本發(fā)明涉及如何表征分子間作用力，具體地說，涉及一種基于原子力顯微鏡表征分子間作用力的方法。

背景技術(shù)：

工業(yè)生產(chǎn)以及實驗室研究中，經(jīng)常會需要進(jìn)行復(fù)配來提高產(chǎn)品的性能。而在研究過程中常常需要研究添加劑和基礎(chǔ)體系間的分子相互作用力，或者幾種添加劑之間以及幾種復(fù)配基礎(chǔ)體系分子之間的相互作用力。但是實際過程中往往缺乏足夠的方法來表征這些體系中的分子間作用力。

王嬿嬿(afm檢測生物分子間作用力及星狀光電分子的合成與表征:復(fù)旦大學(xué)；2007.)利用分子間作用力來研究生物大分子間作用力，其過程是將需要測量的分子分別通過化學(xué)方法修飾到原子力顯微鏡(afm)探針和玻璃基板上，然后通過力曲線來獲得兩種大分子間的作用力。這種方法需要利用化學(xué)修飾的方法較為復(fù)雜，特別是實際過程中很多分子很難被修飾到探針及玻璃基板上，因此應(yīng)用上有很大的局限性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于改善現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于原子力顯微鏡表征分子間作用力的方法。該發(fā)明首先將樣品分子分散到基材表面，然后測量樣品分子和混合樣品對原子力顯微鏡探針的粘附力，最后對比混合樣品的粘附力與各樣品粘附力之和的差值來表征分子間的作用力。該方法簡便快捷、高效、適用性廣、成本低廉，測量結(jié)果明顯。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于原子力顯微鏡表征分子間作用力的方法，包括如下步驟：

a)對基材進(jìn)行預(yù)處理；

b)使用一種或幾種溶劑配制所測樣品溶液；

c)將基材浸泡在所測樣品溶液中，進(jìn)而將樣品分散到基材表面，樣品會吸附到基材表面形成薄的分子膜；

d)干燥后，使用原子力顯微鏡測試樣品的粘附力。

步驟a)中所使用的基材包括但不限于不銹鋼片、玻璃薄片等，預(yù)處理的方式包括打磨、清洗、干燥等。但用于同一次測試的基材種類及預(yù)處理方式須完全一致。

步驟b)中的溶劑包括但不限于乙醇、丙酮等溶劑，具體使用須依據(jù)所測試的樣品。配制的濃度一般較低，一般在10^-6mg/ml。

步驟c)中浸泡的時間一般選擇為24h。

步驟d)中干燥的環(huán)境須干凈不受外界污染。使用原子力顯微鏡測試樣品的模式一般選擇輕敲模式。

步驟d)中需測試各樣品的粘附力及混合樣品的粘附力。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：采用本發(fā)明的方法成本低廉，過程簡單方便，測試結(jié)果直觀。

附圖說明

圖1為實施例1中基礎(chǔ)油619樣品粘附力分布三維圖；

圖2為實施例1中添加劑1010粘附力分布三維圖

圖3為實施例1中混合樣品1粘附力分布三維圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。

本發(fā)明采用以下實驗方法來測試潤滑油中基礎(chǔ)油和添加劑分子間的作用力。實驗制備過程以實施例1為例。

測試樣品的制備方法為：用自動研磨拋光機(jī)處理不銹鋼，然后依次使用乙醇和丙酮超聲清洗。

接下來分別配制濃度為10^-6mg/ml的基礎(chǔ)油619、添加劑1010以及兩者的混合溶液(其中619和1010的質(zhì)量比為1：1)，并分別超聲0.5h。然后將基材分別浸泡在三種溶液中24h。之后在潔凈環(huán)境中干燥1h，最后使用原子力顯微鏡在輕觸模式下測試各樣品及混合樣品的粘附力。其實驗結(jié)果如表1和圖1-3所示

【實施例1～3】

按照上述過程進(jìn)行實驗，其實驗結(jié)果用原子力顯微鏡測試所得的粘附力數(shù)據(jù)進(jìn)行表征，其結(jié)果見表1及圖1-3所示。

表1

其中619為：季戊四醇四異辛酸酯；

615為：季戊四醇四異硬脂酸酯；

1010為：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯；

1076為：β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八碳醇酯。

從實驗結(jié)果可以看到混合樣品的粘附力的數(shù)值是大于樣品單獨的粘附力或者兩者之和。例如從實施例1中可以看到基礎(chǔ)油619和添加劑1010的混合溶液的粘附力數(shù)值為584nn，而這大于兩者單獨的粘附力數(shù)值之和434nn。證明基礎(chǔ)油619和添加劑1010兩者在混合后存在分子間作用力增強(qiáng)了粘附力。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于原子力顯微鏡表征分子間作用力的方法，包括a)對基材進(jìn)行預(yù)處理；b)使用一種或幾種溶劑配制一定濃度的所測樣品溶液；c)將基材浸泡在所配制溶液中一定時間，進(jìn)而將樣品分散到基材表面，樣品會吸附到基材表面形成薄的分子膜；d)干燥一定時間后，使用原子力顯微鏡測試各樣品的粘附力以及混合樣品的粘附力，最后對比混合樣品的粘附力與各樣品粘附力之和的差值來表征分子間的作用力。采用本發(fā)明的方法使得表征不同種類分子間作用力變得直觀，測試過程方便簡單，應(yīng)用體系廣，成本低廉。

技術(shù)研發(fā)人員：紀(jì)紅兵;劉義;晏金燦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中山大學(xué)惠州研究院
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.06
技術(shù)公布日：2017.08.11