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新型原子力顯微鏡探針系統(tǒng)問世：兼具超分辨成像與精準(zhǔn)操控功能

2025年07月22日 11:35:07 來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：5316

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)楊慧研究員團(tuán)隊研發(fā)出兼具超分辨成像與精準(zhǔn)操控功能的新型原子力顯微鏡探針系統(tǒng)，操作精度較傳統(tǒng)方法提升超50%，效率提高約200%。

　　近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)學(xué)成像科學(xué)與技術(shù)系統(tǒng)全國重點(diǎn)實驗室、醫(yī)工所傳感中心楊慧研究員團(tuán)隊在百納米級實時觀測與同步操控技術(shù)領(lǐng)域取得新突破。相關(guān)研究成果以“Real-time observation and synchronous nanomanipulation platform based on microlens and atomic force microscopy coupling”為題發(fā)表在《Nano Research》上。
 
　　研究團(tuán)隊提出微透鏡與原子力顯微鏡的耦合方法，通過聚焦離子束技術(shù)在微透鏡表面沉積金剛石尖端，研發(fā)出兼具超分辨成像與精準(zhǔn)操控功能的新型原子力顯微鏡探針系統(tǒng)。該技術(shù)將傳統(tǒng)原子力顯微鏡光學(xué)成像模塊的成像分辨率提升一個量級以上，并實現(xiàn)操作過程中200納米銀納米線的實時光學(xué)追蹤與同步操控。
 
　　原子力顯微鏡是一種具有原子級別高分辨率的新型表面分析儀器，它不僅可以像掃描隧道顯微鏡那樣觀察導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料的表面現(xiàn)象，還能用來觀察諸如玻璃、陶瓷等非導(dǎo)體表面的微觀結(jié)構(gòu)，以及氣體、水和油中無損傷地直接觀察物體，大大地拓展了顯微技術(shù)在生命科學(xué)、物理、化學(xué)、材料科學(xué)和表面科學(xué)等領(lǐng)域中的應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。
 
　　然而，現(xiàn)有技術(shù)長期面臨關(guān)鍵瓶頸：缺乏實時、高分辨的在線觀測與定位能力，導(dǎo)致操作精度與效率受限。發(fā)展超分辨率成像與原子力顯微鏡操控的融合技術(shù)，成為納米光學(xué)、生命科學(xué)、信息科學(xué)和工程技術(shù)等多學(xué)科交叉的研究熱點(diǎn)。
 
　　針對上述難題，研究團(tuán)隊通過微透鏡與原子力顯微鏡光路系統(tǒng)的深度集成，將微透鏡超分辨光學(xué)技術(shù)引入原子力顯微鏡體系。新型探針在保持原子力顯微鏡納米級力控與運(yùn)動軌跡調(diào)控優(yōu)勢的同時，新增實時視覺反饋功能。實驗表明，該平臺可在非破壞性觀測條件下，同步完成亞微米尺度結(jié)構(gòu)的成像與操控，操作精度較傳統(tǒng)方法提升超50%，效率提高約200%。
 
　　此新型技術(shù)通過原位、實時的超分辨率視覺反饋，為單分子級生物力學(xué)測量、活細(xì)胞亞細(xì)胞器操控等前沿研究提供全新工具。同時，原子力顯微鏡新型探針的模塊化設(shè)計兼容主流商業(yè)設(shè)備，為生物傳感、納米光學(xué)、微納制造等領(lǐng)域搭建了跨學(xué)科研究平臺。
 
　　素材來源：中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
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