第二届牛津仪器原子力显微镜成果大赛征稿以来我们共收到46幅作品，欣赏了自然界的清明上河图，领略了微观的群山峻岭，还有充满节日气息的圣诞树，也为科研中的转角遇到爱而触动。

       除了AFM图像本身，参赛者与我们分享了数据结果背后的故事。它或许是无数个不眠之夜后的柳暗花明，或许是意料之外的高分辨图像，或许是超强动手能力的DIY仪器搭建的照片，或许是一个有趣的或者是浪漫的故事，亦或是非常简单的一幅图片，而背后蕴藏着重要的科学意义。

       如今我们的选拔和投票已经落下帷幕，感谢各位老师和同学的参与，下面让我们一起来欣赏这些获奖作品！

最佳技术奖

参赛作品通过牛津仪器审核后，由牛津仪器Asylum Research全球的应用科学家和特邀专家委员会评选。

 

一等奖

《涟漪》

投稿者：郭梦帆

清华大学材料学院

设备：MFP-3D Infinity

 

样品情况：薄膜形貌的一点突起唤起了压电振幅的涟漪，引起无尽波纹回荡在此毫厘间。

图像：铁电薄膜的PFM amplitude叠加在三维形貌之上

模式：Vector PFM

探针型号：Arrow-CONTPt

扫描范围：40 um

获选原因：郭博士的涟漪作品系首次发现在铁电聚合物P(VDF-TrFE)单晶薄膜中存在自组织的涡旋极性拓扑织构，展现出具有反耦合手性畴的同心圆拓扑结构。该结果将复杂拓扑应用到柔性材料提供了新思路和新方法，大大拓展了铁电拓扑柔性器件的领域。其相关结果发表于2021年 Science 上。

 

二等奖

 

《超分子共晶》

投稿者：王璐

中国科学院化学研究所

设备：Cypher ES

样品情况：BIC-C16和BPEB分子共沉积在HOPG表面，AFM的高分辨率成像可以帮助解析在没有外加电场的情况下二维BIC-C16/BPEB超分子共晶的形成。

图像： BIC-C16/BPEB超分子共晶

模式： AC Mode

探针型号：Multi75Al-G

扫描范围： 图a 60nm, 图b 17nm

获选原因：在AFM诸多高分辨扫描模式中，气相轻敲模式是相对复杂的。这幅作品超越了普通的形貌扫描，为我们打开了10nm以下的分子的世界。

 

《千奇百态的水-游走于石墨表面》

投稿者：刘倩

山东大学

设备：Cypher ES

样品情况：新鲜的高定向热解石墨经等离子体处理后，随着湿度的增加，我们观察到其表面吸附的水分子呈现从纳米团簇向纳米液滴转变的动态生长过程，通过原位成像发现像树枝一样的分支结构呈现收缩-分裂-融合的变化规律。形状各异的界面水结构趋于形成大小不一但形状规整的球帽状结构，其中部分液滴受针尖运动的影响不断移动，加速动画中我们可以看到这些跳动的小液滴。

图像：原位动态观测HOPG表面纳米液滴的成核和生长过程

模式： AC air BlueDrive

探针型号：AC160TSA-R3

扫描范围：500 nm

获选原因：老子说，“天下莫柔弱于水，而攻坚强者莫之能胜”。而这幅作品却用一根又尖又硬的探针，捕获了多变的水的形态。

 

三等奖

 

《一花一世界》

投稿者：王亚栋

华南师范大学华南先进光电子研究院

设备：MFP-3D, VFM3

样品情况：扫描 900nm [Pt/Co/Ta]10 纳米点阵列的MFM图时，纳米点阵里的磁性斯格明子和纳米点阵都呈现六角排列，像一朵朵花一样，纳米点阵组成的花中还有磁性斯格明子组成的小花，一花一世界，一叶一菩提，科研也像禅学一样，明心见性，细微中发现伟大之处。

图像：频率图

模式：MFM

探针型号：NanoSensors SSS-MFMR

扫描范围：3 um

获选原因：这幅参赛作品展示了多种尺度下的[Pt/Co/Ta]点阵磁性排列，同时还呈现了斯格明子于点阵中的六角样式，以MFM清楚展示了样品的磁性变化；此外作者也将图像其背后的物理，与作品寓意完美结合。

 

《横截面之美》

投稿者：张弛

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

模式：SKPM

样品情况：突破薄膜光电器件垂直封闭结构的限制，让器件内部各功能层更直观地暴露在视野内，充分展现器件横截面的层层之美。

图像：量子点发光二极管原位扫描

 

探针型号：HQ:NSC14/Cr-Au

扫描范围：2 μm

获选原因：在样品处理上，作者制备出合宜的样品横截面以供研究，并用使用SKPM扫描出相当高分辨的电势分布图，为原子力显微镜在器件横截面的研究提供了很好的范例。

 

