原子力显微镜（AFM）作为纳米尺度操控的核心工具，在纳米粒子组装、生物分子操控及半导体器件制造等领域应用广泛。然而，现有技术长期面临关键瓶颈：缺乏实时、高分辨的在线观测与定位能力，导致操作精度与效率受限。发展超分辨率成像与AFM操控的融合技术，成为纳米光学、生命科学、信息科学和工程技术等多学科交叉的研究热点。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院医学成像科学与技术系统全国重点实验室、医工所传感中心杨慧研究员团队以封面论文形式，在Nano Research发表题为“Real-time observation and synchronous nanomanipulation platform based on microlens and atomic force microscopy coupling”的研究成果，在百纳米级实时观测与同步操控技术领域取得新突破。团队提出微透镜与AFM的耦合方法，通过聚焦离子束技术在微透镜表面沉积金刚石尖端，研发出兼具超分辨成像与精准操控功能的新型AFM探针系统。该技术将传统AFM光学成像模块的成像分辨率提升一个量级以上，并实现操作过程中200纳米银纳米线的实时光学追踪与同步操控。

研究团队通过微透镜与AFM光路系统的深度集成，将微透镜超分辨光学技术引入AFM体系。新型探针在保持AFM纳米级力控与运动轨迹调控优势的同时，新增实时视觉反馈功能。实验表明，该平台可在非破坏性观测条件下，同步完成亚微米尺度结构的成像与操控，操作精度较传统方法提升超50%，效率提高约200%。

此项技术的核心价值在于突破“操作盲区”：通过原位、实时的超分辨率视觉反馈，为单分子级生物力学测量、活细胞亚细胞器操控等前沿研究提供全新工具。其AFM新型探针的模块化设计兼容主流商业设备，为生物传感、纳米光学、微纳制造等领域搭建了跨学科研究平台。

中国科学院深圳先进技术研究院医学成像科学与技术系统全国重点实验室、医工所传感中心杨慧研究员为论文通讯作者，博士后张天尧为第一作者。研究工作获得国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目的资助。

图1  论文被选为Nano Research期刊封面文章

图2 超分辨率观测和同步纳米操纵系统示意图

图3 银纳米线的观测和同步纳米操纵