Electrochemical, spectroscopic and SPM evidence for the controlled formation of self-assembled monolayers and organised multilayers of ferrocenyl alkyl thiols on Au(111)

Organised multilayers were formed from the controlled self-assembly of ferrocene alkyl thiols on Au(111) surfaces. The control was accomplished by increasing the concentration of the thiol solutions used for the assembly. Cyclic voltammetry, ellipsometry, scanning probe microscopy (STM and AFM) and in situ FTIR spectroscopy were used to probe the differences between mono- and multilayers of the same compounds. Electrochemical desorption studies confirmed that the multilayer structure is attached to the surface via one monolayer. The electrochemical behaviour of the multilayers indicated the presence of more than one controlling factor during the oxidation step, whereas the reduction was kinetically controlled which contrasts with the behaviour of monolayers, which exhibit kinetic control for the oxidation and reduction steps. Conventional and imaging ellipsometry confirmed that multilayers with well-defined increments in thickness could be produced. However, STM indicated that at the monolayer stage, the thiols used promote the mobility of Au atoms on the surface. It is very likely that the multilayer structure is held together through hydrogen bonding. To the best of out knowledge, this is the first example of a controlled one-step growth of multilayers of ferrocenyl alkyl thiols using self-assembly techniques.

Micro-fabricated Al0.3Ga0.7As pyramids for potential SPM applications

A novel technique of manufacturing Al0.3Ga0.7As pyramids by liquid phase epitaxy (LPE) for scanning probe microscopy (SPM) sensors is reported Four meticulously designed conditions-partial oxidation, deficient solute, air quenching and germanium doping result in defect-free homogeneous nucleation and subsequent pyramid formation. Micrometer-sized frustums and pyramids are detected by scanning electron microscopy (SEM). The sharp end of the microtip has a radius of curvature smaller than 50 nm. It is believed that such accomplishments would contribute not only to crystal growth theory, but also to miniature fabrication technology.

纳米功能界面的电化学和扫描探针显微镜（SPM）研究

本文简要评述了扫描探针显微学研究的发展过程、目前状况及发展方向，着重介绍了扫描探针显微学(SPM)在分子组装体研究中的一些应用。采用扫描探针显微学结合电化学的方法对自组装膜(SAMs)、纳米颗粒(nanoparticles)、有机无机纳米复合材料(composite material)体系进行了研究，并结合XPS、SEC等多种手段对分子组装体在电极表面的形态和结构进行了探讨。主要结果如下：1．STM研究金属纳米颗粒的隧道成像机理利用柠檬酸三钠还原高氯酸金的反应制备了金的溶胶纳米粒子。将对氨基硫酚自组于金单晶面(Au(111))上形成致密有序的单层；并以此为基底进一步将金溶胶纳米粒子组装于自组膜表面，得到固定化纳米粒子的次单层。用扫描隧道显微镜进行了表征，对金溶胶纳米粒子隧道成像的微观机理作了探讨，提出双势垒隧穿的电子传输界面模型。对扫描隧道显微镜下金溶胶纳米粒子的图像失真作解释。2．共轭有机小分子的导电性的研究利用保护和去保护的方法对带巯基的共轭有机小分子进行了合理地操纵，使其稳定性在我们构筑电化学界面的过程中得到了保证。我们用自组装(SAM)技术将这种共轭有机小分子首先吸附于金电表面，然后用稀氨水将其水解得到致密的共轭有机小分子的单层。在金/SAM二次基底的基础上利用巯基于金的强烈的化学键合力用电化学沉积的方法和湿化学还原的方法得到的金纳米粒子组装于电极表面，得到了金/有机分子层/金的夹心结构，并对构筑这种夹心结构的每一步骤用扫描探针显微镜(SPM)和电化学循环伏安法(CV)进行了表征，实验结果表明，此种共轭有机小分子利用巯基化学键合金属金时，电子能够快速通过这种夹心结构，为分子电子学中之基本问题“分子导线”连接纳米级的分子器件时电子能否在其间传导给出了直接的电化学证明。3．纳米复合材料的合成与表征我们用相转移方法合成了表面功能化的纳米粒子。首先，根据将HAuCl_4溶解于水相中，将Bu_4NClO_4作为相转移试剂、带巯基的有机小分子作为表面修饰剂，NaBH_4和柠檬蒜三钠作为还原剂溶解于硝基苯有机相中。将两相剧烈混合，在混合过程中HAuCl_4在水/硝基苯界面处被有机相中的还原剂还原成金属纳米粒子，刚生成的纳米粒子由于强烈的金硫键合作用而被带巯基的有机小分子表面功能化，而且能在有机溶剂中稳定存在。于是得到的表面功能化的纳米粒子在有机溶剂中的稳定胶体溶液。我们合成了表面被12烷基硫醇和巯基噻酚修饰的金纳米粒子。基于这些表面功能化且带有电化学反应性功能基团的纳米粒子，我们在电化学合成聚噻酚的系统中加入这种具有表面反应性的纳米粒子得到了有机/无机纳米复合材料。对这种复合材料我们用扫描探针显微镜(SPM)、电化学交流阻抗谱(ElS)、X-射线光电子能谱(XPS)进行了表征，结果表面纳米粒子能稳定存在于聚合物基体中，而且这种复合材料的电子传输性能远远大于同等条件下的聚合物膜。

