专利名称：标定高倍透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品的制作方法
技术领域：
本发明属于利用金的晶格常数来标定透射电子显微镜高倍放大倍数的标定领域，特别涉及标定高倍透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品——憎水性的纳米金微晶。
背景技术：
目前透射电子显微镜已广泛应用於材料、生物、器件等各个方面，然而由于制备的厂家各异，其生产的透射电子显微镜的放大倍数也有差异，因此迫切需要标准样品以标定不同透射电子显微镜的放大倍数。在国际上，标定放大倍数大于30万倍的高倍透射电子显微镜放大倍率所用的标准样品是一种金的超薄膜，它是利用在电镜中观察到的晶格常数来标定(如图1)。本发明人提出一种可以在超高倍显微镜下能看出晶格间距的憎水性的纳米金微晶作为标准样品，这种憎水性的金微晶制备方法简单、使用方便和价格低廉，可以长时间保存。
发明内容
本发明的目的是提供标定高倍(30万倍以上)透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品-憎水性的纳米金微晶。
本发明的标定高倍(30万倍以上)透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品是带有表面活性剂的憎水性纳米金微晶，该憎水性纳米金微晶的粒径是4至10纳米，憎水性纳米金微晶的111晶格面间距为0.235纳米(用日本电子株式会社的高倍电子透射电子显微镜JEM-2010F测得，测得的晶面间距的确定与参考文献.J.Phys.Chem.B.2003，107，7441～7448所报导的相一致)。该憎水性纳米金微晶不受制备方法和颗粒大小的影响，因此可以作为标定高倍透射电子显微镜放大倍率的标准样品。
所述的憎水性纳米金微晶干粉加入到有机溶剂后可重新被分散。
所述的有机溶剂是甲苯、二甲苯、三氯甲烷、二氯甲烷或环己烷等。
所述的表面活性剂是十八胺、正三辛胺、双十八烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵等。
所述的标定高倍透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品用于放大倍数大于30万倍以上的高倍透射电子显微镜放大倍率的标定；优选用于放大倍数在30～120万倍的高倍透射电子显微镜放大倍率的标定。
本发明的标定高倍透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品-带有表面活性剂的憎水性纳米金微晶的制备方法是采用还原氯金酸的胶体化学方法形成纳米金微晶，利用表面活性剂使金微晶能在有机溶剂(如甲苯、二甲苯、三氯甲烷、二氯甲烷或环己烷等)中分散，形成稳定的粒径为4至10纳米的憎水性纳米金微晶溶胶，将所得的溶胶经减压蒸馏、洗涤、干燥后，得到带有表面活性剂的纳米金微晶干粉。将纳米金微晶干粉加入到有机溶剂后很容易重新被分散，将得到的憎水性纳米金微晶在有机溶剂中的分散体滴在碳膜铜网上，待有机溶剂挥发后，在高倍透射电子显微镜下可以看到纳米金微晶的晶格(如图2A及图2B，m为两个111晶面间距)。
本发明的特点是憎水性纳米金微晶直径要在4至10纳米的范围内，这样电子束才能透过微晶，显示出明显的图像。其次要十分稳定，不聚结，本发明可采用在憎水性纳米金微晶表面上吸附有机分子的方法，使其在有机溶剂中可以长期稳定，也可使之干燥成粉末然后加入有机溶剂中使之重新分散。这种干躁的样品更易于保存和运输。
本发明可通过加热熟化法、反胶束微乳液及微波法等方法来制备标定高倍透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品-带有表面活性剂的憎水性纳米金微晶。这种小于10纳米的金微晶，在高倍透射电子显微镜下能清晰地看出其晶格间距，利用晶格间距标定高倍透射电镜测量精确度。本发明的憎水性纳米金微晶与国外利用单晶金所制成的金标样相比，具有同样的效果，即111晶格面间距测量值为0.235纳米。
本发明可以作为一种新的标准样品，用以校正30万倍以上的透射电子显微镜的测量精确度。该方法在国内外未见有类似报道。制备方法简易，成本低廉。
