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　　中科院電工所和國(guó)家納米科學(xué)中心合作研發(fā)紀(jì)實(shí)

　　在中科院這樣一個(gè)機(jī)構(gòu)龐雜、研究方向多元的大家庭里，如何在科研儀器開發(fā)和使用間架設(shè)橋梁，使雙方優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)合作共贏，避免不必要的資金浪費(fèi)呢？在這方面，中科院電工所和國(guó)家納米科學(xué)中心合作的“高速掃描原子力顯微鏡”項(xiàng)目或許可以算作其中的典范。6月28日，記者就此走訪了中科院電工所和國(guó)家納米科學(xué)中心的相關(guān)實(shí)驗(yàn)室一探究竟。

　　“簡(jiǎn)單來(lái)說，我們的儀器研發(fā)項(xiàng)目是為滿足納米中心的科研需求，研制一臺(tái)高速原子力顯微鏡，幫助他們實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的動(dòng)態(tài)特性觀測(cè)。電工所則發(fā)揮了研制高精密儀器的專長(zhǎng)。”中科院電工所所長(zhǎng)助理、微納加工技術(shù)研究部主任韓立熱情地向記者介紹當(dāng)時(shí)的情況，“這也算一拍即合。”

　　在韓立身后，是堆積如山的各種資料，不大的辦公室顯得有些凌亂。“工作實(shí)在太忙，沒來(lái)得及整理，過幾天馬上就要去保加利亞。”韓立注意到記者的神情后趕忙解釋。

　　原子力顯微鏡自1986年誕生以來(lái)，因其具備納米測(cè)量、操縱和加工的能力，已成為納米技術(shù)領(lǐng)域最具代表性的工具之一。而高速掃描原子力顯微鏡（HS-AFM系統(tǒng)）不僅能減少掃描時(shí)間，還能彌補(bǔ)普通掃描儀不能實(shí)時(shí)觀測(cè)生物樣本動(dòng)態(tài)變化的不足。

　　“電工所自主研發(fā)的這臺(tái)顯微鏡速度快、觀察范圍大，其掃描行頻達(dá)70赫茲，掃描范圍可達(dá)50~70微米。”提起這臺(tái)儀器的特點(diǎn)，韓立滔滔不絕，“這么說吧，其他任何國(guó)家都沒有這樣的儀器，掃描速度快的沒我們觀察范圍大，掃描范圍勉強(qiáng)接近我們的速度絕沒我們這么快。目前，它已經(jīng)成功應(yīng)用于活體微血管內(nèi)皮細(xì)胞的原位成像。”

　　普通細(xì)胞的直徑在40微米到50微米之間，而之前的高速原子力顯微鏡每次只能掃描2到3微米，范圍過小，對(duì)于觀測(cè)細(xì)胞的力學(xué)特征等毫無(wú)幫助，而電工所的這臺(tái)顯微鏡則可以全面觀測(cè)整個(gè)細(xì)胞，意義重大。

　　當(dāng)天下午2點(diǎn)半，在國(guó)家納米科學(xué)中心研究員韓東的帶領(lǐng)下，記者和韓立等從電工所轉(zhuǎn)到國(guó)家納米科學(xué)中心的納米生物醫(yī)學(xué)成像與表征實(shí)驗(yàn)室參觀。一幅幅彩色的細(xì)胞圖像掛在實(shí)驗(yàn)室入口處的墻壁上，“這些都是使用這里的原子力顯微鏡掃描出來(lái)的。”韓東說。

　　在實(shí)驗(yàn)室中央，目前國(guó)內(nèi)唯一一臺(tái)“高速掃描原子力顯微鏡和快速共聚焦熒光顯微鏡聯(lián)合成像系統(tǒng)”分外醒目。這個(gè)系統(tǒng)由4部分構(gòu)成，電腦主機(jī)負(fù)責(zé)顯微鏡控制和掃描圖像處理；HS-AFM主控制器是整個(gè)系統(tǒng)的大腦，里面還有特殊電子學(xué)系統(tǒng)；HS-AFM掃描頭則負(fù)責(zé)進(jìn)行細(xì)胞樣本的掃描成像；快速共聚焦熒光顯微鏡則主要負(fù)責(zé)對(duì)細(xì)胞樣本的掃描位置進(jìn)行初選。

　　韓東介紹說，這臺(tái)儀器一開始是瞄準(zhǔn)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研制的。“一般的顯微鏡只能觀測(cè)細(xì)胞的生化、外在特征，我們的儀器能夠感知細(xì)胞之間力的變化，進(jìn)而揭示其力學(xué)特征。高速掃描原子力顯微鏡未來(lái)在醫(yī)學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域大有所為。”

　　韓東舉例說，一般醫(yī)院給病人檢測(cè)宮頸癌時(shí)，都使用顯微鏡觀測(cè)切片判斷是否有癌細(xì)胞，然而“一旦發(fā)現(xiàn)基本都屬于晚期”，這對(duì)病人的病情已于事無(wú)補(bǔ)。原子力顯微鏡則不然，它在癌癥早期就可以感知到細(xì)胞的不正常，提前發(fā)現(xiàn)患者是否患有癌癥，方便提早治療。

　　“樂觀地估計(jì)，未來(lái)所有醫(yī)院都可能用到我們的高速掃描原子力顯微鏡檢測(cè)病人的各項(xiàng)特征。”韓東說，“當(dāng)然，要達(dá)到這樣的目標(biāo)還需時(shí)日。”

　　“高速掃描原子力顯微鏡是我們?cè)诳茖W(xué)儀器方面的一個(gè)良好示范，通過使用和制造充分合作的方式，我們能夠研制更快速和更精確的掃描探針顯微鏡，它們將在微電子檢測(cè)方面發(fā)揮更大作用，我們會(huì)對(duì)這種科學(xué)合作方式進(jìn)行更深入的探討。”韓立說，他會(huì)繼續(xù)在原子力顯微鏡的領(lǐng)域刻苦攻關(guān)，作出更大成果。