1986年發(fā)明原子力顯微鏡（AFM）時(shí)，就產(chǎn)生了商業(yè)需求。原子力顯微鏡（AFM）使用尖端非常尖的探針（末端只有幾納米厚）連接到精確靈敏的懸臂和傳感器上。由于納米力學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)步，使得這些懸臂的制造成為可能。

原子力顯微鏡的應(yīng)用

這種精密儀器的引入很快導(dǎo)致它們?cè)诟鼜V泛的應(yīng)用中使用。例如，AFM懸臂已被用作物理和化學(xué)測(cè)量中的傳感器，將力轉(zhuǎn)換為電能以實(shí)現(xiàn)高度靈敏的傳感器功能。在這種意義上，它們被稱為納米機(jī)械傳感器。

最近，AFM懸臂已經(jīng)在生物化學(xué)應(yīng)用中用作納米機(jī)械傳感器。2000年，IBM蘇黎世研究實(shí)驗(yàn)室和巴塞爾大學(xué)的瑞士研究人員團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一些發(fā)現(xiàn)，證明了納米機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)在檢測(cè)生物分子識(shí)別方面的廣泛適用性。

AFM懸臂作為納米機(jī)械傳感器

在2000年代初期，AFM懸臂梁可以通過(guò)用各種化學(xué)物質(zhì)覆蓋探針尖端，以測(cè)量樣品表面的不同化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)而用作化學(xué)和生物化學(xué)納米機(jī)械傳感器。

瑞士研究人員將懸臂用作納米機(jī)械換能器，將蛋白質(zhì)和DNA表面應(yīng)力變化中幾乎所有無(wú)法察覺(jué)的力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，可由計(jì)算機(jī)解釋。通過(guò)仔細(xì)監(jiān)視陣列排列中懸臂之間的差異，該團(tuán)隊(duì)能夠肯定地識(shí)別被檢查材料的分子識(shí)別信號(hào)。

巴塞爾大學(xué)研究人員的另一項(xiàng)最新研究指出，AFM懸臂的眾多交叉應(yīng)用，特別是作為納米機(jī)械傳感器的應(yīng)用。再次強(qiáng)調(diào)了將懸臂布置成陣列的重要性，以便至少可以將另一個(gè)傳感器用作主要測(cè)量的參考點(diǎn)。

給出的原因包括懸臂的制造可能會(huì)出現(xiàn)輕微的偏差或瑕疵。由于需要極高的精度，因此提出了各種方法來(lái)確保從用作納米機(jī)械傳感器的AFM懸臂中進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。例如，確保在高度受控的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)排列多個(gè)懸臂，可以從這些納米機(jī)械傳感器中提取可靠的信息。它們不僅可以作為原子力顯微鏡中的局部探針用于表面成像，而且它們還成為用于感測(cè)材料的生化，化學(xué)和物理特性的有用的納米機(jī)械工具。

因此，近幾十年來(lái)原子力顯微鏡的發(fā)展對(duì)其他研究領(lǐng)域和行業(yè)產(chǎn)生了許多連鎖反應(yīng)。這種跨學(xué)科的偶然性-隨著納米技術(shù)的發(fā)展，必然要求納米技術(shù)的快速發(fā)展，而這種快速發(fā)展的技術(shù)成果隨后在諸如生物力學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)了新的機(jī)遇。
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