图1.超高倍透射电子显微镜用晶格。
图2A.憎水性纳米金微晶形成的二维示意图。
图2B.憎水性纳米金微晶超晶格以及111晶面示意图。
图3A.本发明实施例1憎水性纳米金微晶溶胶紫外吸收光谱。
图3B.本发明实施例1憎水性纳米金微晶在有机溶剂中显示的颜色。
图4A.本发明实施例1憎水性纳米金微晶111晶面面间距测量示意图。
图4B.本发明实施例1憎水性纳米金微晶高倍(120万)透射电子显微镜照片。
具体实施例方式 实施例1 通过加热熟化法制备标定高倍透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品憎水性纳米金微晶。
将3mL氯金酸的氯仿溶液在常温下挥发直至完全干燥，然后加入45mL甲苯和表面活性剂(0.2g十八胺或4g正三辛胺或1.2g双十八烷基三甲基溴化铵)，超声震荡至氯金酸完全溶解在甲苯中(氯金酸在三种表面活性剂的溶解过程中的颜色变化各不相同，在十八胺中，需要较长时间并在加热时氯金酸才能完全溶解，最后得到黄色溶液；在正三辛胺中，氯金酸可以很快地溶解，同时溶液颜色由暗黑色变为亮黄色；氯金酸在双十八烷基二甲基溴化铵中的溶解现象和十八胺类似)。将0.02g硼氢化钠溶解在0.5mL水中，然后在磁力搅拌器剧烈搅拌下，加入到有机相中，溶液颜色很快地发生变化(在十八胺或正三辛胺中得到了黄褐色溶胶、在双十八烷基二甲基溴化铵中得到了红色溶胶)。继续搅拌反应3小时后，加入2mL十二硫醇进行包覆层交换，3小时后反应结束。将所得的溶胶经减压蒸馏、洗涤、干燥后，得到回流用的憎水性纳米金微晶；制备出的憎水性纳米金微晶的外观测量结果如图3A和图3B所示(使用双十八烷基三甲基溴化铵制备的产品)。
回流熟化过程 将十八胺、正三辛胺或双十八烷基三甲基溴化铵合成的憎水性纳米金微晶0.012mmol溶解在0.5ml十二硫醇中在220度下回流24小时后，停止加热，降至室温后，加入乙醇进行沉淀，并用乙醇多次洗涤沉淀后干燥，分别得到憎水性纳米金微晶干粉。
稳定性测量结果 将上述憎水性纳米金微晶干粉分别分散在无机溶剂(甲苯，二甲苯，三氯甲烷或二氯甲烷)中，然后滴到碳膜铜网上，通过透射电子显微镜，每隔一个月观察一次，记录每一次的粒径分布，作为稳定性的依据。3个憎水性纳米金微晶颗粒的结果均如表1 表1稳定性自检结果 111晶格面间距定值测量结果 为了确定所制备的上述憎水性纳米金微晶111晶面间距，用日本电子株式会社的高倍(120万)透射电子显微镜JEM-2010F进行测量，测得的111晶格面间距的测量结果均与进口单晶金的111晶格面间距的测量值相符合，憎水性纳米金微晶的111晶格面间距为0.235纳米。
3个憎水性纳米金微晶晶面间距测量示意图和高倍透射电子显微镜照片均如图4A和图4B所示。L为多组111晶面间距；m为两个111晶面间距；h为标尺长度。
实施例2 通过反胶束微乳液法制备标定高倍透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品憎水性纳米金微晶。
配置两个反相胶束溶液。第一个反相胶束溶液为13ml正庚烷+2ml正丁醇+0.8g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)+0.3ml 0.1mol/L NaBH4(新鲜溶液)，磁力搅拌2分钟，溶液为无色澄清透明胶体。第二个反胶束溶液为13ml正庚烷+2ml正丁醇+0.8gCTAB+0.3ml，2wt.％氯金酸，磁力搅拌2分钟。在搅拌条件下，将第二个反胶束溶液倒入第一个反胶束溶液中，搅拌30分钟即可。
(b)配体交换过程。为保证纳米金胶体在洗涤过程中不聚集，加入少量硫醇(30ml上述溶液中加入硫醇0.18ml，硫醇与氯金酸摩尔比为15∶1)作为配体交换试剂，与保护剂CTAB相交换，由于CTAB的保护性是靠静电吸附的，与化学键吸附的硫醇相比较，吸附能力非常弱，加入硫醇后，被硫醇交替下来。这个过程需要30分钟左右。
(c)乙醇沉淀洗涤过程。往上述30ml胶体溶液中加入乙醇，乙醇的量为胶体溶液的7倍(体积比)，放置过夜，胶体颗粒沉积在溶液底层。倒掉上层液体，剩余的少量悬浊液用超速离心机以10000转/秒离心，并用乙醇溶液洗涤至少5次。然后放在保温箱内将剩余的乙醇挥发干净。得到憎水性纳米金微晶粉末。
