【摘要】：在本論文中,作者發(fā)展了基于原子力顯微鏡(AFM)的光刻技術(shù),用于制備功能性聚合物刷以及生物大分子的圖案化表面結(jié)構(gòu);同時,搭建了磁力調(diào)制原子力顯微鏡(MFM-AFM),并以此研究了細菌生物被膜的流變行為。主要內(nèi)容如下:(1)發(fā)展了液相掃描探針納米雕刻技術(shù)(LSPN)。LSPN通過AFM探針在聚合物的良溶劑中“雕刻”聚合物刷表面,即施加較大的作用力將聚合物鏈從基底上刮除,形成所設(shè)計的二維或三維圖案化結(jié)構(gòu)。然后,用同一根探針以較小的作用力對圖案化結(jié)構(gòu)進行原位成像表征和缺陷修復(fù)。LSPN可制備分辨率小于50 nm的、任意復(fù)雜的二維或三維圖案化結(jié)構(gòu)。(2)發(fā)展了液相非接觸掃描探針光刻技術(shù)(L-NCSPL)。L-NCSPL通過AFM探針在蛋白質(zhì)溶液中以非接觸模式掃描固體基底,振動著的探針會捕獲溶液中的蛋白質(zhì)分子并將其擊打到基底上,從而形成所設(shè)計的圖案化結(jié)構(gòu)。L-NCSPL可制備尺寸小于100 nm的蛋白質(zhì)點陣列結(jié)構(gòu)、寬度小于50 nm的蛋白質(zhì)線陣列結(jié)構(gòu)和三維的蛋白質(zhì)圖案化結(jié)構(gòu)。(3)搭建和應(yīng)用了MFM-AFM。通過一個振蕩磁場控制磁性探針對樣品施加正弦擾動力,并在5-200 Hz的頻率范圍研究了在表面附著的大腸桿菌(E.coli)生物被膜從單個細胞到成熟的生物被膜形成過程中的微流變行為。我們的結(jié)果表明,E.coli生物被膜的流變行為和軟玻璃態(tài)材料相似。隨著培養(yǎng)時間的增加,E.coli生物被膜有流體化傾向,且其結(jié)構(gòu)變得更為均勻。另外,流體剪切力會影響生物被膜初期的生長狀態(tài),而對成熟生物被膜表層的流變性質(zhì)影響較小。
【圖文】：

detector）所檢測。依據(jù)在探針掃描過程中微懸臂的形變信號，可以獲得樣品表面的三維形貌圖。圖1-1 原子力顯微鏡的示意圖。（引自Park systemsAFM用戶操作手冊）Figure 1-1. Schematic of an atomic force microscope.針尖原子與樣品表面原子間存在著多種相互作用力，，這些力的大小與針尖和樣品間的距離有關(guān)，如圖1-2所示。當(dāng)針尖靠近樣品表面到一定的距離時，針尖開始受到表面原子對它的范德華吸引力；當(dāng)探針繼續(xù)靠近樣品表面時，針尖原子和樣品表面原子間開始出現(xiàn)逐漸增大的空間排斥力，直至吸引力與排斥力達到平衡；此時，探針若再進一步靠近樣品時，則排斥力會迅速增大。根據(jù)這些作用力的信息，可以標記出兩塊區(qū)域：（1）非接觸區(qū)域，針尖與樣品表面間的距離大約在幾納米到幾十納米的范圍內(nèi)，原子間的相互作用力主要以吸引力為主；（2）接觸區(qū)域

第一章 原子力顯微鏡的原理及應(yīng)用3圖1-2 針尖與樣品表面原子間的相互作用力與距離的關(guān)系曲線。Figure 1-2. Interatomic force vs. tip-to-sample distance.作用力主要表現(xiàn)為空間排斥力，對應(yīng)于圖 1-2 所示的接觸區(qū)域。接觸模式 AFM 一般使用彈性常數(shù)較小的探針（小于 1 N/m）對樣品進行成像表征。彈性常數(shù)小的微懸臂可以檢測到很小的相互作用力，確保探針與表面間的作用力不會超過樣品原子間的團聚力，避免損壞樣品。在接觸模式 AFM 表征樣品的過程中，針尖在樣品表面上滑動，它們之間的相互作用力使得微懸臂產(chǎn)生彎曲以適應(yīng)樣品表面形貌的變化。一般情況下，接觸模式 AFM 可在大氣和液體等環(huán)境下進行測試，可產(chǎn)生穩(wěn)定的、分辨率較高的表面形貌圖。接觸模式 AFM 的缺點是容易損傷樣品，在研究生物樣品和其他柔軟的樣品時要特別注意控制針尖與樣品間的相互作用力。1.2.2 非接觸模式 AFM在非接觸模式 AFM（non-contactAFM）中，AFM 探針在樣品上方以一定的振幅和頻率振動。此時
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH742;O631;O629.73

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 白海靜;徐靜娟;陳洪淵;;細胞圖案化研究進展[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報;2008年12期

2 峰嵐;鍛鑄出來的世界——多彩、圖案化的鐵藝制品[J];家具與環(huán)境;1998年03期

3 晏海英;姚樹寅;吳仲巋;陳紅;;聚甲基丙烯酸甲酯薄膜表面的亞微米級圖案化[J];材料導(dǎo)報;2009年08期

4 張麗,鄒勃,董彬,霍峰蔚,王治強,張希;新型樹枝狀硫醇的自組裝單層膜──圖案化表面及其浸潤性的調(diào)控[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報;2001年05期

