【手性表征技术 12.】

     (12. 用扫描隧道显微镜和原子力显微镜的表征方法)

      扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）是上世纪80年代新发展起来的新型表面分析技术。这两项技术具有原位、实时、实空间及原子或分子分辨的特点，是研究各种表面和界面物理化学现象的重要手段，适宜于表面手性问题的研究。

      AFM不仅可给出样品表面微观形貌的直观三维结构信息，还可探测样品表面或界面在纳米尺度上的物化性质等。同时AFM可以直接记录溶液体系中液－固界面上的一些生物或化学反应的动态变化过程，研究测定各种相互作用力，如胶体颗粒间的DLVO作用力、蛋白质膜及生物细胞的黏附力、蛋白质分子间及分子 内作用力。已有专家利用AFM在大气环境下原位观察到手性纳米螺旋纤维的生长过程，并进一步研究了纤维生长的动力 学。

      AFM以其操作简便，对样品处理要求不高、具有原子级的分辨率、样本可在空气或液体中直接观察、可检测样品范围很广、安装条件简单等优点，应用前景可观。利用AFM可以很好研究薄膜表面的形貌及进行粉体材料颗粒分析与成分分析、研究晶体生长过程，随着计算机技术和数据处理的发展，AFM将在手性纳米材料领域发挥更大的作用。

      STM可以直接观察和研究表面分子的吸附和组装，是二维表面手性现象研究的重要分析手段。虽然手分子与前手性分子种类繁多，结构复杂各异，但大多数情况下可用STM区分其表面组装手性，这一优势为直接研究表面手性拆分、手性分子吸附规律和表面手性反应提供了可能。比如有专家通过STM成功地在单分子水平观察到了带有 π-π 堆积条纹的螺旋聚合物的内部骨架，这是目前可观测到的最小螺旋，其直径大约为1.3nm 。也有专家已成功利用STM实现了结构简单的手性共吸附小分子的表面组装过程的手性调控，构筑了具有整体械手性或者整体右手性的二维表面多孔峰窝状超分子结构。首次在固液界面上提出了非手性分子组装基元的手性非线性放大现象，并在分子层次上系统研究了非手性分子在表面组装过程中手性的产生、传递和放大的过程。

                                     丰都智愚河畔环境技术工作室