Linux下多线程技术在SPM纳米操作系统中的应用

启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间,建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段,这是一种“昂贵”的多任务工作方式。相比之下,多线程技术是一种非常“节俭”的多任务操作方式。本文针对SPM纳米操作系统中的ARM嵌入式开发平台的任务特点,分析比较了Linux系统下多线程和多进程技术的性能,为设计实现ARM开发平台下的多线程程序起到关键的作用。

正弦相位调制位移干涉测量技术中调制频率的优化选择

针对正弦相位调制（SPM）干涉测量技术用于位移测量时，调制频率对干涉信号相位解调的影响，提出一种调制频率的优化选择依据。通过对干涉信号的频谱进行分析，发现当被测位移幅度较小时，较小的调制频率即可满足相位解调的要求；而当被测位移较大时，必须相应地增大调制频率，才能获得比较准确的测量结果。模拟计算以及实验结果表明，被测位移信号的幅度每增大四分之一测量光源波长，调制频率需要相应增大4倍于被测信号频率的大小，才能满足正弦相位调制位移干涉测量技术信号处理的需要。

物体表面形貌的正弦相位调制实时干涉测量技术研究

表面形貌干涉测量技术是一种高精度的非接触式测量技术,在工业生产和科学研究中具有广泛的应用。提出一种实时测量表面形貌的正弦相位调制干涉测量新技术。该技术用激光二极管作光源,用自制的高速图像传感器探测干涉信号,通过信号处理电路实时解相得到被测表面所对应的相位分布,实时分析相位获得物体表面形貌。该技术消除了光强和部分外界干扰的影响,提高了系统的测量精度。楔形光学平板表面形貌的测量结果表明,测量点为60×60个的情况下,测量时间小于8.2 ms,重复测量精度(RMS)为4.3 nm。

基于低速面阵CCD的正弦相位调制干涉测量

正弦相位调制(SPM)干涉测量技术用于表面形貌测量时, 需要帧速高于300 frame/s的图像传感器, 同时要求调制信号频率与图像传感器帧速成确定的整数倍关系。提出一种基于低速CCD(30 frame/s)的帧速可调的高速图像传感技术, 通过控制每帧像素总数提高CCD帧速, 研制出一种高帧速图像传感器, 帧速可达300～1600 frame/s, 且每帧大小连续可调。将该CCD传感器用于正弦相位调制干涉泰曼-格林干涉仪, 测量镀膜玻璃板表面形貌, 当CCD图像传感器的帧速与调制信号频率呈16, 8, 4

频谱泄漏对正弦相位调制干涉测量精度的影响何

在正弦相位调制(SPM)干涉仪中,若调制频率或者采样频率发生变化将使干涉信号出现频谱泄漏,减小了谐波分量的幅值,在测量结果中引入了误差。对频谱泄漏的产生及其对测量精度的影响进行了理论分析,获得了频谱泄漏引入测量误差的计算方法。实验测得频率漂移量在-0.3～0.3 Hz内,得到的频谱泄漏引入的误差为0.3～7.9 nm,当超出这个范围时,频谱泄漏误差将迅速增长。实验结果与模拟分析结果一致。

实时测量表面形貌的正弦相位调制半导体干涉仪

提出一种实时测量表面形貌的正弦相位调制半导体激光干涉仪。利用实时相位检测电路，从正弦相位调制干涉信号中解出被测量物体表面形貌的相位。在实验中，测量了楔形光学平板的表面形貌，对表面形貌上的60

消除正弦相位调制干涉仪中光强调制影响的全光纤干涉仪

在激光二极管(LD)正弦相位调制(LD-SPM)干涉仪中,通过注入电流调制激光二极管波长的同时,光源输出的光强也被调制,成为测量误差的主要来源之一。提出一种新的消除激光二极管正弦相位调制干涉仪中光强调制影响的干涉仪,给出了具体的理论分析。该干涉仪采用全光纤结构,有效减小外界干扰对干涉测量的影响;采用容易实现的前置信号处理电路和实时相位检测器对干涉信号进行处理,消除了激光二极管光强调制产生的测量误差;同时实现了物体微小位移的高精度实时测量,测量的重复精度达到1 nm。实验结果与其他消除光强调制影响的方法测得

调Q及连续掺Yb光纤激光器中的自锁模研究

在用半导体激光器抽运的单包层掺Yb调Q光纤激光器中观察到了清晰稳定的自锁模脉冲序列。脉冲包络形状为调Q脉冲。每个锁模脉冲的幅值由其在调Q脉冲中的相应位置决定。经过分析，认为自相位调制是调Q光纤激光器中产生锁模的主要原因。自相位调制的存在使得光脉冲的频谱被展宽，当这种展宽和腔的模式间隔相差不多时，腔内的模式便能相互作用，直到它们之间产生一个固定的相位关系。也即形成锁模。在此基础上。去掉声光晶体，并用两个光栅作为腔镜，实现了全光纤法布里-珀罗(F-P)腔锁模光纤激光器。改变腔结构，分别采用光栅和光纤反射圈作为

扫描探针显微镜系统的各种组合方式

综述了扫描探针显微镜(SPM)系统中显微镜主体部分的各种结构方式，分析其优缺点，对新型SPM的设计提供了参考。