[发明专利]一种镍钛非晶合金微阵列支持膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种镍钛非晶合金微阵列支持膜的制备方法，包括以下步骤：将带有微阵列孔的模板通过真空喷镀一层亲水剂；采用喷镀或磁控溅射的方法，对表面带有亲水剂的所述模板的表面上沉积一层镍钛合金薄膜；通过将沉积有所述镍钛合金薄膜的所述模板放入水中，进行所述模板与所述镍钛合金薄膜之间的分离；将与所述模板分离后的所述镍钛合金薄膜从水中取出，再进行室温静置干燥后，即可得到镍钛非晶合金微阵列支持膜。本发明通过将带有微阵列孔的模板真空喷镀一层亲水剂，来使模板和在其表面沉积的镍钛合金薄膜能够在水中进行分离，来得到镍钛非晶合金微阵列支持膜，进而打破了制备镍钛非晶合金微阵列支持膜的技术空白。

技术领域

本发明涉及冷冻透射电镜领域，具体涉及一种镍钛非晶合金微阵列支持膜的制备方法，特别涉及一种冷冻透射电子显微镜用镍钛非晶合金微阵列支持膜的制备方法。

背景技术

在冷冻透射电镜技术中，普遍使用无定形碳制备微阵列支持膜。无定形碳固然具有制备简单、对生物样品无害、亲水性能良好的优良特性，但它是半导体材料，导电性能随温度的降低而迅速下降，例如：22nm厚的无定形碳膜在室温下的电阻率为1.39Ωm，而在-196摄氏度(液氮温度)下，它的电阻率明显提高，而且因超过测量量程而未测出具体数值。而冷冻透射电镜恰恰在液氮温度下进行数据收集，这决定了无定形碳不是一种理想的冷冻透射电镜用的支持膜制材。除了无定形碳，其它导电材料也被尝试制作支持膜。生产C-flat的Protochips,Inc.推出新一代的微阵列载网Cryomesh，其中使用碳化硅制作微阵列支持膜。虽然碳化硅的导电性能强于传统的无定形碳，其抗45度倾转时的漂移能力是传统C-flat的5-7倍。这种微阵列支持膜架设在硅载网上，虽保留了C-flat膜平整度高的强项，但硅载网在导电性上不如金属载网，且质地脆，在冷冻制样、冷冻样品转移过程中需要极小心地夹持，否则很容易破碎，因此使用不便利。Russo和Passmore提出从载网到支持膜都用多晶金来制备。金的导电性能虽然很好，但是多晶金的电子衍射谱为明锐的多晶环，与普遍使用的无定形碳的弥散的非晶环很不一样，而非晶环更有利于冷冻透射电镜的物镜消像散以及在膜上进行电镜合轴调整，并且不会有因为支持膜晶体的衍射花纹干扰孔内样品成像的情况。沿用非晶态的制材从这个意义上说，更为理想，如非晶态的硅钛合金的导电性能在常温下是无定形碳的10⁶倍，而且在液氮温度下比常温下还好,用它制作微栅支持膜金属载网已有报道,但是硅钛合金薄膜非晶态中有微晶晶粒存在，在衍射谱中表现为有衍射点，因此硅钛非晶合金薄膜不完全是非晶态。另外，硅钛合金薄膜韧性较差，与碳化硅一样容易破碎；块体硅钛合金很难加工成型，无法制备成热蒸发用的金属丝，制备成均匀的颗粒也有难度，因此很难控制热蒸发的量，并且在热蒸发过程中，会引起钨丝蒸发篮的损坏；即使是采用磁控溅射的方法，制备圆饼状的溅射靶材时，也不易成型。

而在众多非晶合金膜中，镍钛非晶合金膜为完全非晶态，韧性好，不易破碎，其热蒸发制备法中所用的金属细丝易于加工制备，既可以通过从模板剥离转移至载网的方法制备，也可以通过直接喷镀至碳微阵列支持膜的方法进行制备。在同样厚度的情况下，镍钛非晶合金膜的常温和低温电阻率比无定形碳的低4个量级，显示出更好的导电性能。同时，应用原子力显微镜进行力曲线测定时发现镍钛膜与蛋白的解离力比碳支持膜小一个数量级。这表明镍钛膜与蛋白样品的相互作用情况和碳膜有很大差别。这种差别正是应用碳支持膜制备样品时产生样品大量粘附在支持膜上的原因，而使用镍钛支持膜制备时这一现象很少见。

在镍钛微阵列支持膜的实际应用中，它在冷冻透射电子显微镜下能有效抑制电子束照射引发的样品漂移；生物样品在镍钛非晶合金微阵列支持膜孔里的分布密度更高，分散度更好；相比轻元素碳，镍、钛元素是重金属元素，极大地提高了其在冷冻电镜中的衬度，极大地提高了冷冻电镜自动化程序识别网孔的效率，进而提高了自动化数据收集的效率，从而解决了碳膜微阵列的低衬度造成的碳膜和网孔的无法区分以及由此引起的程序误判；另外，由于其对生物样品的毒性低，亦可用做细胞培养时的冷冻电镜支持膜。