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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操控功能
2025年07月22日 11:35:07
來源：化工儀器網 點擊量：1459
中國科學院深圳先進技術研究院醫(yī)學成像科學與技術系統(tǒng)楊慧研究員團隊研發(fā)出兼具超分辨成像與精準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，中國科學院深圳先進技術研究院醫(yī)學成像科學與技術系統(tǒng)全國重點實驗室、醫(yī)工所傳感中心楊慧研究員團隊在百納米級實時觀測與同步操控技術領域取得新突破。相關研究成果以“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操控功能的新型原子力顯微鏡探針系統(tǒng)。該技術將傳統(tǒng)原子力顯微鏡光學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體和半導體材料的表面現(xiàn)象，還能用來觀察諸如玻璃、陶瓷等非導體表面的微觀結構，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在生命科學、物理、化學、材料科學和表面科學等領域中的應用，具有廣闊的應用前景。
然而，現(xiàn)有技術長期面臨關鍵瓶頸：缺乏實時、高分辨的在線觀測與定位能力，導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，成為納米光學、生命科學、信息科學和工程技術等多學科交叉的研究熱點。
針對上述難題，研究團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技術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動軌跡調控優(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構的成像與操控，操作精度較傳統(tǒng)方法提升超50%，效率提高約200%。
此新型技術通過原位、實時的超分辨率視覺反饋，為單分子級生物力學測量、活細胞亞細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計兼容主流商業(yè)設備，為生物傳感、納米光學、微納制造等領域搭建了跨學科研究平臺。
素材來源：中國科學院深圳先進技術研究院
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