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新型原子力显微镜探针系统问世：兼具超分辨成像与精准操控功能
2025年07月22日 11:35:07
来源：Ky开元集团 点击量：501
中国科学院深圳先进技术研究院医学成像科学与技术系统杨慧研究员团队研发出兼具超分辨成像与精准操控功能的新型原子力显微镜探针系统，操作精度较传统方法提升超50%，效率提高约200%。
近日，中国科学院深圳先进技术研究院医学成像科学与技术系统全国重点实验室、医工所传感中心杨慧研究员团队在百纳米级实时观测与同步操控技术领域取得新突破。相关研究成果以“Real-time observation and synchronous nanomanipulation platform based on microlens and atomic force microscopy coupling”为题发表在《Nano Research》上。
研究团队提出微透镜与原子力显微镜的耦合方法，通过聚焦离子束技术在微透镜表面沉积金刚石尖端，研发出兼具超分辨成像与精准操控功能的新型原子力显微镜探针系统。该技术将传统原子力显微镜光学成像模块的成像分辨率提升一个量级以上，并实现操作过程中200纳米银纳米线的实时光学追踪与同步操控。
原子力显微镜是一种具有原子级别高分辨率的新型表面分析仪器，它不仅可以像扫描隧道显微镜那样观察导体和半导体材料的表面现象，还能用来观察诸如玻璃、陶瓷等非导体表面的微观结构，以及气体、水和油中无损伤地直接观察物体，大大地拓展了显微技术在生命科学、物理、化学、材料科学和表面科学等领域中的应用，具有广阔的应用前景。
然而，现有技术长期面临关键瓶颈：缺乏实时、高分辨的在线观测与定位能力，导致操作精度与效率受限。发展超分辨率成像与原子力显微镜操控的融合技术，成为纳米光学、生命科学、信息科学和工程技术等多学科交叉的研究热点。
针对上述难题，研究团队通过微透镜与原子力显微镜光路系统的深度集成，将微透镜超分辨光学技术引入原子力显微镜体系。新型探针在保持原子力显微镜纳米级力控与运动轨迹调控优势的同时，新增实时视觉反馈功能。实验表明，该平台可在非破坏性观测条件下，同步完成亚微米尺度结构的成像与操控，操作精度较传统方法提升超50%，效率提高约200%。
此新型技术通过原位、实时的超分辨率视觉反馈，为单分子级生物力学测量、活细胞亚细胞器操控等前沿研究提供全新工具。同时，原子力显微镜新型探针的模块化设计兼容主流商业设备，为生物传感、纳米光学、微纳制造等领域搭建了跨学科研究平台。
素材来源：中国科学院深圳先进技术研究院
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