【手性表征技术  13.】

    （13. 用扫描电子显微镜和透射电子显微镜的表征方法）

      扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）这两项技术较早于STM和AFM（分别在上世纪20年代和30年代问世并启用）。连同STM和AFM，加上SEM和TEM这四项项技术都是微型区域和微型表面分析其成分、组成、结构及其表面性能的手段，都具有不同程度的原位、实时的优势特点，尤其是对固态形貌和表面手性问题的研究被广泛应用在化工、材料、医药、生物、矿产、司法等领域。

      SEM (Scanning Electron Microscope)是一种利用电子束扫描样品表面并产生图像的显微镜。通过聚焦的电子束和样品之间的相互作用，SEM能够生成高分辨率的表面拓扑图像，并提供有关样品形貌、成分和结构的信息。SEM是利用细聚焦电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号来调制成像的。SEM是采用逐点成像的方法，把样品表面不同的特征，按顺序和比例转化为图像，如二次电子背散射电子像等情形。扫描电镜的优点是：（1）有较高的放大倍数；（2）有很大的景深，视野大，成像富有立体感；（3）试样制备简单。 通过SEM测试可以清楚地看到噻咯组装体上的几条由丝带扭曲形成的右手和左手螺旋纤维，证明荧光显微镜下所观察到的珠帘状发光体为螺旋纤维。再是利用SEM对手性识别过程中复合材料的表界面形貌进行表征，进一步结合差分脉冲伏安法可研究纳米复合修饰电极对色氨酸对映异构体的手性识别作用。

       SEM在纳米材料的形貌观察和尺寸检测方面依靠其高分辨率、良好的景深、简易的操作等优势，已被大量推广应用。现在SEM已发展为不仅只用于形貌观察，还可以与许多其他分析测试仪器进行组合，实现对样品形貌、微区成分和晶体结构等多种组织结构信息的同时分析，使其功能大扩展。

       TEM (Transmission Electron Microscope)是一种能够通过样品的薄片来观察样品内部结构的显微镜。在TEM中，电子束通过样品并形成透射电子图像。通过观察这些图像，可以获取高分辨率的样品内部结构和晶体结构信息。TEM是聚焦电子束投射到非常薄的样品上，透过样品的透射电子束或衍射电子束所形成的图像来分析样品内部的微观组织结构。TEM常用于研究纳米材料的结晶情况，观察纳米粒子的形貌、分散情况及测量和评估纳米粒子的粒径。TEM诞生以来促成了电子显微学这一交叉学科的发展，TEM自身的分辨能力也比最初提高了100倍以上，达到了亚埃级，已在自然科学的基础研究中起到日益重要的作用。

       单纯利用扫描电镜和透射电镜的二维图象作为判断螺旋材料手性的依据不够充分完善，近几年，透射电镜的三维重构技术在结构生物学及材料学中取得了快速发展，已广泛用于研究蛋白质的结构及对一些材料的内部分析。TEM技术在研究手性化合物的生物效应的对映选择性等方面也发挥着重要作用。有报道国内专家利用TEM评价了异丙甲草胺手性农药对水生生态系统的手性差异性影响。结果表明，这种手性农药的两种对映体的都会破坏蛋白核小球藻的细胞结构，抵制细胞的正常生长和代谢，但是两种对映体对蛋白核小球藻的毒性作用却表现出明显的手性差异，（S）型的比（R）型的毒性作用作用更大。该结果为评价这种手性农药的生态风险提供了相关理论依据。

丰都智愚河畔环境技术工作室