高成像速率和高力灵敏度的I-2形原子力显微镜探针研究

项目名称： 高成像速率和高力灵敏度的I-2形原子力显微镜探针研究

项目编号： No.61404121

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 熊壮

作者单位： 中国工程物理研究院电子工程研究所

项目金额： 26万元

中文摘要： 原子力显微镜(AFM)在生物医学研究领域具有独特优势，但由于微悬臂探针的谐振频率(f)和品质因数(Q值)偏低，制约AFM的成像速率以及在液体中的成像性能。既有AFM尚无法克服对活细胞表面及内部生物进程进行观测的瓶颈问题。鉴于MEMS谐振器具有高f和Q值以及可集成的传感功能等优点，本项目提出一种基于MEMS谐振器的I-2形探针的研发新思路，以提高f、Q值和力灵敏度为目标，全面改进机械结构、传感结构以及检测电路的设计。提出高f、Q值的结构参数设计方法；提出高传输效率与高品质输出信号的传感结构改进设计方法；提出高信噪比检测电路设计方法；从而实现f、Q值和力灵敏度的全面提升。预研结果显示，首批I-2形探针的f和Q值均为大多数商用悬臂探针的十倍以上。预计经本项目研究改进后，I-2形探针力灵敏度有望达到fN/√Hz，实现生命科学界对活细胞表面及内部的生物进程实时观测的迫切愿望。

中文关键词： MEMS谐振器；原子力显微镜；力灵敏度；热执行；压阻敏感

英文摘要： Atomic force microscopy (AFM) has unique advantages in the field of biomedical research. The existed AFM system, however, still can not perform the real-time imaging of the biological process over a living cell. This is because the resonance frequency

英文关键词： MEMS resonator；AFM；force sensitivity；thermal driving；piezoresistive sensing