导读:本文包含了电化学扫描隧道显微镜论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:电化学,显微镜,隧道,针尖,电极,电解池,多晶。
电化学扫描隧道显微镜论文文献综述
张悦[1]（2018）在《电化学扫描隧道显微镜及其应用研究》一文中研究指出扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,STM)拥有纳米微加工、原子分辨率、原子搬运等共同的功能性特征,在材料科学、生命科学、表面科学等纳米技术领域有着无法撼动的地位。迄今为止,扫描隧道显微镜技术在商业上已经逐渐发挥出越来越重要的作用,但随着研究的不断深入,液态环境和极端条件下的材料性能表征技术逐渐引起人们的重视,且大多数系统的搭建都是用到国外进口的材料,成本相对较高,所以我们的研究目标是在降低搭建整个STM系统的预算成本的前提下,还能够搭建出一套完整的可在液体环境下使用的扫描隧道显微镜系统,该系统需要具有很高的稳定性和精度,所以我将我们的研究工作列成如下几点:(1)根据压电效应,结合目前已有的多种经典压电步进马达的结构,设计并搭建出一款全新的高稳定STM系统。该STM系统采用全新设计的镜体结构,利用不锈钢作为镜体的原材料,且为了防止导线被一些强碱性或强酸性溶液挥发而腐蚀,我们利用Teflon绝缘层的导线或铂丝作为制作导线的原材料。其核心部件压电步进马达也摒弃了前期实验使用较多的压电扫描管而改用压电片迭堆而成的压电堆栈。(2)我们在调研了大量文献的基础上,参考性能最优异的范例,独立搭建出一个完整的前置放大电路,该放大电路能够将微观的隧道电流信号放大成宏观的信号,能够在一定程度上将该电路的放大倍率进行提高,以便控制器进行识别和记录。(3)搭建一套完整的电化学STM控制软件,该软件利用Labview进行编程,此控制软件包括粗逼近程序、细逼近程序和扫描成像程序叁大部分。整套控制软件提高了软件的扫描速度,将传统的恒高扫描模式进行改进,将针尖与样品的高度维持在一个恒定值,从而避免了手动调节针尖样品间距所带来的滞后性。(4)利用STM系统对固体表界面的分子自组装进行一定的研究,具体利用扫描隧道显微镜研究水分子在吸附有氧原子的Cu(110)表面的吸附与分解过程。(本文来源于《南京邮电大学》期刊2018-11-14）
夏志刚[2]（2014）在《高稳定与高重复电化学扫描隧道显微镜研制》一文中研究指出扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscopy, STM)具有原子分辨率的成像能力。自从1982年被科学家研发以来,它就逐渐成为表面研究的一个强大的工具。STM在液体环境中的应用,打开了在原子尺度研究固—液界面现象的新视野。固-液界面原子尺度的反应是电化学和相关化学工业的基础,而传统表征表面的方法依赖于超高真空环境,在固液—界面不能工作。所以,发展电化学STM技术,研究固液界面的微观机理,从本质上理解这些化学过程显得十分重要。为做到这一点,先进的仪器和设置是至关重要的。然而,与普通的STM相比,电化学STM的研制,面临如下的问题：(1)法拉第电流的干扰。STM针尖浸入到溶液中后,针尖产生的法拉第电流会把隧道电流湮没。(2)电化学反应的干扰。针尖在溶液中作业个独立的电极,其表面会发生化学反应,这会改变针尖的状态,造成针尖的不稳定。(3)漂移大、不稳定。电解池的引入和扫描针尖的加长会增加系统的不稳定性。(4)会产生漏电电流。