
艾博纳微纳米科技正式发布了旗下新一代原子力显微镜产品。该产品通过多项核心技术的优化升级,在动态纳米成像的时间分辨率方面取得了关键突破,为生命科学、材料科学及半导体等领域的微观动态研究提供了全新的观测工具,引发了与会专家的热烈讨论。
一、技术痛点:动态成像的“鱼与熊掌”困境
原子力显微镜(AFM)作为微纳米表征领域的核心设备,通过探测悬臂梁探针与样品表面原子间的相互作用力,可获取表面形貌、力学性质等多维度信息。其无需真空环境的特性,使其成为活细胞、水溶液中纳米材料等软物质研究的理想工具。然而,传统AFM在动态成像时长期面临“时间分辨率与空间分辨率难以兼顾”的困境——提升扫描速度易导致探针与样品的相互作用不稳定,造成图像失真;若保持亚纳米级空间分辨率,则成像速率往往限制在秒级,无法捕捉快速动态过程。
二、三重技术优化:破解动态成像瓶颈
艾博纳微纳米科技研发团队针对这一痛点,从探针设计、驱动系统到信号处理展开系统性攻关,实现了动态成像性能的显著提升:
1. 碳化硅复合探针:高谐振频率与低阻尼的平衡
团队自主研发了碳化硅基复合悬臂梁探针,相比传统硅探针,其谐振频率提升至2MHz以上,机械阻尼降低40%。高谐振频率使探针能够更快响应样品表面的变化,低阻尼则减少了能量损耗,确保在快速扫描时仍能保持与样品的稳定接触,为高时间分辨率成像奠定基础。
2. 高速压电驱动与反馈系统:微秒级响应的精准控制
设备采用新型压电陶瓷驱动模块,响应时间缩短至微秒级;配合自主开发的高速数字反馈控制系统,可实时调整探针位置,将力反馈误差控制在皮牛级。这一优化使设备在扫描速度提升5倍的情况下,仍能维持亚纳米级的空间分辨率。
3. 机器学习噪声抑制:动态信号的清晰提取
针对动态成像中的环境振动、热噪声干扰,团队引入基于卷积神经网络的噪声抑制算法,可自动识别并滤除非目标信号,使动态图像的信噪比提升30%。该算法无需人工干预,适用于多种观测环境。
三、多场景应用:从活细胞到纳米材料的动态观测
新型AFM支持接触、轻敲、非接触等多种工作模式,其中轻敲模式下的动态成像时间分辨率可达5毫秒/帧,较传统设备提升近一个数量级。其应用场景覆盖多个领域:
生命科学领域:可实时观测活细胞表面蛋白质的运动轨迹、细胞骨架的重构过程,无需固定或染色样本,保留生物活性;
材料科学领域:能记录纳米晶体的生长动力学、锂电池电极材料充放电时的结构演变;
半导体领域:可快速检测芯片表面纳米级缺陷,助力高精度器件的研发。
在前期测试中,研究人员利用该设备成功捕捉到水溶液中金属纳米颗粒自组装为二维有序阵列的全过程,每帧间隔5毫秒,清晰呈现了颗粒聚集的关键步骤,为纳米材料可控合成提供了直接实验证据。
四、 产业价值:推动微观研究向动态维度延伸
艾博纳微纳米科技相关负责人表示,此次产品发布是公司多年技术积累的成果。未来将继续聚焦用户需求,优化产品性能,为科研与产业界提供更精准的微纳米表征解决方案。业内专家认为,该设备的突破将推动微观研究从“静态观测”向“动态解析”延伸,加速纳米技术在生物医学、新能源等领域的应用转化。 随着新型AFM的逐步落地,微纳米世界的动态奥秘将被进一步揭开,为相关领域的创新发展注入新动力。
艾博纳微纳米科技有限公司是一家位于苏州市高新区(Medpark)和江苏省淮安市的高科技企业,成立于2022年8月。公司专注于高端光学科学仪器和医学成像设备的研发、制造与销售。
其产品涵盖显微成像解决方案、真空与镀膜技术以及光学元件,产品范围从基础光学显微镜到先进的纳米级三维成像显微镜。
公司还致力于新一代人工智能驱动的科学设备研发,聚焦于纳米尺度二维材料电子器件(如石墨烯芯片)的应用研究,并结合诺贝尔奖获奖技术进行创新探索。
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