【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】原子力顯微鏡(AFM)作為納米尺度操控的核心工具，在納米粒子組裝、生物分子操控及半導(dǎo)體器件制造等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，現(xiàn)有技術(shù)長(zhǎng)期面臨關(guān)鍵瓶頸：缺乏實(shí)時(shí)、高分辨的在線觀測(cè)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AFM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)。
 

　　近日，中國(guó)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(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)工所傳感中心楊慧研究員團(tuán)隊(duì)以封面論文形式，在Nano Research發(fā)表題為“Real-time observation and synchronous nanomanipulation platform based on microlens and atomic force microscopy coupling”的研究成果，在百納米級(jí)實(shí)時(shí)觀測(cè)與同步操控技術(shù)領(lǐng)域取得新突破。團(tuán)隊(duì)提出微透鏡與AFM的耦合方法，通過(guò)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AFM探針系統(tǒng)。該技術(shù)將傳統(tǒng)AFM光學(xué)成像模塊的成像分辨率提升一個(gè)量級(jí)以上，并實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程中200納米銀納米線的實(shí)時(shí)光學(xué)追蹤與同步操控。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)微透鏡與AFM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AFM體系。新型探針在保持AFM納米級(jí)力控與運(yùn)動(dòng)軌跡調(diào)控優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，新增實(shí)時(shí)視覺(jué)反饋功能。實(shí)驗(yàn)表明，該平臺(tái)可在非破壞性觀測(cè)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%。
 

　　此項(xiàng)技術(shù)的核心價(jià)值在于突破“操作盲區(qū)”：通過(guò)原位、實(shí)時(shí)的超分辨率視覺(jué)反饋，為單分子級(jí)生物力學(xué)測(cè)量、活細(xì)胞亞細(xì)胞器操控等前沿研究提供全新工具。其AFM新型探針的模塊化設(shè)計(jì)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(tái)。
 

　　中國(guó)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(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)工所傳感中心楊慧研究員為論文通訊作者，博士后張?zhí)靾驗(yàn)榈谝蛔髡摺Ｑ芯抗ぷ鳙@得國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
 

圖1 超分辨率觀測(cè)和同步納米操縱系統(tǒng)示意圖
 

圖2銀納米線的觀測(cè)和同步納米操縱