溶液上方湿度的增加,会使针尖与扫描管电极间绝缘电阻减小,随着扫描电压或针尖上偏压的改变会产生一个与电压成正比的漏电电流,这会干扰成像的质量。为解决以上的问题,制备出高性能的电化学STM,在老师的精心指导下,读博期间我的工作主要分为下面几个部分：1.研发了一款全新的高稳定STM。它采用全新的镜体结构,结合叁导轨、四点刚性接触的压电堆栈马达,使STM具有高刚性、高稳定性和很强的抗干扰能力。马达易于调试,起动电压仅为8V。在没有隔音减震的情况下,直接把这台STM放在五楼普通的实验桌上也能得到高清晰的原子分辨图。2.分别采用交流腐蚀和直流液膜腐蚀法制备出STM钨针尖。探索出一套通过电化学腐蚀制备钨针尖的方法,并且得到高清晰的高聚石墨和Au(111)表面原子分辨图像。尝试使用了叁种不同的针尖包封方法,最终成功解决了电化学STM针尖的绝缘包封问题。经绝缘包封的针尖漏电流电流小于10皮安,保证了电化学STM工作的顺利进行。结合实验室自制的20fA分辨率的前置放大电路,成功搭建了一套适用于电化学STM的双恒电位仪。成功制备得到贵金属单晶单极(Au,Pt),并得到大面积干净有序的样品表面,为电化学STM实验的开展提供了所需的样品基底。搭建了电化学STM隔音减震装置,其共振频率小于1.5Hz。这套电化学STM有极高的稳定性(在XY方向的漂移率为每分钟84皮米,在Z的的方向的漂移为59皮米),比最近文献报道的每分钟2纳米的漂移量小了一个量级。另外,它还表现出极高的可重复逼近功能。马达在Z方向2毫米的范围内重复逼近,电化学STM针尖在XY平面的位置偏移差小于50纳米,这对跟踪研究特定的样品区域,提供了仪器基础。在溶液中成功获得到了Au(111)表面的和酼酸根离在Au(111)表面吸附结构的原子分辨图象。另外,还对仪器作了进一步的改进,采用扫描管全密封的结构,解决了电化学STM漏电的问题。3.设计了一款适用于液滴单晶工作电极的电化学STM石英电解池。贵金属液滴单晶电极,因为它容易制备,而且在制备过程中不需要经过定位、切割、研磨、抛光等过程,所以它的单晶面没有机械划痕。对于Au等一些单晶液滴,被广泛应用在电化学STM研究中,但对于Pt等较活泼的单晶,采用传统的方法进行处理时,很容易造成Pt单晶面的污染,这造成Pt液滴单晶电极很少应用在电化学STM测量中。在本论文中,我们以新设计的电解池为基础,发展了一套快速安装样品的方法,成功的解决了上述的难题,并在溶液中得到大范围干净有序的Pt(111)平面。它将会促进Pt液滴单晶广泛应用于电化学STM测量中的。4.基于Labview编程系统,搭建了一整套电化学STM控制软件,主要包括：电化学恒电位仪控制、扫描控制、数据采集、数据的快速存储和数据的处理等。其中把软件的扫描速度提高了近10倍,达到100行每秒。改进了传统的恒高扫描模式,当针尖与样品存在漂移时,能及时的调整扫描管的伸缩,维持针尖在样品恒定的高度,减小了手动调整针尖样品间距带来的滞后。基于PID反馈调节原理,搭建了恒流扫描的控制模块。搭建了后序图像处理的程序模块。5.作为另一部分独立的工作,利用气相沉积法成功制备得到大面积石墨烯,并得到了原子分辨的STM图像；利用石墨的氧化还原法成功制备大片氧化石墨烯,并在高温下对氧化石墨烯进一步进行了还原,用原子力显微镜分别对还原前后的形貌变化进行了表征。同时,提出了借助电化学STM技术对石墨烯制造纳米缺陷,再利用电化学沉积或电化学STM纳米构筑法对石墨烯进行修饰,从而构建石墨烯金属纳米粒子二元结构的设想,并初步搭建了金属纳米粒子构筑平台,为研究石墨烯对纳米粒子的结构、催化活性和稳定性的影响打下基础。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2014-05-06）