5 劉文文;陳振玲;蔣興宇;;二維平面細胞微圖案化技術(shù)及其生物學(xué)應(yīng)用[J];分析化學(xué);2009年07期

6 鐘智勇;;超高密度圖案化磁信息存儲介質(zhì)的研究進展[J];功能材料信息;2007年05期

7 趙揚;徐兵;鄭高峰;莊明鳳;黃偉偉;關(guān)明杰;;圖案化電極的離子聚合物金屬復(fù)合物扭轉(zhuǎn)特性研究[J];功能材料;2014年S1期

8 顧成;呂營;陸丹;馬於光;;電化學(xué)聚合-彩色圖案化發(fā)光薄膜與器件制備的新方法[J];中國科學(xué):化學(xué);2011年01期

9 梁志紅;周長忍;田冶;尹平河;曾戎;;聚乳酸表面Ⅰ型膠原納米圖案化的過程和機理[J];高分子材料科學(xué)與工程;2009年09期

10 周迪;佘希林;宋國君;孫峋;劉曦;;銅金屬納米線的制備及其圖案化[J];現(xiàn)代化工;2007年12期

相關(guān)會議論文 前10條

1 樸光哲;;一維有機共軛材料的磁場圖案化[A];2009年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2009年

2 周峰;劉維民;;聚合物薄膜的圖案化[A];2004年中國材料研討會論文摘要集[C];2004年

3 尹健;楊揚;魯從華;;皺紋膜誘導(dǎo)下的聚合物的表面微圖案化[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2011年

4 干錦波;陳紅;宋巍;周峰;袁琳;;激光消蝕技術(shù)在聚二甲基硅氧烷表面實現(xiàn)細胞圖案化[A];2009年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集（下冊）[C];2009年

5 劉永本;靳玉偉;王策;;四苯基卟啉的微米纖維圖案化[A];中國化學(xué)會第二十五屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

6 吳立新;;蛋白和單細胞的表面圖案化及其功能化[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第26分會：膠體與界面[C];2014年

7 馬英一;梁靜;孫航;吳立新;;乳液法構(gòu)筑基于聚合物薄膜的蛋白圖案化結(jié)構(gòu)[A];中國化學(xué)會第十三屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集[C];2011年

8 李澄;齊利民;;膠體球平版印刷法構(gòu)筑圖案化的氧化鋅納米結(jié)構(gòu)陣列[A];中國化學(xué)會第十一屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集[C];2007年

9 戴樹璽;王洋;張電波;王書杰;杜祖亮;;圖案化氧化鋅薄膜的制備及其光電性質(zhì)[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

10 劉明賢;甘禮華;徐子頡;王京紅;陳根;郝志顯;陳龍武;;樹枝狀圖案化納米TiO_2薄膜的制備[A];中國化學(xué)會第二十五屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前2條

1 于洋　張兆軍;高分子微納圖案化獲系列研究成果[N];科技日報;2011年

2 李祥林;戲曲臉譜的藝術(shù)魅力[N];中國文化報;2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 甘田生;原子力顯微鏡新技術(shù)的發(fā)展及其在大分子體系結(jié)構(gòu)與性能研究中的應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2017年

2 郭旭;納米圖案化技術(shù)的研究與應(yīng)用[D];南京大學(xué);2015年

3 李云峰;微觀圖案化表面的構(gòu)筑及其應(yīng)用探索[D];吉林大學(xué);2012年

4 劉方;抗體分子表面圖案化的構(gòu)筑與表面取向分析[D];清華大學(xué);2011年

5 李偉;應(yīng)用圖案化表面去潤濕現(xiàn)象構(gòu)筑微觀有序結(jié)構(gòu)[D];吉林大學(xué);2007年

6 侯森;DNA凝聚態(tài)與細胞圖案化在基因轉(zhuǎn)染中的基礎(chǔ)研究[D];南開大學(xué);2009年

7 曾周芳;基于表面圖案化技術(shù)實現(xiàn)生物樣品在線富集純化及質(zhì)譜檢測[D];吉林大學(xué);2013年

8 呂營;電沉積圖案化有機發(fā)光薄膜及其在顯示器件中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2013年

9 王艷芳;聚合物多孔膜輔助構(gòu)筑有機/無機有序微結(jié)構(gòu)[D];吉林大學(xué);2008年

10 朱曉群;光致銅離子金屬化、納米化與圖案化的研究[D];北京化工大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 郭蕾;光控氫鍵驅(qū)動嵌段共聚物膠束的納米圖案化[D];蘇州大學(xué);2015年

2 喬中敏;二氧化鈦納米管—鈦納米棒圖案化材料的構(gòu)建與性能研究[D];華南理工大學(xué);2014年

3 鞠遠來;蛋白圖案化陣列結(jié)構(gòu)的制備[D];寧波大學(xué);2015年

4 龔超;電場結(jié)合毛細作用力誘導(dǎo)有機微納晶體圖案化排列及其光電探測器件研究[D];蘇州大學(xué);2015年

5 汪偉;基于噴墨打印的圖案化制備及其應(yīng)用[D];東南大學(xué);2015年

6 王金城;光刻輔助圖案化精確定位有機單晶微米線陣列的制備及其器件應(yīng)用研究[D];蘇州大學(xué);2016年

7 張星星;聚合物/Sr_2MgSi_2O_7:Eu~(2+),Dy~(3+)長余輝發(fā)光薄膜及微圖案化的研究[D];蘇州大學(xué);2016年

8 彭美文;基于超分子作用的微接觸印刷構(gòu)建圖案化聚合物表面及其應(yīng)用研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

9 侯衍姍;微接觸印刷構(gòu)建圖案化生物相容性膜及其高分子刷功能化的研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2016年

10 胡濤;靜電紡絲納米纖維微圖案化的構(gòu)建及其與細胞的相互作用研究[D];華南理工大學(xué);2016年

本文編號：2699523