[實用新型]透射電鏡中一維納米材料測試載片

無效

• 申請號: 200720173277.X
• 申請日: 2007-09-21
• 公開（公告）號: CN201083670Y
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 韓曉東;岳永海;張躍飛;張澤
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N13/10
• 分類號: G01N13/10;G01N27/00;H01J37/26
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉萍

技術領域：

本實用新型涉及透射電鏡中一維納米材料測試載片，首先利用掃描電子顯微鏡(以下簡稱掃描電鏡)對隨機分布在載片上的單根納米線進行固定，借助于外力對載片進行拉伸使分布在其上的樣品(納米線)發生拉伸或彎曲變形。同時可利用透射電子顯微鏡對變形前后的納米線顯微組織結構進行原位研究。此納米線裝置還可蒸鍍電極，在掃描電鏡中實現應變狀態下一維納米材料導電性質的變化研究。

背景技術：

近年來，由于納米材料在磁、光、電等多領域呈現出常規材料所不具備的特殊性質，人們對于納米材料的研究和關注熱情空前高漲。然而，雖然人們在納米材料的應用方面已經取得了很大的成就，但是對于納米力學的基礎研究卻處于相對落后的狀態，雖然我們已經有了分辨能力可以達到0.2nm的透射電子顯微鏡(以下簡稱透射電鏡)，但是，由于受到樣品臺與極靴極為有限的空間限制(一般是1-3mm)，在原子尺度分辨率下對于單根納米線或納米薄膜的操縱和力學、電學性能的直接測量比較困難，只能觀測到納米線的靜態組織結構，而很難在透射電鏡中對樣品進行操縱，實現應力狀態下結構變化的原位檢測。傳統的用于透射電鏡中支撐樣品的一般為銅網、非晶碳支持膜或微柵，這些載網只能支撐樣品而不能實現對樣品的操縱，這樣就無法利用透射電鏡對處在應力狀態下納米材料的結構變化進行原位檢測。隨著微機電系統(MEMS，micro?electromechanical?system)和納機電系統(NEMS，nano?electromechanical?system)的發展，對納米材料在外力作用下力學性能的研究就顯得尤為迫切。因此，能否找到一種簡便有效的操縱納米材料的儀器和方法就成了解決問題的關鍵。但是由于納米材料結構細小、難于操縱，所以，從納米尺度和原子層次揭示納米材料在外力作用下的變形機制成為擺在研究人員面前的難題。文獻中報道的在透射電鏡中操縱納米材料的方法有兩種：

一種方法報道于《Proceedings?of?the?National?Academy?of?Sciences》2005年102卷第41期，其主要原理是利用表面顯微機械加工技術制成一種原位的電子顯微機械測試系統。這套系統包括一組激勵器和一組負載應力傳感器，在對樣品的變形和斷裂機制實施連續監測的同時，可以測出毫、微牛量級的負載應力。這套系統綜合了基于微電子機械技術的電動機械原理和熱機械原理，可以原位獨立的測量單晶硅、金屬納米線、碳納米管等材料的性能，同時實現了對碳納米管的拉伸斷裂機制原位適時的觀測。但是，該方法由于將結構復雜的裝置放入透射電鏡中，受到透射電鏡樣品臺的傾轉角度的限制(一般只能單軸傾轉或雙軸傾轉±5°)，不利于正帶軸下對納米材料進行原位觀察，不能從根本上了解納米材料的變形機制。

另一種方法報道與《Applied?Physics?Letters》2006年88卷133107頁，其主要原理是利用壓電陶瓷驅動的鎢探針操縱碳納米管，測試碳納米管的場發射特性，得出了發射材料的尖端半徑與其場發射特性有密切的關系，而碳納米管的長度與其場發射特性關系不大的結論。但是由于受到樣品臺傾轉角度的限制，不能從原子尺度解釋其機制。

上述所有透射電子顯微鏡原位納米材料性能測試中，樣品操縱臺或載網均不能實現大角度傾轉，對于大部分需要在正帶軸下觀察在外力作用下結構變化的納米材料，其應用受到限制。因此，找到一種簡便有效的操縱納米材料的儀器和方法，對于實現正帶軸下觀察外力作用下納米材料的結構變化是至關重要的。

實用新型內容：

針對現有技術存在的問題，本實用新型的目的是提供一種用于透射電鏡樣品臺可實現大角度傾轉的納米材料原位結構性能測試載片，此載片和目前常用的透射電鏡銅網尺寸相當，固定在現有技術產品雙傾透射電鏡樣品臺上，不受樣品驅動元件尺寸的限制，放入透射電子顯微鏡中可以實現大角度傾轉(目前商業化雙傾臺可以達到±30°/±45°)，使樣品能在正帶軸下實現原子層次分辨的同時實現納米材料的力學性質的測試。

透射電鏡中一維納米材料測試載片，其特征在于，該載片包括中心金屬片1、兩個附耳2、狹縫3、扇形燕尾槽4、沿狹縫3兩側對稱分布的至少20個圓形柵孔5；