潘营利,郭宝会,王存良[3]（2008）在《电化学腐蚀法制备扫描隧道显微镜针尖曲率半径最佳参数的研究》一文中研究指出研究了电化学腐蚀法制备扫描隧道显微镜钨针尖过程中,腐蚀电压、浸入深度、偏离角度、溶液浓度、切断时间对针尖曲率半径的影响,结果表明当电压V=9.5V的情况下,浸入深度在1.5~2mm范围内,偏离角度<1°,溶液浓度在2mol/L,切断时间在500m s以下,腐蚀后得到的钨针尖的曲率半径达到最佳值.(本文来源于《渭南师范学院学报》期刊2008年02期）
李焰,赵澎,王佳[4]（2004）在《扫描隧道显微镜在电化学研究中的改进及应用》一文中研究指出扫描隧道显微镜 (STM )在电化学领域有广泛应用。但由于STM是通过感应非常微弱的隧穿电流来反映表面状况 ,而隧穿效应是在一定条件下才能发生的量子效应 ,所以在实际应用中受到不少限制。针对STM在电化学研究中的局限性 ,国内外作了许多改进 ,出现了一些新的装置 ,如电化学扫描隧道显微镜、电化学原子力显微镜、扫描电化学显微镜等。本文介绍STM在电化学研究中的改进及其应用 ,并就发展趋势作简短讨论(本文来源于《分析仪器》期刊2004年04期）
肖晓银[5]（2000）在《电化学表面过程的原位振动光谱和扫描隧道显微镜研究-Pt（？）Au多晶和单晶电极上CO,CN～-,PNBA 和氨基酸分子的吸附及Cu的电沉积过程》一文中研究指出本论文的研究工作分别在厦门大学(两年)和德国波恩大学(一年半)进行，得到了国家自然科学基金委‘九五’重点项目‘新型纳米结构电极体系的界面结构和性能’和德国国家重大项目‘纳米制造新技术’的资助。 现代电化学与传统电化学的根本区别在于它能够从分子和原子层次上深入认识固／液界面的结构与电极表面的变化过程。深入认识复杂的电化学表面过程，通常需要联用多种界面表征技术。在运用这些技术的同时，也常常伴随有新的突破：如表面增强拉曼光谱和表面增强红外吸收光谱的推广运用，金属单晶电极表面电化学，以及最近孙世刚研究小组发现的纳米金属薄膜电极上的异常红外效应和田中群研究小组将激光拉曼光谱技术拓宽到研究铂族金属表面电化学过程等等。电化学原位扫描隧道显微镜不仅能直接表征表面的真实结构，还能在表面反应动力学、金属沉积、纳米技术及半导体加工等领域发挥重大作用。本论文工作就是在上述背景下，运用电化学循环伏安，原位红外反射光谱，拉曼光谱，石英晶体微天平和扫描隧道显微镜等现代研究技术对一些具有基础理论研究意义和重要应用价值的电化学表面过程进行了深入的研究。 本文的研究意义和主要结论如下： 1、CO和CN-在Pt电极上的吸附和取向变化CO和CN-由于分子结构简单而常被用作界面研究的探针分子。在中性 厦门大学博土论文 AbstraCt n Chinese和酸性介质中，两者的吸附研究己相当深入，但由于OH的特性吸附导致双电层结构的复杂性和吸附电位区间变窄等因素，在碱性介质中的研究还很少。深人研究这一表面过程有助于认识此类分子的吸附性质以及Pt表面在碱性介质中的相变化过程。实验发现，吸附态CO的氧化给出叁个特征电流峰，分别位于－0．55 V，－0．40 V和l．30 V。l．30 V处的尖锐峰与 Pt表面的氧化同步，表明表面含氧物种对CO氧化的催化作用。当溶液中有CO存在时，叁个特征电流峰同时存在；但与溶液中无Co时相比，峰值增大，其中第一个电流峰增加的幅度最大。