在科學(xué)研究的浩瀚星海中，每一顆璀璨星辰的閃耀都離不開精密儀器的輔助。近日，中國(guó)科學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“中科院”）發(fā)布的高分辨原子力顯微鏡（AFM）最新成果，宛如一顆新星，為材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境能源等多個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)了前所未有的光明與希望。這一突破性進(jìn)展不僅彰顯了中國(guó)在高端科學(xué)儀器領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力，更對(duì)相關(guān)儀器的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)而廣泛的積極影響。以下是詳細(xì)報(bào)道：

在2025年1月25日這一具有標(biāo)志性意義的時(shí)刻，中國(guó)科學(xué)院物理研究所與北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心的焦放團(tuán)隊(duì)，于國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Nature Communications上發(fā)表了一篇題為“Mechanisms of RCD-1 pore formation and membrane bending”的研究論文。該研究猶如一顆璀璨的科學(xué)明珠，在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域熠熠生輝。

研究中，原子力顯微鏡（AFM）這一強(qiáng)大的科研工具，恰似一雙洞察微觀世界的“慧眼”，被巧妙地運(yùn)用來(lái)深入剖析RCD-1孔的高分辨結(jié)構(gòu)。通過(guò)精細(xì)的觀察與分析，研究人員揭示了RCD-1-1與RCD-1-2之間那神秘而微妙的關(guān)系：它們必須緊密攜手，形成異質(zhì)二聚體，方能激活自身，進(jìn)而在細(xì)胞膜表面構(gòu)建起直徑為14.5納米的跨膜孔道結(jié)構(gòu)，仿佛是精心搭建的一座微觀“橋梁”。

不僅如此，RCD-1還展現(xiàn)出了其獨(dú)特的性質(zhì)。在特定條件下，它能夠誘導(dǎo)細(xì)胞膜發(fā)生鼓包形變，這一現(xiàn)象宛如平靜湖面泛起的獨(dú)特漣漪，在GSDM家族蛋白中尚屬首次被觀察到，為相關(guān)領(lǐng)域的研究增添了新的認(rèn)知維度。

為了進(jìn)一步探究這一奇妙現(xiàn)象背后的奧秘，研究人員精心設(shè)計(jì)了一系列不同組分的人工磷脂膜實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)如同層層遞進(jìn)的階梯，逐步揭示出RCD-1誘導(dǎo)的細(xì)胞膜鼓包現(xiàn)象與膜組分及其彎曲模量之間那千絲萬(wàn)縷、密不可分的聯(lián)系，為深入理解細(xì)胞膜的相關(guān)機(jī)制提供了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。

對(duì)相關(guān)儀器發(fā)展有哪些積極作用？

一、技術(shù)革新，引領(lǐng)精密探測(cè)新時(shí)代

高分辨AFM技術(shù)的突破，首先體現(xiàn)在其分辨率與靈敏度的飛躍上。通過(guò)采用先進(jìn)的qPlus型高品質(zhì)因子力傳感器，AFM能夠以原子級(jí)別的精度探測(cè)物質(zhì)表面的微觀結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)化學(xué)結(jié)構(gòu)、電荷態(tài)、電子態(tài)乃至自旋態(tài)等多自由度的精密測(cè)量。這一技術(shù)革新，為納米科學(xué)和量子材料研究開辟了全新的路徑，使得科學(xué)家們能夠在更細(xì)微的尺度上探索物質(zhì)的本質(zhì)。索科洛夫團(tuán)隊(duì)結(jié)合物理測(cè)量與機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，將AFM的分辨率推向了新的高度，達(dá)到了驚人的1.6納米，并成功生成了包含分子類型分布信息的彩色圖像，這無(wú)疑為AFM的應(yīng)用范圍注入了新的活力。

二、應(yīng)用拓展，滿足多學(xué)科需求

高分辨AFM的應(yīng)用領(lǐng)域得到了極大的拓展，幾乎涵蓋了所有需要微觀結(jié)構(gòu)表征的學(xué)科。在材料科學(xué)中，它能夠揭示鋰離子電池材料的原子級(jí)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)，為高性能介電材料的研發(fā)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)；在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，AFM的納米級(jí)分辨能力使得牙齒表面涂層、生物細(xì)胞液下成像等成為可能，為新型醫(yī)療材料的研發(fā)提供了強(qiáng)有力的支持。此外，中科院合肥研究院研發(fā)的惡劣條件原子分辨成像技術(shù)，更是將AFM的應(yīng)用范圍拓展到了極低溫、強(qiáng)磁場(chǎng)等極端環(huán)境，為超薄單晶、微納器件等前沿領(lǐng)域的研究提供了強(qiáng)有力的工具。

三、國(guó)產(chǎn)化與智能化，推動(dòng)自主儀器發(fā)展

在高端科學(xué)儀器長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的背景下，中科院高分辨AFM的自主研發(fā)成果無(wú)疑是一劑強(qiáng)心針。沈陽(yáng)自動(dòng)化所等科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)不懈努力，成功打破了國(guó)外技術(shù)的壟斷，推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)AFM設(shè)備的自主化與智能化進(jìn)程。國(guó)儀量子發(fā)布的低溫版量子鉆石AFM便是其中的佼佼者，它結(jié)合了NV色心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)的磁學(xué)測(cè)量，性能達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。這些成果不僅提升了國(guó)產(chǎn)儀器的技術(shù)水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，更為國(guó)內(nèi)科研人員提供了更加便捷、高效的研究工具。

四、跨學(xué)科合作，共筑科學(xué)創(chuàng)新高地

高分辨AFM的發(fā)展還促進(jìn)了跨學(xué)科合作的深入進(jìn)行。中科院通過(guò)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外高校和企業(yè)，共同推動(dòng)AFM技術(shù)在多學(xué)科交叉問(wèn)題中的應(yīng)用。這種合作模式不僅加速了科技成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，還培養(yǎng)了一批具有跨學(xué)科背景的科研人才。同時(shí)，國(guó)產(chǎn)設(shè)備的突破也標(biāo)志著中國(guó)在高端科學(xué)儀器領(lǐng)域逐步走向國(guó)際前沿，為世界科學(xué)界貢獻(xiàn)了中國(guó)智慧和中國(guó)力量。

綜上所述，中科院發(fā)布的高分辨原子力顯微鏡最新成果對(duì)相關(guān)儀器的發(fā)展產(chǎn)生了全方位的積極影響。從技術(shù)革新到應(yīng)用拓展，從國(guó)產(chǎn)化與智能化到跨學(xué)科合作，每一項(xiàng)進(jìn)步都凝聚著科研人員的智慧和汗水。我們有理由相信，在未來(lái)的日子里，高分辨AFM將繼續(xù)引領(lǐng)科學(xué)探索的新潮流，為人類社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展貢獻(xiàn)更多的力量。