111晶格面间距定值测量与实施例1相同。在放大倍数为100万倍显微镜下能看到明显的晶格线条和间距，该憎水性纳米金微晶的粒径是4.1纳米，憎水性纳米金微晶的111晶格面间距为0.235纳米。
实施例3 通过微波法制备标定高倍透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品憎水性纳米金微晶。
利用微波制备憎水性纳米金微晶正十八胺保护的憎水性纳米金微晶的制备方法。用移液管吸取1.0ml的氯金酸溶液置于烧杯中，加热蒸发至干，放入0.05g正十八胺，再加入20ml正庚烷、1.0ml的摩尔浓度为0.2M的NaOH的乙醇溶液，使正十八胺与氯金酸的摩尔比为40∶1，正庚烷与0.2MNaOH的乙醇溶液的体积比为4∶1。将体系超声震荡约30分钟，所得体系为橙黄色澄清溶液。将烧杯置于微波炉的托盘中心，再用中速搅拌约20分钟。然后用微波炉连续加热60秒钟，频率为2450MHz，功率为750W，至溶液变色后停止加热。继续搅拌30分钟后即得紫红色的金溶胶。
将所得金溶胶旋转蒸发至近干，加入无水乙醇于其中，正十八胺保护的金纳米颗粒即以絮状形式逐渐沉淀，分离出沉淀后，继续加入无水乙醇并超声分散，洗涤除去游离的正十八胺及其它杂质，再经多次洗涤后将絮状沉淀用0.45μm聚四氟乙烯膜过滤，并用过量无水乙醇洗涤，最后将样品自然干燥后贮存。
111晶格面间距定值测量与实施例1相同。在放大倍数为80万倍显微镜下能看到明显的晶格线条和间距，该憎水性纳米金微晶的粒径是4.1纳米，憎水性纳米金微晶的111晶格面间距为0.235纳米。
权利要求
1.一种标定高倍透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品，其特征是所述的标定高倍透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品是带有表面活性剂的憎水性纳米金微晶，该憎水性纳米金微晶的粒径是4至10纳米，憎水性纳米金微晶的111晶格面间距为0.235纳米。
2.根据权利要求1所述的样品，其特征是所述的憎水性纳米金微晶干粉加入到有机溶剂后可重新被分散。
3.根据权利要求2所述的样品，其特征是所述的有机溶剂是甲苯、二甲苯、三氯甲烷、二氯甲烷或环己烷。
4.根据权利要求1所述的样品，其特征是所述的表面活性剂是十八胺、正三辛胺、双十八烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵。
5.根据权利要求1所述的样品，其特征是所述的标定高倍透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品用于放大倍数大于30万倍以上的高倍透射电子显微镜放大倍率的标定。
6.根据权利要求5所述的样品，其特征是所述的标定高倍透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品用于放大倍数大于30～120万倍的高倍透射电子显微镜放大倍率的标定。
全文摘要
本发明属于利用金的晶格常数来标定透射电子显微镜高倍放大倍数的标定领域，特别涉及标定高倍透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品——憎水性的纳米金微晶。采用胶体化学方法制备出来的这种小于10纳米的金微晶，在高倍透射电子显微镜下能清晰地看出其晶格间距，利用晶格间距标定高倍透射电镜测量精确度。该标定高倍透射电子显微镜放大倍数测量的标准样品是带有表面活性剂的憎水性纳米金微晶，该憎水性纳米金微晶的粒径是4至10纳米，憎水性纳米金微晶的111晶格面间距为0.235纳米。本发明的憎水性纳米金微晶与国外利用单晶金所制成的金标样相比，具有同样的效果，即111晶格面间距测量值为0.235纳米。
文档编号G01B9/04GK101315272SQ20071009972
公开日2008年12月3日 申请日期2007年5月29日 优先权日2007年5月29日
发明者龙 江, 李津如, 云 杨, 鲁闻生 申请人:中国科学院化学研究所