当前位置:首页 >> 学术资讯 >> 科研信息

我国学者在光子力学显微镜研究方面取得新进展

2025/06/01

我国学者在光子力学显微镜研究方面取得新进展

图 利用超分辨光子力学显微镜测量单纳米颗粒受电场力

  在国家自然科学基金项目(批准号:U23A20481、62275010、52073006)等资助下,北京航空航天大学物理学院王帆教授和钟晓岚教授团队联合生物与医学工程学院常凌乾教授团队,在光子力学显微镜研究方面取得新进展。研究成果以“超分辨光子力学显微镜实现水溶液中亚飞牛弱力测量(Sub-femtonewton force sensing in solution by super-resolved photonic force microscopy)”为题,于2024年6月14日在线发表于《自然•光子学》(Nature Photonics)期刊上。论文链接: https://www.nature.com/articles/s41566-024-01462-7。

  光子力学显微镜具有光镊技术的无接触、低损伤的特点,在生命医学等领域具有广泛应用。目前测力灵敏度的最高记录是使用尺寸0.5微米探针实现的10 fN Hz–1/2,可以检测的最小力可达3fN(飞牛)以下,但是测力精度低于fN的三维力学测量仍然难以实现。

  研究团队在理论分析中发现,减小光镊探针的尺寸、提高三维定位精度与多定位数据的结合可以提升测力精度。团队使用之前开发的离子共振纳米探针技术将探针尺寸减小到58纳米,结合机器学习图像分析技术和光学散光定位分析法进行三维方向的精确定位,进而将测力灵敏度提升到1.8 fN Hz–1/2 ,实现了三维测力的关键突破(图)。为验证准确性,研究团队对上转换纳米粒子的弱电场力进行了测量。结果显示,在0.1V和0.2V的静电场作用下,35mV表面电位的纳米粒子所受的平均电场力分别为591aN(阿牛)与1182aN,与理论结果一致。其中测量最小检测到的电场力为108.2aN,标志着水溶液中光子力显微镜实现了亚飞牛级别的测力精度。研究团队进一步将此技术应用于单纳米粒子的长程力测量,发现纳米颗粒与DNA分子之间存在长程作用力。

  该研究开发了超分辨光子力学显微镜,并结合离子共振纳米探针、光学三维超分辨定位法和机器学习技术,实现了水溶液中纳米热力学极限的亚飞牛灵敏度力学操控和传感。该研究有望为DNA链相互作用及CRISPR与DNA分子相互作用,以及早癌细胞的生物力学与结构形貌变化提供有力的研究工具。


版权声明:
文章来源国家自然科学基金委员会,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。

相关学术资讯
近期会议

2026年矿产资源、勘探技术与地球科学国际会议(ICRTS 2026)(2026-02-28)

2026年能源、电力与可持续发展国际学术会议(EESD 2026)(2026-03-06)

第三届光电信息与光学工程国际学术会议(OIOE 2026)(2026-03-06)

第九届大数据与应用统计国际学术研讨会(ISBDAS 2026)(2026-03-06)

第五届网络安全、人工智能与数字经济国际学术会议(CSAIDE 2026)(2026-03-06)

第五届材料工程与应用力学国际学术会议(ICMEAAE 2026)(2026-03-06)

2026年社会心理学、行为科学与教育国际会议(SPBSE 2026)(2026-03-09)

2026年智慧交通与检测技术国际会议(ITDT 2026)(2026-03-25)

2026年第六届智能机器人系统国际会议(ISoIRS 2026)(2026-03-27)

2026年第五届算法、计算和机器学习国际会议(CACML 2026)(2026-03-27)

2026年图像处理,建模与电力电子国际会议(IPMPE 2026)(2026-2-25)

2026年智慧城市,道路规划与信息技术国际会议(SCRPIT 2026)(2026-3-20)

2026年物理学、流体力学与电磁学国际会议(ICPFME 2026)(2026-3-19)

2026年社会科学与人文教育国际会议(ICHESS 2026)(2026-3-22)

2026年人工智能与信息化教育国际会议(ICAIITE 2026)(2026-2-26)

2026年教育学、国际关系与跨文化传播国际会议(ICCEIRC 2026)(2026-3-14)

2026光学工程、物理学与声学国际会议(ICOEPA 2026)(2026-2-26)

2026年建筑技术与工程管理国际会议(ICBTEM 2026)(2026-2-27)

2026工业、电力系统与控制国际会议(ICIPSC 2026)(2026-3-25)

2026纺织、知识工程与信息管理国际会议(ICTKEIM 2026)(2026-3-23)

小贴士:学术会议云是学术会议查询检索的第三方门户网站。它是会议组织发布会议信息、众多学术爱好者参加会议、找会议的双向交流平台。它可提供国内外学术会议信息预报、分类检索、在线报名、论文征集、资料发布以及了解学术资讯,查找会服机构等服务,支持PC、微信、APP,三媒联动。