【儀表網 研發快訊】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體器件制造等領域應用廣泛。然而，現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。發展超分辨率成像與AFM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。
 

　　近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫學成像科學與技術系統全國重點實驗室、醫工所傳感中心楊慧研究員團隊以封面論文形式，在Nano Research發表題為“Real-time observation and synchronous nanomanipulation platform based on microlens and atomic force microscopy coupling”的研究成果，在百納米級實時觀測與同步操控技術領域取得新突破。團隊提出微透鏡與AFM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，研發出兼具超分辨成像與精準操控功能的新型AFM探針系統。該技術將傳統AFM光學成像模塊的成像分辨率提升一個量級以上，并實現操作過程中200納米銀納米線的實時光學追蹤與同步操控。
 

　　研究團隊通過微透鏡與AFM光路系統的深度集成，將微透鏡超分辨光學技術引入AFM體系。新型探針在保持AFM納米級力控與運動軌跡調控優勢的同時，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，操作精度較傳統方法提升超50%，效率提高約200%。
 

　　此項技術的核心價值在于突破“操作盲區”：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。其AFM新型探針的模塊化設計兼容主流商業設備，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。
 

　　中國科學院深圳先進技術研究院醫學成像科學與技術系統全國重點實驗室、醫工所傳感中心楊慧研究員為論文通訊作者，博士后張天堯為第一作者。研究工作獲得國家自然科學基金、廣東省自然科學基金等項目的資助。
 

圖1 超分辨率觀測和同步納米操縱系統示意圖
 

圖2銀納米線的觀測和同步納米操縱