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掃描探針顯微鏡(SPM)是納米科技領域最為關鍵的發(fā)明之一，是一種表面分析儀器，它能夠利用尖銳的針尖對樣本進行物理光柵掃描，可以在原子或納米級分辨率下通過真實空間直接檢測各種信號，從而深入了解樣品的結構、電子、振動、光學、磁性、(生物)化學和機械性能。

SPM主要包括原子力顯微鏡、靜電力顯微鏡、磁力顯微鏡、掃描離子電導顯微鏡、掃描電化學顯微鏡等，是綜合運用光電子技術、激光技術、微弱信號檢測技術、精密機械設計和加工、自動控制技術、數(shù)字信號處理技術、應用光學技術、計算機高速采集和控制及高分辨圖形處理技術等現(xiàn)代科技成果的光、機、電一體化的高科技產品，可應用于物理學、化學、材料科學和生物學等多個領域，改變了人類對物質的研究范式和基礎認知。

由于技術與經驗的限制，我國的高端SPM一直受制于國外。近日，北京大學物理學院發(fā)布消息稱，該院江穎教授課題組與劉開輝教授課題組合作研發(fā)了一臺qPlus型光耦合掃描探針顯微鏡，該顯微鏡性能達到國際最好水平，其中原子力傳感器振幅噪音和品質因子國際領先。

研究人員成功研發(fā)出了一套具有自主知識產權的基于qPlus傳感器的掃描探針技術該技術通過探測極其微弱的高階靜電力，刷新了掃描探針顯微鏡的空間分辨率，國際上首次實現(xiàn)了水分子中氫原子的直接成像，將水的微觀實驗研究帶入一個全新的時代。

在技術突破的基礎上，研究人員成功搭建了成功搭建了一臺qPlus型光耦合掃描探針顯微鏡商業(yè)化樣機(專利：一種基于qPlus的光耦合掃描探針顯微鏡；專利號：202121333378.5)。

據(jù)了解，該設備兼容超高真空和低溫(液氦)環(huán)境，各項指標達到國際最好水平——電路噪音背底低至5 fA/Hz1/2，針尖高度振動噪音峰小于200 fm/Hz1/2，熱漂移小于0.1 pm/min。同時，該設備的qPlus傳感器的背底振幅噪音(~2 pm)和品質因數(shù)(最高140000)也達到國際領先水平。此外，設備的掃描探頭上直接集成了可驅動光學透鏡的三維納米定位器(專利：一種透鏡三維移動裝置；專利號：202120697032.7)，大幅提升了光激發(fā)與光收集效率，避免了激光聚焦光斑的微抖動問題，使得設備兼?zhèn)鋬?yōu)越的光學兼容性，能夠是研究多種分子和材料體系的結構、化學成分及動力學行為的理想工具。

據(jù)悉，近日北京大學與國內儀器公司就上述兩種相關實用專利簽訂了轉讓合同，如果該設備成功產業(yè)化，將有望打破SPM長期被國外壟斷的局面，實現(xiàn)高端掃描探針顯微鏡的國產替代。

資訊來源：北京大學物理學院、百度百科

關鍵詞： 掃描探針 研究人員 北京大學物理學院