[實用新型]一種熱驅動變形透射電鏡載網

有效

• 申請號: 200820079780.3
• 申請日: 2008-04-07
• 公開（公告）號: CN201191595Y
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 韓曉東;鄭坤;張澤
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01J37/20
• 分類號: H01J37/20;G01N1/28
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張燕慧

技術領域

本實用新型屬于納米器件領域，具體涉及一種熱驅動變形透射電鏡載網。

背景技術

由于透射電鏡極高的分辨能力，可以提供納米尺度甚至原子尺度的信息，是研究物質微觀結構的有力工具，它在物理，化學，材料科學，生命科學等領域有著廣泛的應用，特別是在目前發展迅速的納米科學和技術領域，是最為有力的研究工具之一。透射電鏡載網是用來支撐被檢測的樣品，目前最常用的透射電鏡載網的骨架一般為銅網，而銅網上布有非晶碳支持膜。一般而言，這些載網只能承載被檢測的樣品，透射電子顯微鏡只能觀測分布在這些載網上的樣品的靜態組織結構，不能利用這些載網對樣品進行操縱，實行動態原位檢測。隨著微機電系統(MEMS，micro?electromechanical?system)和納機電系統(NEMS，nano?electromechanical?systerm)的發展，對于單根納米線或薄膜在外力作用下力學性能研究顯的尤為迫切，但是由于單根納米線或薄膜結構細小，難于操縱，在透射電鏡中如何對單根納米線或納米薄膜樣品進行固定和原位變形，從納米尺度和原子層次揭示納米材料在外力作用下變形機制，和尺寸效應成為擺在研究人員面前的難題。目前在透射電鏡中由于受到樣品臺與極靴極為有限的空間，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性能的直接測量非常困難，文獻中已經報道的主要有三種方法。

一種是方法報道于《Applied?physics?letters》2002年80卷第21期，其主要原理是利用特殊沉積的壓電陶瓷薄膜(PZT)做為載網，將研究的薄膜沉積在壓電陶瓷表面，用可以通電的透射電鏡樣品桿將載網和樣品放入透射電子顯微鏡中，在電場的作用下壓電陶瓷的變形實現對薄膜的拉伸和壓縮操作，同時利用透射電鏡成像系統記錄薄膜的疲勞斷裂變化過程。該方法樣品制作過程較復雜，由于樣品桿傾轉角度的限制(一般只能單軸傾轉或雙軸傾轉±5°)，不能在最佳分辨率情況下(高分辨原子尺度)進行原位觀察，不能從根本上了解其變形機制。

另一種方法分別報道于《Physics?Review?Letters》2005年第94卷236802頁和《Nature》2006年439卷281頁，其主要原理是將掃描隧道顯微鏡探針放入透射電子顯微鏡種，利用外接控制系統控制探針運動來操縱單根碳納米管，實現對碳納米管的拉伸變形，利用導電的探針實現了在通電的同時對碳納米管的拉伸，發現了碳納米管在電流作用下高溫超塑性變形行為和斷裂機制。這種方法雖然對精心設計的樣品可以實現原子分辨，并同時進行拉伸和通電測量，但由于較為復雜的機械結構放入透射電鏡樣品室中，樣品臺只能小角度傾轉(±5°)或只能單軸傾轉(不超過±20°)，仍然限制了其應用范圍，不利于普及推廣。

第三種方法報道與《Nano?Letters》2007年第第94卷236802頁和《Advanced?Materials》2006年439卷281頁，其主要是利用一種特制的碳膜，利用電子束輻照誘發破裂的碳膜發生卷曲，從而實現對分散其上的一維納米材料的彎曲和拉伸，這種方法可以實現大角度雙軸傾轉，從而可以得到變形期間原位的高分辨圖像，而且實驗過程簡單、成本不高。但是利用電子束輻照誘發碳膜的卷曲可控性較差，應力的施加及應變速率比較難控制，而且提供的應力有限，對有些強度較大的材料很難進行變形。

上述的透射電鏡載網中，前兩種均不能實現大角度雙傾，對于大部分需要在正帶軸下實時觀察在外力作用下結構變化的納米材料，其應用受到限制。而第三種方法的可控性較差，并且提供的應力有限，許多材料不適合此種方法。

發明內容

本實用新型的目的在于，解決現有技術中的問題，而提供一種可以實現大角度傾轉，可控性強的熱驅動變形透射電鏡載網。

本實用新型所提供的載網，包括骨架(1)和蒸鍍在骨架(1)上的支持膜(2)，其特征在于，還包括金屬薄膜A(3)和金屬薄膜B(4)；其中，金屬薄膜A(3)蒸鍍在支持膜(2)之上，金屬薄膜B(4)蒸鍍在金屬薄膜A(3)之上，且金屬薄膜A(3)的熱膨脹系數要大于金屬薄膜B(4)的熱膨脹系數。

其中，所述的金屬薄膜A(3)和B(4)的厚度為20～50nm。為了保證在較低溫度下實現較大的彎曲變形，兩種金屬薄膜A(3)和B(4)的比彎曲大于10/10^-6·℃^-1。

本實用新型具有如下優點：