AFM晶体生长方面的应用
晶体生长方面的应用
晶体生长理论在发展过程中形成了很多模型，可是这些模型大多是理论分析的间接研究，它们和实际情况究竟有无出入，这是人们最为关心的。因而人们希望用显微手段直接观察到晶面生长的过程。用光学显微镜、相衬干涉显微镜、激光全息干涉术等对晶体晶面的生长进行直接观测，也取得了一些成果。但是，由于这些显微技术分辨率太低，或者是对实验条件要求过高，出现了很多限制因素，不容易对生长界面进行分子原子级别的直接观测。原子力显微镜则为我们提供了一个原子级观测研究晶体生长界面过程的全新有效工具。利用它的高分辨率和可以在溶液和大气环境下工作的能力，为我们精确地实时观察生长界面的原子级分辨图像、了解界面生长过程和机理创造了难得的机遇。
近几年，国外学者已经开始利用原子力显微镜进行晶体生长机理的研究，特别是研究生长界面的动态过程，这些研究已经对传统的晶体生长理论和模型带来了冲击和挑战，在此基础上，晶体生长理论可望有新的突破。这方面的工作不仅有利于晶体生长理论本身的发展，而且有利于指导晶体生产实践，具有重要的理论和实际意义。应用原子力显微镜研究和修正晶体生长机理已取得以下一些比较典型的进展。
美国科学家展示了一种新技术，就是利用原子力显微镜（AFM）触发晶体生长的初结并实时地控制和观察晶体生长过程。美国西北大学的Chad Mirkin 与同事用涂有多聚物的AFM 探针在石英基片上完成了对一种多聚物晶体的生长、观察和控制。Mirkin小组先在室温下用AFM 探针将一滴多聚DL 赖氨酸（PLH）滴在石英基片上。接着，他们用探针扫描这个基片，扫描区域为8×8 微米。在不断地扫描过程中，他们先是发现了两块三角形的结晶，其中一块边长只有320 纳米。他们看到这两颗“种子”不断地生长，同时其它的晶体也在不断出现。他们还发现如果在AFM 探针上涂上一层PLH 就可以对晶体的生长进行控制。在控制实验中， PLH 是直接滴在石英基片上的，他们造出了各种大小的随意结构和三角形晶体。当温度提升至35°C 时，他们发现晶体由三棱柱结构变成了立方体结构。如图3-5。
这一对晶体的研究技术较之传统X 射线衍射法，最小研究对象要小5 个数量级。这一进展的意是：以前由于晶体体积太小而无法用传统方法研究的晶体初期生长过程首次展示在人们面前。
