ,采用金刚石针尖作为加工... 为了解决AFM单独用于机械刻蚀加工存在的局限性以及加工过程中各种因素对加工结果的影响等问题 ,提出一种基于AFM的非硅工艺微结构的加工方法。把三维微动工作台叠加到原子力显微镜工作台上组成新的微加工系统 ,采用金刚石针尖作为加工工具。根据AFM在线成像后的结果对该工艺过程中各种因素产生的影响进行了研究、分析和说明 ,得出主要参数优选的一般方法 ,讨论了与其他微机械加工方法相比较采用该方法的优缺点和可行性。应用该系统进行了微结构的加工实验 ,实验结果表明该系统能够实现较高尺寸精度和重复性精度的微结构的加工 。 展开更多
关键词 原子力显微镜 afm 微小结构加工工艺 微加速度传感器 MEMS 半导体加工
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原子力显微镜的双探针接触测量研究 被引量:2
7
作者 张华坤 高思田 李伟 《计量学报》 CSCD 北大核心 2016年第1期1-5,共5页
为实现双探针原子力显微镜的探针对准,用探针A对探针B的成像进行了深入的研究。首先对音叉探针进行有限元仿真,分析探针的机械特性。其次用锁相放大器获取探针的幅度和频率信号,让探针接近样品(硅片)以获得系统的分辨率。最后在YO... 为实现双探针原子力显微镜的探针对准,用探针A对探针B的成像进行了深入的研究。首先对音叉探针进行有限元仿真,分析探针的机械特性。其次用锁相放大器获取探针的幅度和频率信号,让探针接近样品(硅片)以获得系统的分辨率。最后在YOZ平面用探针A对探针B扫描成像,逐步缩小扫描范围并同时减小扫描步进。实验表明,探针的分辨率优于1nm,双探针对准精度可达5nm。 展开更多
关键词 计量学 探针 原子力显微镜 音叉探针
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原子力显微镜探针原位有效参数对线宽测量的修正 被引量:2
8
作者 朱明智 蒋庄德 景蔚萱 《计量学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期204-206,252,共4页
针对原子力显微镜(AFM)的线宽和轮廓的精确测量,对AFM探针的原位有效参数进行了定义和表征,提出使用AFM探针的原位有效参数对AFM的线宽测量结果进行修正的模型。采用有效半径和半内角表征AFM探针的复合形状,悬臂轴倾角表征探针的安装状... 针对原子力显微镜(AFM)的线宽和轮廓的精确测量,对AFM探针的原位有效参数进行了定义和表征,提出使用AFM探针的原位有效参数对AFM的线宽测量结果进行修正的模型。采用有效半径和半内角表征AFM探针的复合形状,悬臂轴倾角表征探针的安装状态,设计了具有不同梯形截面的两个表征样板,通过对表征样板进行AFM和扫描电子显微镜(SEM)的比对测量获得了探针的原位有效参数。提出了在线宽测量中,当AFM的扫描轮廓线具有不同的斜度时分别采用的不同的修正公式。采用此公式和探针的原位参数对掩膜板的AFM线宽测量结果进行了修正。 展开更多
关键词 计量学 原子力显微镜 扫描探针 线宽测量 表征样板
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用于线宽测量的双探针原子力显微镜 被引量:1
9
作者 王鹤群 李伟 +3 位作者 李琪 施玉书 李适 高思田 《计量学报》 CSCD 北大核心 2017年第S1期18-24,共7页
双探针原子力显微镜可以有效地消除传统原子力显微镜的探针形状对线宽测量的影响,实现线宽的真三维测量。双探针原子力显微镜测量装置由测头系统、双探针扫描系统、视觉对准系统、位移测量系统构成。测头系统中采用了自感应式音叉探针... 双探针原子力显微镜可以有效地消除传统原子力显微镜的探针形状对线宽测量的影响,实现线宽的真三维测量。双探针原子力显微镜测量装置由测头系统、双探针扫描系统、视觉对准系统、位移测量系统构成。测头系统中采用了自感应式音叉探针简化结构。双探针测量方法共分为2步:第1步,通过2探针的接触对准确定测量坐标零点;第2步,2探针分别扫描待测线宽两侧壁,根据已确定的坐标零点拼合2次扫描所得的位移数据,从而计算可得线宽值。接触对准中,利用了图像边缘提取定位和针尖反馈扫描对准相结合的探针对准方法,提高了对针精度。 展开更多
关键词 计量学 探针 原子力显微镜 线宽测量