电化学原位FTIR反射光谱研究指出，在．0．9到－0．5 V电位区间，可同时检测到线型吸附态和桥式吸附态的CO，给出位于2000 cm－’和 1850 cm－‘的红外吸收峰，它们同时存在并可同时被氧化。随着电位升高，线型吸附态 CO（COL）的谱峰频率红移，强度降低，而桥式吸附态 CO（C仇）所占的比例逐渐升高。结果表明；CO的氧化过程同时关联了它本身不同吸附态的特征以及电极表面含氧物种的吸附特性：桥式吸附态CO比线型吸附态CO容易氧化，在氧化反应进行的同时，COL又会慢慢地转变为Cq；强吸附的孔OH（电位高于4＊O V）比弱吸附的n－OH（电位处于双电层区）具有更高的催化氧化CO的活性。 电化学循环伏安研究给出当电位低于0．OV时，CN－能很稳定地吸附在Pt电极表面；氧化脱附需要在较高的电位和经过较多的电位循环扫描周数。原位红外光谱研究发现当电位从心．gV增高到0．OV时，位于Z100Crt‘附近的C－N振动峰位置蓝移，强度降低，但吸附量并没有变化。C－N振动频率随电位的变化关系图中出现两个拐点，分别对应子氢的脱附电位．0．7V和 Pt电极的零电荷电位卜．0．4 V）。根据实验结果，我们提出了 C：N－吸附取向的可逆变化及其与共吸附物种（H或OH）侧向作用的模型，能很好地解释所观察到的实验现象。 2 厦门大学博士论文 AbstractinChinese2 氨基酸分子的解离吸附和反应 氨基酸分于在电极表面上的吸附为生物大分子的吸附提供了一种参考摸型：由于这些分子同时含有多种特征官能团（－COOH，p’－－2，－OH，oh，），因此作为模型分子可研究多种官能团分子与金属电极表面相互作用的规律。电化学循环伏安法、原位红外光谱和表面增强拉曼光谱的实验结果表明：在所研究的叁种氨基酸中，甘氨酸（glycine，CH。w氏）COOto最容易发生解离吸附生成毒性吸附物种 CN“，丝氨酸（serine，CHZ（OmCH肌）COOH）和 苏 氨 酸（threonineCH3CH（OffiCHop）COOffi的解离要在其氧化反应进行以后才能发生。丝氨酸和苏氨酸氧化所给出的较大的电流峰，归属为羟基的电氧化过程，分别位于l二SV和．0．50V。红外光谱能检测到的氧化产物主要是氰酸根和碳酸根离子以及表面累积吸附的解离产物氰根离子，分别给出 2168 cm“’，1390 cm－‘，和 2100 cm－‘附近的红外谱峰。利用纳米 Pt膜电极的异常红外效应进一步鉴定了反应过程或不可逆吸附过程中产生的解离吸附物种为氰根离子。对比本体Pt电极，吸附态的氰根离子在纳米Pt膜电极上给出的谱峰方向倒反，谱峰强度显着增强（大约14倍）。表面增强拉曼光谱则直接给出氰根离子的生成电位以及谱峰随电位的变化关系。结果表明，在这叁种氨基酸的碱性溶液中，甘氨酸存在时，在．0、95－0．3 V的电位区间里都能检测到吸附态的氰根离子，而在丝氨酸和苏氨酸的溶液中，氰根离子的检测电位分别为．0石V和．0．7V。吸附态的氰根离子的谱?(本文来源于《厦门大学》期刊2000-12-01）
李瑛,曹楚南,林海潮[6]（1998）在《扫描隧道显微镜在腐蚀电化学研究中的应用》一文中研究指出从扫描隧道显微镜的基本工作原理出发，以作者近期利用扫描隧道显微镜在腐蚀金属电极的阳极溶解、表面修饰及缓蚀剂的吸附等腐蚀电化学领域研究中所获得最新研究结果为例，指出扫描隧道显微镜在腐蚀电化学研究中的优势、存在的问题和相应的解决办法，阐述扫描隧道显微镜在腐蚀电化学研究中的重要地位．(本文来源于《腐蚀科学与防护技术》期刊1998年05期）
