- 文献综述（或调研报告）：
3.1 表面力仪的研究与发展现状
表面力仪是一种测量存在于气体或液体中两个表面之间力的设备，其测量精度在理论上能达到0.1 nm。Tabor和Winterton在1969年提出表面力仪的最初设想并在理论上予以论证[5]，Israelachvili在1971年设计制造出第一台表面力仪，其核心技术是Fringes of Equal Chromatic Order(FECO)法[6]。等色序条纹法利用多光束干涉实现表面间距的测量，其精度可达plusmn;0.1 nm，其原理如图1所示。试样表面贴有镀银膜的云母片，当白光垂直入射时，在两层银膜间发生多次反射,其中波长满足特定条件的光线才能穿过银膜和试样，形成具有离散光谱的透射光。把透射光束引入分光计或其他光谱仪，从目镜或显示屏上观察到一串排列有序的条纹，即透射光的离散谱线[7-9]。
表面力仪很多早期版本的设计中存在以下缺陷：(1)组成主要平移台的两个部分很难加工，并且公差很小。严格的公差对于保持下表面的完美垂直和线性运动很重要；(2)由于密封平移台的设计，设备中零件较多。这将很难组装装置以简化实验；(3)几乎没有添加新附件的空间。虽然小巧的腔室适用于必须将液体装满设备的实验，但无法轻松添加额外的部件[10]。最新的SFA 2000解决了以上缺陷，它的主要改进是使用了一个中央单悬臂弹簧，可以在毫米到埃米7个数量级内产生粗略运动和精细运动，这让设计更加简洁，减少了设备的零件数量，从而更易于生产、组装、清洁和操作。它的具体原理如图2所示，当粗控制千分尺施加力时，枢轴点P点处于弯曲悬臂的中心；当精细控制千分尺施加力时，枢轴点位于B，悬臂处于屈曲模式，此时表面的移动非常微小。另外，SFA 2000更加模块化且内部空间更加宽敞，可以轻松地安装各种附件与零件，从而进行更多的拓展实验。
3.2界面间电化学相互作用研究概况
电化学体系通常由电解质溶液和浸没在电解质溶液中或紧密附于电解质上的电极组成。电解质溶液是电极间电子传递的媒介，由溶剂和高浓度的电解质盐以及电活性物种组成。Matthew A.Gebbie等人[11]的研究表明纯离子液体可以表现为稀电解质溶液。离子液体是仅由离子组成的流体[12][13]，离子液体通过形成结合（斯特恩）层和扩散的双电层的来屏蔽带电表面，其中扩散的双层由有效离解的离子液体离子组成。离子液体具有导电性、难挥发、不燃烧、电化学窗口比其它电解质水溶液大等特点，因此它非常适用于电化学研究。
电化学体系中的工作电极，即研究的化学反应所发生的电极，它必须保证不与电解液发生反应，表面均一、光滑，不会因为电极自身的反应而去影响所研究的反应，通常是惰性的金属——金。Donaldson等人[14]用新设计的EC-SFA去研究金电极与聚合物表面之间的相互作用，研究出了聚合物骨架和聚合物官能化对界面相互作用力的影响，如图3所示，以–NH3 为官能化的末端基团的PEG分子与以-CH3的相比，PEG- NH3 /金表面水和离子含量更多，且“硬壁”距离会增加。“硬壁”距离[14]，定义为一个标准化的给定力半径比下，两个表面间的距离，可以表征聚合物链的有效刚度。
根据DLVO理论，胶态体系中相互作用力分为两类：双电层静电斥力和范德华引力[15]。Markus Valtiner等[4]研究了三种不同表面形态的金工作电极：（1）通过云母模板制备原子级光滑的金表面；（2）通过物理气相沉淀制备粗糙的金表面；（3）通过多次快速氧化处理过的电化学粗糙化的金表面与APTES覆盖的云母表面间的相互作用力情况，具体情况如图4所示，可以发现，在4-40nm范围内长距离的双电层力在零电点以下表现为吸引力，而在零电点以上表现为排斥力。纳米级粗糙度的改变会影响界面上的离子分布，从而得到不同的力-距情况。
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