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微机电系统谐振器原子力显微镜探针设计与检测(英文) 被引量:3
10
作者 熊壮 Bernard Legrand 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期107-111,共5页
为克服既有原子力显微镜(AFM)悬臂式探针的谐振频率难以超过3.5 MHz,Q值低、成像速度低及在液体中成像效果欠佳等缺点,设计并制作了一种基于微机电系统(MEMS)谐振器的I2形探针,并成功实现了成像实验。为更进一步提高I2形探针的力灵敏度... 为克服既有原子力显微镜(AFM)悬臂式探针的谐振频率难以超过3.5 MHz,Q值低、成像速度低及在液体中成像效果欠佳等缺点,设计并制作了一种基于微机电系统(MEMS)谐振器的I2形探针,并成功实现了成像实验。为更进一步提高I2形探针的力灵敏度,从结构设计和检测方法入手,对原有探针进行改进。设计了简单有效的电阻差分检测方法,成功去处了输入端与输出端的耦合现象;采用局部离子注入的方法,提高了压阻敏感的传输效率。实验结果显示,在输入信号相同的条件下,改进后探针的输出信号与原有探针相比,输出信号得到了明显提高。计算结果表明,采用新方法制作的探针可使力灵敏度提高10倍以上。 展开更多
关键词 微机电系统谐振器 热执行 压阻敏感 原子力显微镜探针
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双探针原子力显微镜针尖对准方法研究
11
作者 张华坤 高思田 +2 位作者 李伟 施玉书 王鹤群 《计量学报》 CSCD 北大核心 2015年第1期1-5,共5页
双探针对顶测量可以有效地消除传统原子力显微镜(AFM)的探针形状对关键尺寸(CD)测量的影响。测量前需要将两个探针针尖(A和B)接触到一起作为测量零点,为实现双探针纳米级对准,提出一种渐进式平面扫描方法。首先,通过视觉图像... 双探针对顶测量可以有效地消除传统原子力显微镜(AFM)的探针形状对关键尺寸(CD)测量的影响。测量前需要将两个探针针尖(A和B)接触到一起作为测量零点,为实现双探针纳米级对准,提出一种渐进式平面扫描方法。首先,通过视觉图像引导两个探针对准到1μm以内。然后,两个探针继续接近,同时探针A在YOZ平面内对探针B扫描成像,并逐步缩小扫描范围和扫描步进,得到其针尖的纳米级坐标(YB,ZB)。最后,将探针A在Y和Z方向分别移动至YB和ZB,在X方向继续接近探针B直至两探针接触。实验证明,该方法可有效地实现双探针对准,且对准精度为10nm。 展开更多
关键词 计量学 探针 原子力显微镜 对准方法 关键尺寸
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提高原子力显微镜(AFM)成像质量的方法 被引量:2
12
作者 冯璐 《大学物理实验》 2009年第2期1-4,共4页
针对原子力显微镜AFM不要求样品具有导电性的优点,分析了影响原子力显微镜AFM扫描图像质量的原因及提高AFM成像质量的方法。
关键词 原子力显微镜(afm) 图像质量
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原子力显微镜微探针制造及阳极键合技术
13
作者 何德湛 郑宜波 张敏 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 1997年第2期53-55,共3页
首先简介原子力显微镜(AFM)的特点,然后叙述阳极键合技术的原理,以及此技术在微探针制造中的应用。
关键词 原子力显微镜 FAM 探针 阳极 键合技术
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用于音叉式原子力显微镜的探针制备 被引量:4
14
作者 汪雅丽 熊艳艳 +2 位作者 高思田 周砚江 施玉书 《计量学报》 CSCD 北大核心 2017年第1期43-46,共4页
