[实用新型]一种热驱动变形透射电镜载网

说明书

技术领域

本实用新型属于纳米器件领域，具体涉及一种热驱动变形透射电镜载网。

背景技术

由于透射电镜极高的分辨能力，可以提供纳米尺度甚至原子尺度的信息，是研究物质微观结构的有力工具，它在物理，化学，材料科学，生命科学等领域有着广泛的应用，特别是在目前发展迅速的纳米科学和技术领域，是最为有力的研究工具之一。透射电镜载网是用来支撑被检测的样品，目前最常用的透射电镜载网的骨架一般为铜网，而铜网上布有非晶碳支持膜。一般而言，这些载网只能承载被检测的样品，透射电子显微镜只能观测分布在这些载网上的样品的静态组织结构，不能利用这些载网对样品进行操纵，实行动态原位检测。随着微机电系统(MEMS，micro electromechanical system)和纳机电系统(NEMS，nano electromechanical systerm)的发展，对于单根纳米线或薄膜在外力作用下力学性能研究显的尤为迫切，但是由于单根纳米线或薄膜结构细小，难于操纵，在透射电镜中如何对单根纳米线或纳米薄膜样品进行固定和原位变形，从纳米尺度和原子层次揭示纳米材料在外力作用下变形机制，和尺寸效应成为摆在研究人员面前的难题。目前在透射电镜中由于受到样品台与极靴极为有限的空间，一般是1～3mm，在原子尺度分辨率下对于单根纳米线或纳米薄膜的操纵和力学性能的直接测量非常困难，文献中已经报道的主要有三种方法。

一种是方法报道于《Applied physics letters》2002年80卷第21期，其主要原理是利用特殊沉积的压电陶瓷薄膜(PZT)做为载网，将研究的薄膜沉积在压电陶瓷表面，用可以通电的透射电镜样品杆将载网和样品放入透射电子显微镜中，在电场的作用下压电陶瓷的变形实现对薄膜的拉伸和压缩操作，同时利用透射电镜成像系统记录薄膜的疲劳断裂变化过程。该方法样品制作过程较复杂，由于样品杆倾转角度的限制(一般只能单轴倾转或双轴倾转±5°)，不能在最佳分辨率情况下(高分辨原子尺度)进行原位观察，不能从根本上了解其变形机制。

另一种方法分别报道于《Physics Review Letters》2005年第94卷236802页和《Nature》2006年439卷281页，其主要原理是将扫描隧道显微镜探针放入透射电子显微镜种，利用外接控制系统控制探针运动来操纵单根碳纳米管，实现对碳纳米管的拉伸变形，利用导电的探针实现了在通电的同时对碳纳米管的拉伸，发现了碳纳米管在电流作用下高温超塑性变形行为和断裂机制。这种方法虽然对精心设计的样品可以实现原子分辨，并同时进行拉伸和通电测量，但由于较为复杂的机械结构放入透射电镜样品室中，样品台只能小角度倾转(±5°)或只能单轴倾转(不超过±20°)，仍然限制了其应用范围，不利于普及推广。

第三种方法报道与《Nano Letters》2007年第第94卷236802页和《Advanced Materials》2006年439卷281页，其主要是利用一种特制的碳膜，利用电子束辐照诱发破裂的碳膜发生卷曲，从而实现对分散其上的一维纳米材料的弯曲和拉伸，这种方法可以实现大角度双轴倾转，从而可以得到变形期间原位的高分辨图像，而且实验过程简单、成本不高。但是利用电子束辐照诱发碳膜的卷曲可控性较差，应力的施加及应变速率比较难控制，而且提供的应力有限，对有些强度较大的材料很难进行变形。

上述的透射电镜载网中，前两种均不能实现大角度双倾，对于大部分需要在正带轴下实时观察在外力作用下结构变化的纳米材料，其应用受到限制。而第三种方法的可控性较差，并且提供的应力有限，许多材料不适合此种方法。

发明内容

本实用新型的目的在于，解决现有技术中的问题，而提供一种可以实现大角度倾转，可控性强的热驱动变形透射电镜载网。

本实用新型所提供的载网，包括骨架(1)和蒸镀在骨架(1)上的支持膜(2)，其特征在于，还包括金属薄膜A(3)和金属薄膜B(4)；其中，金属薄膜A(3)蒸镀在支持膜(2)之上，金属薄膜B(4)蒸镀在金属薄膜A(3)之上，且金属薄膜A(3)的热膨胀系数要大于金属薄膜B(4)的热膨胀系数。

其中，所述的金属薄膜A(3)和B(4)的厚度为20～50nm。为了保证在较低温度下实现较大的弯曲变形，两种金属薄膜A(3)和B(4)的比弯曲大于10/10^-6·℃^-1。

本实用新型具有如下优点：