哈爾濱工業大學：謝暉研究組在納米力學測量成像方面取得重要進展

【成果簡介】

哈爾濱工業大學機器人技術與系統國家重點實驗室謝暉教授研究組在納米力學測量成像方面研究取得了重要進展。研究成果以“Broad modulus range nanomechanical mapping by magnetic-drive soft probes”為題發表在國際著名期刊Nature Communications上。哈爾濱工業大學為該成果的唯一完成單位。

【圖文導讀】

圖1 納米力學成像技術的磁驅動強度和模量范圍

（a）探頭以不同的驅動電流（A_c）在1 kHz和2 kHz振蕩時校準的磁力驅動力（A_f）和P_loss；

（b）將1 kPa至20 GPa的各種常見物質的彈性模量統一為兩個僅使用兩個彈簧常數為0.006 N m^-1和2 N m^-1的探針模量譜中。

圖2 大腸桿菌TOP10細胞的高空間分辨率納米力學成像

（a）大腸桿菌細胞形貌；

（b）粘附力圖；

（c）DMT理論計算得到的較低的彈性模量；

（d）分別從a-c獲得的高度圖（頂部）和彈性模量圖（底部）。

【研究內容】

作為新型交叉領域，納米力學旨在研究納米尺度下物理對象（系統）的基本力學特性，是納米摩擦學、納米流體學與納米機電系統等領域的重要研究內容，為納米器件（系統）的設計與制造提供理論支持。納米力學研究有助于在細胞、分子層面上揭示疾病產生機理，指導新藥的篩選與研發。而納米力學測量有助于揭示材料在納米尺度下的特殊力學性質，推進新型高性能材料的研究。

謝暉教授研究組提出了磁驅峰值力調制原子力顯微鏡納米力學成像新方法，并以此自主研發了新型成像系統。該方法將單探針的模量測量范圍拓寬到4個數量級以上，高出現有同類方法2個數量級，解決了多組分、大模量跨度復合材料的納米力學特性掃描成像的難題；首次實現了目前商用最軟探針（6 pN/nm）在液體環境中的峰值力調制，解決了液體環境中極軟材料納米力學特性掃描成像的難題。成果為多環境下納米材料、生物材料、尤其是多組分材料的納米力學測量成像提供了方法、技術與系統支撐，將為下一代原子力顯微鏡納米力學測量成像提供一種新的方法。

謝暉教授在國家自然基金優秀青年基金等項目資助下，長期從事微納機器人理論、技術與系統方面的研究，面向微納制造、納米醫學等領域對微納米操縱、組裝、測試和表征的需求，從揭示微納米界面交互作用機理入手，突破多項關鍵技術，構建了創新性微納機器人系統。研究為納米結構與器件制造，新型納米材料、結構與器件、生物細胞等特性測試與表征提供了方法和平臺支持。

原文鏈接：http://news.hit.edu.cn/e6/d9/c416a190169/page.htm。

文獻鏈接：Broad modulus range nanomechanical mapping by magnetic-drive soft probes（Nature Communications，2017，DOI:10.1038/s41467-017-02032-y）

本文由材料人編輯部王冰編輯，點我加入材料人編輯部。

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