建立了一种电化学腐蚀法钨探针制备系统,通过对电化学腐蚀过程中微弱电流信号的实时检测,实现对腐蚀电路快速通断的自动控制,断电时间0.3 ms。该系统制备出了具有与理想轮廓一致的指数形探针。分析了电解电压、电解液浓度与腐蚀电流的关... 建立了一种电化学腐蚀法钨探针制备系统,通过对电化学腐蚀过程中微弱电流信号的实时检测,实现对腐蚀电路快速通断的自动控制,断电时间0.3 ms。该系统制备出了具有与理想轮廓一致的指数形探针。分析了电解电压、电解液浓度与腐蚀电流的关系,得出腐蚀最佳参数。将石英音叉与钨探针粘接构成原子力显微镜测头,完成了调幅模式下的力曲线测试。实验结果表明:制作的钨探针满足原子力显微镜测头性能要求,音叉信号稳定,能识别10砌的运动变化,为研制高性能音叉式原子力显微镜提供了实验技术基础。 展开更多
关键词 计量学 原子力显微镜 探针 石英音叉 电化学腐蚀
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用于双探针原子力显微镜的定位平台的设计及实验验证 被引量:5
15
作者 林之东 高思田 +1 位作者 黄鹭 李琪 《计量学报》 CSCD 北大核心 2020年第11期1321-1326,共6页
针对双探针原子力显微镜的需求,设计了一种提供精确位移的大行程定位平台。采用柔性铰链和压电陶瓷致动器分别作为定位平台的导向机构和驱动机构。在X、Y和Z轴运动方向通过并联机构实现独立位移。对定位平台进行数学建模,分析和计算定... 针对双探针原子力显微镜的需求,设计了一种提供精确位移的大行程定位平台。采用柔性铰链和压电陶瓷致动器分别作为定位平台的导向机构和驱动机构。在X、Y和Z轴运动方向通过并联机构实现独立位移。对定位平台进行数学建模,分析和计算定位平台的工作刚度和固有频率,并进行了有限元仿真分析。以电容传感器作为位移测量单元构建了定位平台实验装置,并进行了实验验证。实验结果表明:定位平台在X与Y轴方向上拥有110μm的行程,分辨率为5 nm,在Z轴方向上拥有45μm的行程,分辨率为5 nm。 展开更多
关键词 计量学 探针 原子力显微镜 定位平台 分辨率 柔性铰链
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基于石英音叉探针的原子力显微镜测头开发 被引量:4
16
作者 刘雷华 郭彤 +2 位作者 李伟 王鹤群 高思田 《计量学报》 CSCD 北大核心 2016年第3期225-229,共5页
基于石英音叉探针开发了一种自感应原子力显微镜(AFM)测头。该测头通过自身输出电信号检测悬臂振幅变化,无需外部光学检测部件,易于集成。针对测头设计了微弱电流提取及寄生电容补偿电路。利用商业化锁相放大器实现了对测头幅度信... 基于石英音叉探针开发了一种自感应原子力显微镜(AFM)测头。该测头通过自身输出电信号检测悬臂振幅变化,无需外部光学检测部件,易于集成。针对测头设计了微弱电流提取及寄生电容补偿电路。利用商业化锁相放大器实现了对测头幅度信号的获取。在此基础上对测头在调幅模式下的力.距离曲线和分辨力进行了测试。利用锁相放大器内置的PID模块实现了调幅模式下对样品表面形貌的测量。实验证明,该测头灵敏度为0.624mV/nm,分辨力优于2nm。 展开更多
关键词 计量学 石英音叉探针 原子力显微镜 锁相放大器 力一距离曲线 PID控制
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一种可溯源原子力探针显微镜 被引量:4
17
作者 杨文军 胡迟 刘晓军 《计量学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期183-188,共6页
研制了一种基于白光干涉的可溯源原子力探针扫描显微镜,提出了一种稳健的白光干涉零级条纹定位算法,建立了一套高分辨激光干涉位移测量系统。在此基础上提出了一种探针标定方法,实现微纳表面可溯源测量。通过对台阶高度为(21. 4±1.... 研制了一种基于白光干涉的可溯源原子力探针扫描显微镜,提出了一种稳健的白光干涉零级条纹定位算法,建立了一套高分辨激光干涉位移测量系统。在此基础上提出了一种探针标定方法,实现微纳表面可溯源测量。通过对台阶高度为(21. 4±1. 5) nm的标准光栅进行10次重复测量,其结果的平均值为21. 56 nm,标准差为0. 51 nm;同时对高度为150 nm的三维特征样件进行了三维测量,验证了所研制仪器测量的准确性和稳定性。 展开更多
关键词 计量学 原子力显微镜 探针标定 可溯源 白光干涉
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原子力显微镜AFM 被引量:3
