近日，北京航空航天大学物理学院教授、分析测试中心责任教授王帆团队，联合生物与医学工程学院常凌乾等人通过将离子共振纳米探针、光学三维超分辨定位法与机器学习技术相结合，开发了超分辨光子力显微镜，并首次实现了水溶液中纳米热力学极限的亚飞牛灵敏度力学传感，相关成果以题为“Sub-femtonewton force sensing in solution by super-resolved photonic force microscopy”的论文在最新一期的国际学术期刊《Nature Photonics》刊发。王帆教授为本文的通讯作者并主持该工作，北京航空航天大学为唯一通讯单位。

a, 单个被捕获纳米粒子在无外力作用下的三维位置分布。b ,（a）中的测量统计直方图。c, 势阱刚度对力灵敏度的影响。d, 力灵敏度随 x 轴（i）、y 轴（ii）和 z 轴（iii）的定位精度而变化。e, 在小定位精度和大定位精度下，x 轴 (i)、y 轴 (ii) 和 z 轴 (iii) 的力灵敏度随测量数据量的变化。

该工作得到了国家自然科学基金区域联合重点支持项目、面上项目、北京市自然科学基金等项目的资助。研究人员在原有光子力显微镜基础上，引入了上转换纳米粒子作为荧光探针，以测力精度公式为基础在势阱刚度、定位精度与定位数据量三个方面进行理论分析。最终发现，低势阱刚度、高定位精度与多定位数据可以提升测力精度。王帆团队后续将使用相关技术进行DNA链相互作用、以及CRISPR与DNA分子相互作用的力学研究。

分析测试中心物理性能表征平台参与了此次研究的服务保障和技术支持，王帆教授团队在《Nature Photonics》刊发的论文中对分析测试中心进行了致谢。值得提到的是，该论文也是分析测试中心试运行以来支撑保障的首篇高水平学术论文。

分析测试中心作为校级公共服务支撑平台，其中集约服务平台设有电子显微成像、化学成分分析、材料力学性能、物理性能表征四类17个通用测试服务方向及分子尺度原位反应、原子尺度原位制备、极端条件表征分析3个特色测试服务方向，拥有84台（套）大型仪器。自2024年试运行以来，始终聚焦主责主业，以增强服务保障能力、科教融合能力、创新发展能力、辐射带动能力为着力点，全力以赴保障学科、平台、团队一体化建设，着力构建基础研究主战场和关键技术突破策源地，统筹推进交叉研究与协同育人，全力助力高质量人才培养和高水平成果产出。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41566-024-01462-7