原子力显微镜显微成像的特点

第三节　原子力显微镜显微成像的特点

一、高横向分辨率和纵向分辨率

与传统的电子显微镜特别是扫描电子显微镜相比，原子力显微镜具有非常高的横向分辨率和纵向分辨率。横向分辨率可达到0.1～0.2nm，纵向分辨率高达0.01nm，这是其他任何显微镜都难以达到的。

二、具有很宽的工作范围

原子力显微镜可以在诸如真空、空气、高温、常温、低温以及液体环境下扫描成像。根据需要可在水、各种缓冲液、丙醇和丁醇等液体环境中成像。这对观察研究细胞、微生物、生物大分子等的动态生理活动过程具有非常大的实用意义，其优势是其他表现分析技术所难企及的。

三、样品制备非常简单

电子显微镜只能观察死细胞或组织的微观结构；激光扫描共聚焦显微镜的样品必须经过特殊的荧光染色，其应用受限于荧光探针技术的发展。原子力显微镜所观察的标本则不需要包埋、覆盖、染色等处理，可以避免电子显微镜所必须做的一系列处理。图像的可重复性大大提高，现场操作性好，载体的选择更加简单、范围也更大，可以在纳米级观察生物大分子的结构形态及在生理状态下观察任何活的生命样品及其动态过程。

四、对样品的分子或原子进行加工的力行为

例如可搬移原子、切割染色体、在胞膜上打孔等。原子级的高分辨率、样品制备简单、观察活的生命样品、加工样品的力行为是原子力显微镜的特点。

在原子力显微镜诞生最初的一段时间主要应用于电化学、材料科学、环境污染治理等领域。近些年，人们逐渐探索着运用原子力显微镜对生物样品进行纳米水平的观测及显微操作等。现已广泛应用于结构生物学、分子生物学、细胞生物学以及医学研究等各个领域。如研究生物大分子超微结构和动态结构、胞膜结构和力学性质、病毒感染等细胞生物学过程、药物与细胞和组织的相互作用等；原子力显微镜在生物分子相互作用力的检测和研究方面也有很大发展。