科学家发明测量水环境中纳米尺度的极微小力的新方法

开创性研究引领微观世界新纪元，中国北京航空航天大学的研究团队联手皇家墨尔本理工大学等顶尖学府，成功开发出一种能在水环境中测量纳米尺度的极微小力的新方法。这一重大突破被誉为纳米技术领域的里程碑，预示着生物研究的新纪元。

这项技术采用了一种名为超分辨光子力显微镜（SRPFM）的创新工具，它能够检测到小到108.2牛顿的力——如此微小的力量，相当于探测一个病毒的重量。这一成就的实现，得益于掺镧纳米粒子的使用，这些粒子通过光学镊子捕获，为探测生物系统内的微小作用力提供了超灵敏的手段。

首席研究员王凡教授表示：“了解这些微小的力对于研究生物力学过程至关重要。这些过程为活细胞的工作提供了基础。由于探针发热和信号微弱等问题，在液体环境中高精度测量如此微小的力一直是科研人员面临的挑战。”

面对这些挑战，王及其团队开发的SRPFM技术展现了强大的实力。通过结合先进的纳米技术和计算技术，这一技术成功解决了微小力测量的难题。神经网络驱动的超分辨率定位技术使得研究小组能够精确地测量纳米粒子在流体介质中如何受到微小力的作用而发生位移。

皇家墨尔本理工大学的丁磊博士作为共同第一作者之一，对这项创新的重要性进行了阐述。他表示：“我们的方法可以检测到接近理论极限的极低力量，这不仅能提高力测量的分辨率和灵敏度，还能最大限度地减少对生物样本的潜在损害。”

北京航空航天大学的单旭晨博士也补充道，这项研究的影响是巨大的。单博士表示：“通过提供一种在分子水平上测量生物事件的新工具，这项技术将彻底改变我们对一系列生物和物理现象的理解。从蛋白质如何在人体细胞内发挥作用到早期疾病的检测方法等方方面面都将得到革新。”

该研究还深入探索了该技术在实际应用方面的潜力，例如测量单个纳米粒子的电泳力以及DNA分子与界面之间的相互作用力。这对于开发先进的生物医学工程技术至关重要。研究小组的发现不仅为新的科学发现铺平了道路，还将推动纳米技术工具的进一步发展和生物医学诊断灵敏度的提升。这项成果是对人类对微观世界认识的一次重大突破，它将带领我们进入一个全新的科学领域。这个领域的未来充满了无限的可能性，我们期待着它为人类带来的革命性变革。