18
作者 王更新 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第10期38-40,共3页
一、AFM的发展 世界最新型原子力显微镜AFM(Atomic Force Micro-scope)是1986年由电子扫描隧道显微镜STM(ScamningTunneling Microscope)的发明者Binning试制成功的,1990年完成了实用化装置并开始投放市场,目前AFM在世界上的普及速度大... 一、AFM的发展 世界最新型原子力显微镜AFM(Atomic Force Micro-scope)是1986年由电子扫描隧道显微镜STM(ScamningTunneling Microscope)的发明者Binning试制成功的,1990年完成了实用化装置并开始投放市场,目前AFM在世界上的普及速度大大超过了STM。 其理由是STM不能测定绝缘材料,而AFM不但具有与STM同等高的分辨能力,还能直接测定包括绝缘材料在内的各种物质。由于STM能够逐个地识别原子,所以作为显微镜来说是划时代的,但是不能直接测定绝缘物质是它的最大缺点。使用STM测定绝缘物质时。 展开更多
关键词 afm 原子力显微镜 显微镜
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采用自感应探针的原子力显微镜教学仪器 被引量:1
19
作者 丁喜冬 蔡志岗 赵亮兵 《物理实验》 2022年第4期29-35,共7页
为了满足本科实验教学的需要,采用基于石英音叉的自感应探针替代传统的基于激光检测的微悬臂探针,实现音叉型自感应探针的自激发、自检测和频率调制的成像控制方式,从而研制出原理清晰、简单易用的原子力显微镜教学仪器,显著降低实验仪... 为了满足本科实验教学的需要,采用基于石英音叉的自感应探针替代传统的基于激光检测的微悬臂探针,实现音叉型自感应探针的自激发、自检测和频率调制的成像控制方式,从而研制出原理清晰、简单易用的原子力显微镜教学仪器,显著降低实验仪器的使用难度.该原子力显微镜教学仪器不仅能够使用2种自感应探针,还可兼容使用传统的基于激光检测的微悬臂探针,具备传统原子力显微镜的所有功能.基于该原子力显微镜设计了面向本科实验教学的基础实验项目以及扩展实验内容,从而解决了基于原子力显微镜的本科教学实验中目前所存在的仪器操作复杂和教学内容单薄的问题,提升了原子力显微镜实验项目的教学效果. 展开更多
关键词 原子力显微镜 自感应探针 石英音叉
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原子力显微镜表征土壤中的纳米胶体 被引量:6
20
作者 汤志云 陈旸 +3 位作者 Guodong Yuan 吴龙华 章海波 骆永明 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期840-850,共11页
以平均粒径和多分散性指数为参数、采用原子力显微镜(AFM)表征了不同地区三种土壤纳米胶体的粒径与形貌,研究了pH及重金属离子对纳米胶体粒径和形貌的影响。结果表明,江苏九华(JH-4)土壤纳米胶体主要为形状规则的黏土矿物粒子,并部分被... 以平均粒径和多分散性指数为参数、采用原子力显微镜(AFM)表征了不同地区三种土壤纳米胶体的粒径与形貌,研究了pH及重金属离子对纳米胶体粒径和形貌的影响。结果表明,江苏九华(JH-4)土壤纳米胶体主要为形状规则的黏土矿物粒子,并部分被有机质包裹或覆盖,平均粒径为21.5nm(n=98),多分散性程度高(PI=1.9);浙江富阳(FY-1)土壤纳米胶体主要是无规则形状的有机质包裹的粒子,平均粒径为20.3nm(n=133),多分散性程度高(PI=2.0);江西德兴(DX-9)土壤纳米胶体主要是球状或近球状的无机粒子,平均粒径为56.3nm(n=147),多分散性程度较低(PI=1.3)。pH及重金属铜离子的存在对纳米胶体粒径和形貌会产生或分散或团聚的影响,这种影响可能与土壤纳米胶体的电荷性质、有机质含量等因素有关,形貌变化较为复杂。这种复杂性对理解和研究胶体在环境过程中的行为具有指导意义。 展开更多
关键词 原子力显微镜(afm) 土壤 纳米胶体 形貌
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