吴雪梅,杨礼富,甘俊彦,王梦玉,鞠艳[7]（1997）在《扫描隧道显微镜针尖的电化学腐蚀制备方法》一文中研究指出本文利用电化学腐蚀方法设计并搭建了一种扫描隧道显微镜(STM)针尖制备的直流腐蚀电路。电路中使用了9013叁极管和LM311快速比较器,使电解池切断时间低于500ns,成功地制备了质量较高的钨针尖。(本文来源于《苏州大学学报(自然科学)》期刊1997年03期）
陈振方,汪尔康[8]（1994）在《电化学扫描隧道显微镜的研制及银、镍的现场电沉积研究》一文中研究指出本文报道电化学扫描隧道显微镜(ECSTM)的研制技术,包括电子线路及绝缘探针尖的制备。研制的ECSTM中,试样和探针的电位能同时控制。绝缘探针的制备包括先用电化学腐蚀形成针尖,然后再在光学显微镜下绝缘,用扫描电子显微镜评定了绝缘针尖的性能。最后用研制的ECSTM现场研究了银、镍在高定向裂解石墨(HOPG)上的电沉积。(本文来源于《中国科学(B辑 化学 生命科学 地学)》期刊1994年04期）
电化学扫描隧道显微镜论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscopy, STM)具有原子分辨率的成像能力。自从1982年被科学家研发以来,它就逐渐成为表面研究的一个强大的工具。STM在液体环境中的应用,打开了在原子尺度研究固—液界面现象的新视野。固-液界面原子尺度的反应是电化学和相关化学工业的基础,而传统表征表面的方法依赖于超高真空环境,在固液—界面不能工作。所以,发展电化学STM技术,研究固液界面的微观机理,从本质上理解这些化学过程显得十分重要。为做到这一点,先进的仪器和设置是至关重要的。然而,与普通的STM相比,电化学STM的研制,面临如下的问题：(1)法拉第电流的干扰。STM针尖浸入到溶液中后,针尖产生的法拉第电流会把隧道电流湮没。(2)电化学反应的干扰。针尖在溶液中作业个独立的电极,其表面会发生化学反应,这会改变针尖的状态,造成针尖的不稳定。(3)漂移大、不稳定。电解池的引入和扫描针尖的加长会增加系统的不稳定性。(4)会产生漏电电流。溶液上方湿度的增加,会使针尖与扫描管电极间绝缘电阻减小,随着扫描电压或针尖上偏压的改变会产生一个与电压成正比的漏电电流,这会干扰成像的质量。为解决以上的问题,制备出高性能的电化学STM,在老师的精心指导下,读博期间我的工作主要分为下面几个部分：1.研发了一款全新的高稳定STM。它采用全新的镜体结构,结合叁导轨、四点刚性接触的压电堆栈马达,使STM具有高刚性、高稳定性和很强的抗干扰能力。马达易于调试,起动电压仅为8V。在没有隔音减震的情况下,直接把这台STM放在五楼普通的实验桌上也能得到高清晰的原子分辨图。2.分别采用交流腐蚀和直流液膜腐蚀法制备出STM钨针尖。探索出一套通过电化学腐蚀制备钨针尖的方法,并且得到高清晰的高聚石墨和Au(111)表面原子分辨图像。尝试使用了叁种不同的针尖包封方法,最终成功解决了电化学STM针尖的绝缘包封问题。经绝缘包封的针尖漏电流电流小于10皮安,保证了电化学STM工作的顺利进行。结合实验室自制的20fA分辨率的前置放大电路,成功搭建了一套适用于电化学STM的双恒电位仪。成功制备得到贵金属单晶单极(Au,Pt),并得到大面积干净有序的样品表面,为电化学STM实验的开展提供了所需的样品基底。搭建了电化学STM隔音减震装置,其共振频率小于1.5Hz。