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扫描探针显微镜(SPM)是纳米科技范畴最为要害的创造之一,是一种外表分析仪器,它可以使用尖利的针尖对样本进行物理光栅扫描,可以在原子或纳米级分辩率下经过实在空间直接检测各种信号,然后深化了解样品的结构、电子、振荡、光学、磁性、(生物)化学和机械功能。
SPM首要包含原子力显微镜、静电力显微镜、磁力显微镜、扫描离子电导显微镜、扫描电化学显微镜等,是归纳运用光电子技能、激光技能、弱小信号检测技能、精细机械设计和加工、自动操控技能、数字信号处理技能、应用光学技能、计算机高速搜集和操控及高分辩图形处理技能等现代科技效果的光、机、电一体化的高科技产品,可应用于物理学、化学、资料科学和生物学等多个范畴,改变了人类对物质的研讨范式和根底认知。
因为技能与经历的约束,我国的高端SPM一向受制于国外。近来,北京大学物理学院发布音讯称,该院江颖教授课题组与刘开辉教授课题组协作研制了一台qPlus型光耦合扫描探针显微镜,该显微镜功能到达世界最好水平,其间原子力传感器振幅噪音和质量因子世界抢先。
研讨人员成功研制出了一套具有自主知识产权的根据qPlus传感器的扫描探针技能该技能经过勘探极端弱小的高阶静电力,改写了扫描探针显微镜的空间分辩率,世界上初次完成了水分子中氢原子的直接成像,将水的微观试验研讨带入一个全新的年代。
在技能打破的根底上,研讨人员成功搭建了成功搭建了一台qPlus型光耦合扫描探针显微镜商业化样机(专利:一种根据qPlus的光耦合扫描探针显微镜;专利号:8.5)。
据了解,该设备兼容超高真空和低温(液氦)环境,各项目标到达世界最好水平----电路噪音背底低至5 fA/Hz1/2,针尖高度振荡噪音峰小于200 fm/Hz1/2,热漂移小于0.1 pm/min。一起,该设备的qPlus传感器的背底振幅噪音(~2 pm)和质量因数(最高140000)也到达世界抢先水平。此外,设备的扫描探头上直接集成了可驱动光学透镜的三维纳米定位器(专利:一种透镜三维移动装置;专利号:2.7),大幅提升了光激起与光搜集功率,避免了激光聚集光斑的微颤动问题,使得设备兼备优胜的光学兼容性,可以是研讨多种分子和资料系统的结构、化学成分及动力学行为的抱负东西。
据悉,近来北京大学与国内仪器公司就上述两种相关有用专利签订了转让合同,假如该设备成功产业化,将有望打破SPM长时间被国外独占的局势,完成高端扫描探针显微镜的国产代替。
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2024-March-16
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