液界面微觀結(jié)構(gòu)的開題報告

利用掃描離子電導(dǎo)顯微鏡探測液/液界面微觀結(jié)構(gòu)的開題報告摘要：掃描離子電導(dǎo)顯微鏡（SICM）是一種非接觸、非破壞、高分辨率、在線成像的微型成像技術(shù)。這篇文章將介紹SICM技術(shù)在探測液/液界面微觀結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。SICM技術(shù)通過測量掃描探針與液體表面之間的電導(dǎo)率變化，可以獲得高分辨率的液/液間相互作用信息，如液/液相互擴散、液/液界面的微觀形態(tài)、液/液不同化學(xué)成分的分布等。本文還將描述SICM技術(shù)在研究典型的液/液界面系統(tǒng)中的最新進展，如油水界面、液/液微滴等，并展望了SICM技術(shù)在生物、納米科學(xué)等領(lǐng)域的未來應(yīng)用前景。1.緒論液體界面是液體區(qū)分開的一個重要界面，由于液體界面的復(fù)雜性質(zhì)，其研究一直是化學(xué)、物理、生物學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域不斷探索的重要問題。液/液界面的微觀結(jié)構(gòu)和動力學(xué)性質(zhì)對各種重要過程的理解以及現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用具有顯著的意義，如油水分離、環(huán)境污染控制、生物大分子傳遞、納米材料組裝等?，F(xiàn)有的表征液/液界面微觀結(jié)構(gòu)的方法包括光學(xué)方法（表面張力、光學(xué)顯微鏡、拉曼光譜等）、傳統(tǒng)生物學(xué)方法（X射線衍射、中子散射等）和電化學(xué)方法（電位滴定、電化學(xué)阻抗譜等）。然而，由于液體的透明性和表面活性劑、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)的干擾，這些方法的應(yīng)用范圍都存在一定的限制。近年來，掃描離子電導(dǎo)顯微鏡（SICM）技術(shù)成為研究液體界面的一種新方法[1]。SICM技術(shù)通過測量掃描探針與液體表面之間的電導(dǎo)率變化，可以獲得很高的分辨率液/液相互作用信息。2.理論基礎(chǔ)SICM技術(shù)是一種新型掃描探針顯微鏡技術(shù)，它使用熱拉伸的玻璃毛細管（納米管）制作探頭，在鈕扣盤機構(gòu)上安裝。電解液在毛細管內(nèi)部被注入，從離子活動性不同的兩種液體之間流動，這些液體將放置在離子活動性不同的兩個室內(nèi)，因此，毛細管內(nèi)部液體的的離子活動性將沿著毛細管內(nèi)進行漂移，直到到達與外部液相同的活動性。SICM技術(shù)在掃描過程中不直接接觸樣品，同時在需要測量的液體表面附近通過掃描探針的離子交換測量來制作高分辨率的圖像。當(dāng)離子活動性大的液體封閉且靠近毛細節(jié)時，電流將被輸送到探針離子交換膜內(nèi)部。通過將掃描探針移動到需要測量的區(qū)域并記錄探針的運動速度，可以生成二維顯微圖像。3.應(yīng)用案例3.1油水界面的微觀結(jié)構(gòu)利用SICM技術(shù)探測油水界面的微觀結(jié)構(gòu)是SICM技術(shù)應(yīng)用的一項重要領(lǐng)域。TakeshiFurukawa等[2]通過使用SICM技術(shù)獲得了高分辨率的油/水界面圖像，對油水界面的微觀結(jié)構(gòu)特征及影響因素進行了詳細的描述。他們發(fā)現(xiàn)微小氣泡對于油水分離現(xiàn)象具有關(guān)鍵作用，在液液接觸角小于90度的情況下，微小氣泡的形成可以抑制液體混合。3.2液/液界面的形態(tài)探測另外，SICM技術(shù)可以用于探測液/液界面形態(tài)的變化。JunpeiSekine等人[3]成功應(yīng)用SICM技術(shù)探測液/液界面的微觀形態(tài)，并對溶解度、表面張力等因素的影響進行了分析。SICM可以探測到表面張力小至5mN/m的液/液界面的微觀形態(tài)，其分辨率達到亞納米級。3.3液/液界面化學(xué)成分的探測SICM技術(shù)也可以用于檢測在液/液界面上的分子分布情況，如溶劑存在時在含有藥物分子的水相和含有嵌段聚合物單體的油相界面上檢測藥物吸附[4]、利用不同的化學(xué)性質(zhì)來探測納米微球等物質(zhì)在液/液界面上的分布[5]等。其基本原理就是利用不同物質(zhì)在液/液界面分布的差異，導(dǎo)致SICM探針在液體表面的位置變化，從而得到分子分布情況的信息。4.結(jié)論與展望SICM技術(shù)具有非接觸、無損傷、高分辨率等特點，可用于探測液/液間相互作用的微觀結(jié)構(gòu)，為液體界面研究提供了一種新的可能性。目前，SICM技術(shù)在油水界面、液/液微滴等典型