面向生命科学的跨尺度快速AFM系统研制

近年来，AFM在生命科学领域得到了大量成功应用，但现有的AFM在控制精度、成像速度、自动化程度等方面的不足严重阻碍了其进一步应用。我国在AFM仪器方面的研究水平远远落后于发达国家，无法满足生命科学等学科日益迫切的需求。本项目拟充分利用在AFM方面的研究经验，研制一套面向生命科学领域的跨尺度快速AFM系统。为此将重点在AFM动态成像与大视野构建，跨尺度高速三维纳米级定位平台设计，适合于软性样品和液相环境的AFM控制方法，高速高精度成像方法等方面展开研究，最终研制出适合生命科学应用需求，兼具纳米级测量精度与毫米级视野范围，扫描速度快，对样品损害小，且具有一定自动化程度的AFM系统，并通过典型生物样品实验来测试其性能。本项目的研究将促进AFM在生命科学领域的进一步应用，为该前沿学科的发展提供有力的研究工具，同时，它也可以为AFM在材料、物理等领域的更好应用起到积极的推进作用。

原子力显微镜（Atomic Force Microscopies: AFM）是一种具有纳米/原子级分辨率的测量/加工仪器，它是纳米科学领域应用最为广泛的工具之一。当应用于生命科学领域时，AFM具有一些独特的优点，它可以完成测量蛋白质大小等工作，应用前景非常广阔。然而，现有的AFM存在成像范围小，测量速度慢，操作复杂等问题，难以应用于对快速生物反应过程等进行成像，无法满足生命科学领域日益迫切的要求。.针对现有AFM的特点和生命科学领域的实际需求，本项目旨在研究面向实际应用的跨尺度快速AFM系统。为此，本项目主要在跨尺度高速三维纳米级定位平台设计，高速硬件控制系统的设计与实现，快速AFM平台软件控制系统开发，AFM动态成像与大视野构建，探针自动定位和自动寻找样品，高速高精度控制与成像方法，软硬件系统的集成与测试，生物特性参数测量等方面进行了深入研究。.通过以上研究，本项目成功研制出一套操作方便的跨尺度快速AFM系统，它具有视野范围大，扫描速度快，成像过程中控制精度高，可自动搜索和定位样品等优点。本项目将所研制的跨尺度快速AFM系统应用于扫描生命科学典型样品，通过实验结果验证了它可以满足生命科学领域的实际需求。.本项目的研究成果可以直接促进AFM 在生命科学领域的进一步应用，为该前沿学科的发展提供有力的研究工具，同时，它也可以为AFM 在材料、物理等领域的更好应用起到非常积极的推进作用。