《隔物“透视”》

投稿者：柴茂盛

清华大学

设备：MFP-3D Infinity

样品情况：这个工作是我与清华大学化学系张莹莹副教授课题组博士生蹇木强合作的一个结果。蹇木强博士研究柔性传感器，器件主体结构类似“三明治”：柔性聚合物PDMS层构成基底，碳纳米管组成的柔性电子器件层前驱体为中间层，以蚕丝溶液胶体作为封装盖子，示意图如下：

 

我们需要准确知道封装后碳纳米管的排布方式。由于碳纳米管被一层柔性聚合物覆盖，无法利用扫描电镜直观检测。

碳纳米管的电学性质比金属强很多，而基底PDMS以及蚕丝溶液胶体膜覆盖层近绝缘甚至半导体，碳纳米管与基底以及表层聚合物导电性能差异非常大，我猜测原子力显微镜的SKPM模式可能可以实现“隔物透视”。测试结果如上图，从图（a）我们只能得到实际的表面形貌情况，而通过电势分布图（b）可以清楚地看到中间层碳纳米管的排布情况，对比非常明显，很好地达到了实验预期效果。

扫描范围：50um

模式：SKPM

探针型号：Asyelec.01-R2

获选原因：以三明治结构的样品来说，若想了解中间层的样品状况，需要蚀刻使中间层曝露，或是制作横截面。这幅参赛作品提供了另外一个思路，利用样品独特的性质，搭配不同的原子力显微镜操作模式，也能在不破坏样品的前提下，获得想要的信息。

人气奖

经过激烈的投票环节，最终获奖作品已全部出炉，

本次投票参与人数共25540人！

快看下方是否有您支持的作品！

 

最佳人气奖

《小鱼》

投稿者：令狐双艺

上海理工大学

设备：Cypher S

票数：11152票

在对实验室所生长的MoSe2进行形貌扫描时发现了一条可爱的小鱼，感觉材料突然就活了，仿佛制造出了新的生命体，很新奇。

样品：CVD法生长的MoSe2材料

扫描模式：接触模式

探针：ContAl-G

扫描范围：20um

 

入围奖

《“挨打”后的金红石》

投稿者：翟鹏飞

中国科学院近代物理研究所 

设备：Cypher S

票数：9329票

金红石TiO2经重离子辐照后，表面会出现一个个的高度约几个纳米的hillock，每一个hillock对应一个重离子。

模式：轻敲模式

探针型号：Arrow-UHF

扫描范围：1um

 

《和平鸽》

投稿者：张兴晨

华南师范大学

设备：Cypher S

票数：7265票

在PTO/SRO/STO薄膜上通过电压写入后测得的PFM图像。和平鸽象征着和平、平安。2020年新冠疫情席卷全球，至今已经持续了接近两年。希望在这种特殊的环境下大家都能够平平安安，一起攻克疫情！

图像：PFM Phase图像

模式：Vector PFM

探针型号：CDT-NCHR

扫描范围：5um

 

《涌动的炙热》

投稿者：解玖远

松山湖材料实验室 

设备：Cypher S

票数：6831票

样品情况说明：该样品为非晶复合材料CuZr-SiO2，由两种不同的非晶物质组成，其目的是通过磁控溅射的方法制备出结构不均匀的非晶薄膜。该图测试的是非晶复合材料的弹性模量，由于不同的非晶材料具有的弹性模量不同，其表面会产生不同的高度，结合3D效果图的展示，可以完美地体现出非晶复合材料中的结构不均匀性，对于探索非晶材料中的结构不均匀性具有重要意义。

图像意境：图中火山灰色的是高弹性模量的SiO2，如岩浆般火红的是低弹性模量的是CuZr，3D图就犹如炙热的岩浆在火山表面涌动。火红的岩浆在滚滚的黑烟的裹挟里喷涌而出，轰隆隆的巨大声响向四周涌去，留下千万条火红的划痕，烧的通红的岩石冷却后灰白地静伫于苍茫的大地。仿佛就像埋头苦干、忍受寂寞、辛辛苦苦耕耘数十载的科研工作者在他们头发灰白之际，终于取得成功造福人类；又犹如寒门书生刻苦求学，积雪囊萤，冬寒抱冰，夏热握火，十年寒窗无人问，一举成名天下知；还像漂泊落于悬崖边上的种子，努力汲取每一滴水分，每一丝养料，终将破土而出，开出绚烂的花。人生苦短，冷暖自知，万般皆苦，唯有自渡，愿你我都能像火山岩浆流过土地那样炙爱生活！

探针型号：AC160TS

模式：AM-FM模式

扫描范围：600nm

        在祝贺获奖者的同时我们也十分感谢所有参赛者！每一幅参赛作品的质量都展示和分享了他们高质量的研究成果；非常荣幸可以看到牛津仪器原子力显微镜所进行的令人惊叹的研究！因受春节假期影响，所有获奖者的奖品会在节后陆续发出。再次感谢大家的踊跃投稿！期待下一期大赛与您再次相遇！