固液界面的研究一直是前沿科学的重要领域。2000年,Lou等和Ishida等首次分别利用原子力显微镜(AFM)获得了不同基底表面的纳米气泡图像,随后,纳米气泡引起了越来越多研究人员的关注。其中,长寿命和大液相接触角是固液界面纳米气泡最为奇特的两个特性。目前已有大量的实验和理论工作陆续发表,但关于纳米气泡稳定机制的解释仍然存在很多争议。固液界面纳米气泡的很多特性还需要更深入地研究,例如纳米气泡本身的一些物理性质,基底性质对纳米气泡界面行为的影响,纳米气泡的内部结构等。首先,关于纳米气泡的物理性质,本论文利用AFM的PF-QNM模式对纳米气泡的硬度进行了测量,发现其硬度一般为50-120 p N/nm。同时我们还测量了类气泡状的PDMS的硬度,初步的实验结果表明,PDMS的硬度一般为200-1200 p N/nm,比纳米气泡的大,这可以用来区分纳米气泡和PDMS。其次,先前的实验表明,基底的浸润性对纳米气泡的界面性质和稳定性影响很大。本文中,我们将还原性石墨烯铺展到不同疏水性的氮化硅、云母和高序热解石墨三种原子级别平整的基底上,然后通过醇水替换得到了相同条件下两种不同表面上的纳米气泡。我们利用PF-QNM模式测量了这些纳米气泡的形貌,并将不同表面上纳米气泡的接触角与其对应的宏观接触角进行比较,结果表明,基底的疏水性越强,纳米气泡的液相接触角越大。另外,为了进一步研究基底的性质和结构对纳米气泡的影响,我们还利用电子束光刻技术制备了不同纳米级周期性结构基底,观察纳米气泡在其表面的吸附情况。实验发现,周期性足够小的基底会对纳米气泡的生长产生一定的束缚。最后,由于AFM无法提供纳米气泡的化学信息,本论文还通过同步辐射透射式扫描软X射线显微成像术(STXM)探测了电化学产生的氧气纳米气泡在固液界面的吸附行为。STXM拥有很高的空间分辨率(30nm),它利用聚焦的微束作为探针对样品进行扫描,可以直接给出样品的图像。更重要的是,利用元素的近边吸收分析方法,它可以给出样品中元素和化学成分的分布。实验结果表明,利用电化学的方法可以在氮化硅窗上产生较多的纳米气泡,且这些气泡在STXM成像过程中比较稳定。