原子力显微镜在纤维素研究中的应用

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1、第37卷第1期林产化学与工业Vol．37No．12017年2月ChemistryandIndustryofForestProductsFeb．2017doi:10．3969/j．issn．0253-2417．2017．01．002原子力显微镜在纤维素研究中的应用11231*杨海艳，郑志锋，王堃，马建锋，史正军(1．西南林业大学材料工程学院，云南昆明650224;2．北京林业大学材料科学与技术学院，北京100083;3．国际竹藤中心，北京100102)摘要:原子力显微镜(AFM)作为一种重要的表面成像技术，可在不同工作模式(接触式、非接触式和敲

2、击式等)下通过对探针与样品表面作用力的监测表征纤维素及其衍生物的大分子结构特征YANGHaiyan和纤维素材料的表面形态特征。通过AFM观测发现:在结构上天然纤维素以纤维二糖为重复单元，结晶区内单斜晶系和三斜晶系紧密相关并以1/4重复单元的错位排列;在细胞壁中，微纤丝之间通过半纤维素相连形成网状结构，且分子微细结构随植物种类、细胞壁区域的不同而变化。在纤维素的应用研究中，AFM对纤维素基材料的研究起到了有效的推动作用，为纸浆性能的提高、纸张保存、材料制备中反应历程和机理的探索提供了理论依据。关键词:原子力显微镜;纤维素;细胞壁;结构;应用中图

3、分类号:TQ35文献标识码:A文章编号:0253-2417(2017)01-0014-07引文格式:杨海艳，郑志锋，王堃，等．原子力显微镜在纤维素研究中的应用［J］．林产化学与工业，2017，37(1):14－20．ApplicationofAtomicForceMicroscopeinCellulosicIvestigation11231YANGHaiyan，ZHENGZhifeng，WANGKun，MAJianfeng，SHIZhengjun(1．CollegeofMaterialEngineering，SouthwestForestry

4、University，Kunming650224，China;2．CollegeofMaterialScienceandTechnology，BeijingForestryUniversity，Beijing100083，China;3．InternationalCentreforBambooandＲattan，Beijing100102，China)Abstract:Atomicforcemicroscope(AFM)playsanimportantroleinthesurfaceimagingtechnologies．Thebasicpr

5、incipleofAFMisthemeasurementoftheforcebetweenasharptipandsamplesurface．Inordertoprofilethestructurecharacteristicsofbiopolymers，AFMcanworkundercontactmode，non-contactmodeandtappingmode，respectively．High-resolutionimagesofcellulosefromAFMshowthatcellobioseistherepeatunitofce

6、llulose，andtriclinicandmonocliniccrystalsystemsnaturallyexistinthesamemicrofibrilofcellulosewithadisplacementofadjacentchainsbyaquarterofcellobioseunits．Incellwall，fiberscontactwitheachotherbyhemicellulosestoformanetwork．However，thestructureoffiberrangeswithvarietyofplantsa

7、ndcellwallregion．Furthermore，AFMpromotestheapplicationresearchoncellulose．TheresultsfromAFMimagesareimportantforimprovingofpulpproperties，paperconservation，andexplorationofreactionmechanism．Keywords:atomicforcemicroscope;cellulose;cellwall;structure;application世界范围的环境恶化和能源紧

8、缺问题吸引了越来越多学者关注生物质资源的研究与开发利用，并致力于将生物质转化为可取代化石资源的能源和化工原料产品。纤维素是生物质资源中最重要［1］的一类天然高分子化