这套电化学STM有极高的稳定性(在XY方向的漂移率为每分钟84皮米,在Z的的方向的漂移为59皮米),比最近文献报道的每分钟2纳米的漂移量小了一个量级。另外,它还表现出极高的可重复逼近功能。马达在Z方向2毫米的范围内重复逼近,电化学STM针尖在XY平面的位置偏移差小于50纳米,这对跟踪研究特定的样品区域,提供了仪器基础。在溶液中成功获得到了Au(111)表面的和酼酸根离在Au(111)表面吸附结构的原子分辨图象。另外,还对仪器作了进一步的改进,采用扫描管全密封的结构,解决了电化学STM漏电的问题。3.设计了一款适用于液滴单晶工作电极的电化学STM石英电解池。贵金属液滴单晶电极,因为它容易制备,而且在制备过程中不需要经过定位、切割、研磨、抛光等过程,所以它的单晶面没有机械划痕。对于Au等一些单晶液滴,被广泛应用在电化学STM研究中,但对于Pt等较活泼的单晶,采用传统的方法进行处理时,很容易造成Pt单晶面的污染,这造成Pt液滴单晶电极很少应用在电化学STM测量中。在本论文中,我们以新设计的电解池为基础,发展了一套快速安装样品的方法,成功的解决了上述的难题,并在溶液中得到大范围干净有序的Pt(111)平面。它将会促进Pt液滴单晶广泛应用于电化学STM测量中的。4.基于Labview编程系统,搭建了一整套电化学STM控制软件,主要包括：电化学恒电位仪控制、扫描控制、数据采集、数据的快速存储和数据的处理等。其中把软件的扫描速度提高了近10倍,达到100行每秒。改进了传统的恒高扫描模式,当针尖与样品存在漂移时,能及时的调整扫描管的伸缩,维持针尖在样品恒定的高度,减小了手动调整针尖样品间距带来的滞后。基于PID反馈调节原理,搭建了恒流扫描的控制模块。搭建了后序图像处理的程序模块。5.作为另一部分独立的工作,利用气相沉积法成功制备得到大面积石墨烯,并得到了原子分辨的STM图像；利用石墨的氧化还原法成功制备大片氧化石墨烯,并在高温下对氧化石墨烯进一步进行了还原,用原子力显微镜分别对还原前后的形貌变化进行了表征。同时,提出了借助电化学STM技术对石墨烯制造纳米缺陷,再利用电化学沉积或电化学STM纳米构筑法对石墨烯进行修饰,从而构建石墨烯金属纳米粒子二元结构的设想,并初步搭建了金属纳米粒子构筑平台,为研究石墨烯对纳米粒子的结构、催化活性和稳定性的影响打下基础。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
电化学扫描隧道显微镜论文参考文献
[1].张悦.电化学扫描隧道显微镜及其应用研究[D].南京邮电大学.2018
[2].夏志刚.高稳定与高重复电化学扫描隧道显微镜研制[D].中国科学技术大学.2014
[3].潘营利,郭宝会,王存良.电化学腐蚀法制备扫描隧道显微镜针尖曲率半径最佳参数的研究[J].渭南师范学院学报.2008
[4].李焰,赵澎,王佳.扫描隧道显微镜在电化学研究中的改进及应用[J].分析仪器.2004
[5].肖晓银.电化学表面过程的原位振动光谱和扫描隧道显微镜研究-Pt（？）Au多晶和单晶电极上CO,CN～-,PNBA和氨基酸分子的吸附及Cu的电沉积过程[D].厦门大学.2000
[6].李瑛,曹楚南,林海潮.扫描隧道显微镜在腐蚀电化学研究中的应用[J].腐蚀科学与防护技术.1998
[7].吴雪梅,杨礼富,甘俊彦,王梦玉,鞠艳.扫描隧道显微镜针尖的电化学腐蚀制备方法[J].苏州大学学报(自然科学).1997
[8].陈振方,汪尔康.电化学扫描隧道显微镜的研制及银、镍的现场电沉积研究[J].中国科学(B辑化学生命科学地学).1994
论文知识图
