在微观世界中测量纳米级力的新方法

研究人员开发出一种新技术来测量流体介质中的纳米级力，他们表示，这种技术可能会彻底改变我们对一系列生物和物理现象的理解。

测量

超分辨光子力显微镜 (SRPFM) 可精确测量纳米粒子如何被微小的力所取代。

它可以检测到水中小至 108.2 阿托牛顿（前缀“阿托”表示一百万亿分之一）的力 - 这一尺度如此微小，以至于可以与测量病毒的重量相媲美。

领导这项研究的中国北京航空航天大学的王帆表示，这种超灵敏测量的关键在于使用镧系元素掺杂的纳米粒子，用光镊捕获，然后用来探测生物系统内起作用的微小力。

镧系元素 光镊

“了解这些微小的力量对于研究生物力学过程至关重要，而生物力学过程是活细胞运作的基础，”王说。

“到目前为止，由于探针加热和弱信号问题等因素，在液体环境中高精度测量如此小的力是一项重大挑战。”

来自澳大利亚皇家墨尔本理工大学的这项研究的共同第一作者雷丁表示，这项创新不仅提高了力测量的分辨率和灵敏度，而且还最大限度地减少了捕获纳米颗粒所需的能量，从而减少了对生物样本的潜在损害。

“我们的方法可以检测到低至每平方根带宽 1.8 飞牛顿的力，这接近热噪声施加的理论极限，”丁说。

该研究发表在《自然光子学》上。

研究 自然光子学