西北工业大学：《普通化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 原子的结构与性质（5.1）电子显微镜直接观察

普通化学=化学原理+物质结构与性质的关系 物质世界 物质不同,性质不同→根本原因? 物质内部结构不同 化学 第一层次:原子结构 核+电子→e数目、结构、得失难易等 ·第二层次:原子→分子/单质→化学键/金属键 (晶体结构) 首先 Chapter5原子的结构与惟质 Atom=N(不动)+e e如何运动?性质?是否可以认识 §5-1微观世界的认识

• 普通化学 = 化学原理 + 物质结构与性质的关系 物质世界 • 物质不同，性质不同 ➔ 根本原因? 物质内部结构不同 • 化学： • 第一层次：原子结构 核+电子 ➔ e数目、结构、得失难易等 • 第二层次：原子 → 分子/单质 ➔ 化学键/金属键 (晶体结构) 首先 Chapter 5 原子的结构与性质 Atom = N(~不动) + e e 如何运动？性质？是否可以认识？ §5-1 微观世界的认识

(-)电子显微镜直接观察 SEM扫描电子显微镜 TEM透射电子显微镜 STM扫描隧道显微镜; SPM(扫描探针) AFM(Atomic Force Microscope 突出特点: 1、高分辨率。水平方向0.1nm,垂直方向001n,即 可以分辨出单个原子 实时得到表面的三维图像 3、可在真空、大气、常温等环境下工作,样品甚至可 浸在水或其它溶液中,不需特别制样,对样品无损伤

SEM: 扫描电子显微镜； TEM: 透射电子显微镜 STM: 扫描隧道显微镜； SPM (扫描探针): AFM (Atomic Force Microscope) • (一) 电子显微镜直接观察 突出特点： 1、高分辨率。水平方向0.1 nm，垂直方向0.01 nm, 即 可以分辨出单个原子 2、实时得到表面的三维图像 3、可在真空、大气、常温等环境下工作，样品甚至可 浸在水或其它溶液中，不需特别制样，对样品无损伤

AFM(NT-MDT Inc ) Solver sNoM Solver P47 Multimode SPM NTM1D3

• AFM (NT-MDT Inc.)：

P47E10 PlS

P47E10 P7LS

AFM工作原理 成像 参考信号 向控制 信号 差分 放大器 位敏光电探针信号 检测器 悬臂 样品 z2扫描信 压电陶瓷 扫描器

• AFM工作原理： 成像 z 向控制 信号 差分 放大器 x,y 扫描信 压电陶瓷 号发生器 扫描器 样品 悬臂 位敏光电 检测器 参考信号 探针信号

Don eigler. 1989 原子中国 N计+Xe-IBM 用S 毛泽东100 C的三维表面 向金属表面注入的单个离子

Don Eigler, 1989 Ni+Xe-IBM C的三维表面 向金属表面注入的单个离子 光栅表面条纹 原子中国 1993还用Si写成 “中国” “毛泽东100

N表面 DNA二维图 光盘表面 Fe on Cu(lll 光盘表面 硬盘表面 T171.D H1.0D

DNA三维图 光盘表面 光盘表面 Fe on Cu(111) Ni表面 硬盘表面

CO on pt Fe on Cuihu Xe on ni Pt(11) 铜

CO on Pt Fe on Cu Xe on Ni Pt(111) 铜：

二)光谱实验 Fe粉在电弧或Fe原子在高频振荡环境中受激发光: 电感耦合等离子体原子发 射光谱仪 (ICP-AES)

• (二) 光谱实验 • Fe粉在电弧 或 Fe原子在高频振荡环境中受激发光： 电感耦合等离子体原子发 射光谱仪 (ICP-AES)

工作原理: +/-l 光源狭 波长标尺 无论何时、何地,测得的谱线位置和强度完全吻合 显然,存在电子能级 一定能级→导致固定不变的谱线

显影 光源 狭缝 光栅 照相 谱图 波长标尺 • 无论何时、何地，测得的谱线位置和强度完全吻合！ • 显然，存在电子能级 一定能级 ➔ 导致固定不变的谱线 工作原理：