碳纳米锥(carbon nanocones)是一类由多壁石墨层状结构组成的锥状的,结构闭合的碳纳米材料。由于该材料本身性质稳定的石墨层及独特的锥状尖端结构,碳纳米锥很有希望成为一种新颖的稳定的扫描探针显微镜(原子力显微镜等)针尖的候选材料。然而,由于该材料尖端尺寸相对较大且钝,阻碍了其在以上方面的应用。并且,在碳纳米锥材料的针尖组装方面,人们还未有尝试其可行性。针对此问题,我们进行了如下工作:(1)本文阐述了一种通过动力学梯度氧化改变碳纳米锥锥尖结构的方法,通过本方法使得原始的碳纳米锥由锥尖位置逐渐氧化而得到梯度削尖的锥尖结构,使碳纳米锥材料更加适于作为SPM针尖材料。在一定的优化条件下,我们可以通过简单的动力学氧化过程得到尖端结构被削尖的改性碳纳米锥材料。而且,氧化过程并没有在结构中引入过多的结构缺陷或无定形碳等杂质。可以预见,实验中得到的改性碳纳米锥材料必将更有希望作为拥有高分辨率、高稳定性等优异性能的SPM探针材料。另外,根据实验中碳纳米锥材料阶梯状的改性结构,我们对氧化过程的机制进行了探讨。(2)我们对碳纳米锥与探针的微观组装进行了初步的探索,建立了一套有效的碳纳米锥针尖的组装方法,使组装到金属针尖上的碳纳米锥材料更加的牢固稳定。为后续的改性碳纳米锥针尖材料的实际应用建立了基本的技术条件。