
超薄納米材料,如石墨烯、金屬氫氧化物納米片等,在催化、能源存儲(chǔ)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力,原因在于納米級(jí)別的厚度所引起的尺寸效應(yīng)賦予其獨(dú)特的光電特性。然而,充分利用上述特性的前提是實(shí)現(xiàn)超薄納米材料的規(guī)?;苽?,在此過程中,關(guān)鍵技術(shù)之一是對(duì)材料的厚度的準(zhǔn)確解析。近期,中國科學(xué)院大學(xué)劉向峰教授課題組采用水誘導(dǎo)自剝離技術(shù)制備了大尺寸金屬氫氧化物超薄納米片,并通過島津SPM-9700HT(掃描探針顯微鏡)實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的厚度測量,相關(guān)研究成果發(fā)表在The Journal of Physical Chemistry Letters (2019, 10, 6695-6700)期刊。
劉教授課題組采用SEM(掃描電子顯微鏡)、TEM(透射電子顯微鏡)和SPM(掃描探針顯微鏡)分別對(duì)制備的大尺寸金屬氫氧化物超薄納米片樣品進(jìn)行了表征(圖1)。但與SEM、TEM相比,島津SPM不僅可表征樣品的表面形貌,而且能準(zhǔn)確區(qū)分不同區(qū)域的樣品厚度,其中準(zhǔn)確表征了樣品的厚度僅為0.69 nm,與單分子層金屬氫氧化物的厚度一致;有力證明了已成功制備了大尺寸金屬氫氧化物的超薄納米片,為后續(xù)的物理化學(xué)性質(zhì)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
SPM的工作原理(圖2)為利用細(xì)微的探針在樣品表面掃描的同時(shí),檢測探針與樣品之間相互作用的物理量,表征材料表面的形貌、粗糙度、電流電勢分布及磁疇分布等。
島津公司作為SPM廠商,具有一系列不同型號(hào)的SPM,其中SPM-9700HT(圖3)是公司旗下目前暢銷的掃描探針顯微鏡,其具有的獨(dú)特優(yōu)勢(圖4)有:探針更換夾具及頭部滑移機(jī)構(gòu),讓操作變簡捷輕松的同時(shí),大大提高了工作效率;配備快速響應(yīng)的HT掃描器,在不降低分辨率的前提下,掃描速度比傳統(tǒng)設(shè)備快5倍以上;另外可配置專業(yè)的環(huán)境控制艙,進(jìn)行復(fù)雜環(huán)境(真空、溫濕度、光輻照、不同氣氛)下的原位觀測;具有豐富的模式,滿足所有要求的功能和擴(kuò)展性。
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