见微知著 岛津调频AFM新品实现两大“跨界”——访岛津公司X射线及表面分析产品经理中岛秀郎先生

       近年来随着纳米科学的迅猛发展，推动了材料学、电子学、生命科学等众多学科的进步与更新，这些为原子力显微镜厂商提供了更多机遇，当然也提出了更高挑战。然而，近二十年来，原子力显微镜(AFM)的分辨率似乎进入了“瓶颈”。
　　2017年8月28日，岛津“跨界拓新 见微知著”SPM-8100FM新品发布会隆重举办。SPM-8100FM是岛津8000系列原子力显微镜产品线的最新款，8000系列是岛津首先商品化的调频模式高分辨率原子力显微镜。
　　新品发布会期间，仪器信息网编辑就SPM-8100FM的特点、适用领域，以及岛津原子力显微镜产品的后续开发方向等问题采访了岛津公司X射线及表面分析产品经理中岛秀郎先生。
 

岛津公司X射线及表面分析产品经理中岛秀郎先生

　　仪器信息网：岛津首先商品化的调频模式高分辨率原子力显微镜，从立项研制到面世期间经历了哪些有意义的事?
　　中岛秀郎：我们在决定研发8000系列原子力显微镜产品的时候，是希望研发出一款在多种环境下能够进行高分辨观测的仪器，如大气、液体以及其他复杂环境中的观察。在仪器研发出来、上市之前做评价试验时，却突然发现了一个有意思的现象，即观察到了固液界面的水化/溶剂化作用的分层结构。当时我们将这个研究内容在一些学术会议发表之后，引起了相当多用户的共鸣。这是开发时没有想到的一个小小的“插曲”，不过这个“插曲”造就了我们高分辨率的SPM-8000系列仪器一个重要的应用领域。
　　固液界面的水化/溶剂化作用，具体而言就是观察界面处液体的微观分层。这个部位一般只有1个纳米左右的厚度，但是具有2-5个分层。这种区别于整体结构的特殊结构很大程度上左右着固液界面的各种作用及变化，如液相内的溶解、化学反应、电荷转移、浸润、润滑、热传导等。但是因为液体的流动性，这个分层不仅非常薄而且作用力很弱，加之液体环境对探针悬臂振动质量因子的降低，因此无法使用传统的调幅模式观察。SPM-8100FM一方面通过调频方式提高了对作用力的分辨率，另一方面通过优化设计光杠杆检测器降低了噪音，因此实现了对固液界面液体分层的观察。

　　仪器信息网：2014年发布的SPM-8000FM是首个商品化调频模式原子力显微镜产品，时隔三年，岛津又推出了新品SPM-8100FM。那么，从8000到8100发生了哪些变化?
　　中岛秀郎：自2014年推出SPM-8000FM后的三年时间里，我们对数十位用户进行了调研，用户们提出了很多有建设性的问题。针对调研结果研发团队有针对性的进行了改进，如SPM-8100FM的系统稳定性和操作便利性都进行了大幅提升。
　　关于操作便利性，新品进行了专门设计，即针对传统原子显微镜更换样品前后需要繁琐的调节激光操作，SPM-8100FM设计了滑动式头部机构，更换样品不会影响激光光路，快速换样后可直接开始扫描工作。不过虽然操作便利性有了一定提升，但是对操作人员的专业性等要求还是有的，目前还达不到“小白”级别。
　　另外，对于原子力显微镜，用户一直“诟病”的是其扫描速度，为此新品中增加了高速扫描器，在保证图像质量不变的基础上相对于传统扫描器的速度提高了5倍以上。而且，对于实验室已经有SPM-8000FM的用户来说，也可以对仪器进行升级。
　　虽然，这款新品在许多方面有了提升，但是，我们并没有提价!

　　仪器信息网：与市场上同类产品相比，SPM-8100FM在硬件和软件上有哪些特点和优势?

　　中岛秀郎：从硬件上来说，SPM-8100FM是一种调频模式的原子力显微镜，其概念上就是完全不同的。相对于传统的调幅模式，SPM-8100FM从原理上对作用力的分辨率就更高，其器件噪音水平降到了1/20以下。从软件上来说，我们设计了3D Mapping功能。通过3D Mapping首次观察到了固液界面水化/溶剂化作用的液体分层结构。

　　仪器信息网：此次新品发布会的主题为“跨界拓新 见微知著”，其中“见微知著”比较好理解，然而“跨界”是指什么呢?
　　中岛秀郎：“跨界”意味着这款产品突破了两个界限，首先是突破了环境对分辨率限制的界限，因为在复杂环境下传统的显微镜分辨率很差，而SPM-8100FM仍然能够达到类似真空条件下的分辨率。第二个是突破了固液的界限，大家都觉得原子力显微镜是“扫”固体的，而现在可以用这款新仪器“扫”某一类液体了，即固液交界面处的液体，也就是将原子力显微镜的应用领域从固体拓展到了液体。

　　仪器信息网：一般来说，厂商推出新产品是为了满足用户的新需求。那么，SPM-8100FM能够满足用户的哪些新需求呢?
　　中岛秀郎：从根本上而言，对现有原子力显微镜分辨率水平不满的用户都会是SPM-8100FM的潜在客户。如果非要划出几个重点领域的话，应该是生命科学领域和表面物理化学领域。生物大分子最佳的观测环境是在溶液中，长期以来这点影响了原子力显微镜在生命科学领域的应用。那么对于需要在液体环境进行高分辨观察的用户，可以考虑下SPM-8100FM。
　　仪器信息网：岛津在原子力显微镜方面今后研发方向是什么?
　　中岛秀郎：今后我们会继续发挥我们产品高分辨的特点，拓展完善我们首创的调频模式，使其分辨率更高、能够更加准确的进行观察测量。并且我们将在操作便利性方面多下功夫，让其成为一款用户爱用的经典仪器。
　　而且，我们推出新产品是为了满足用户新出现的需求，而不是仅仅按照自己的想法研发仪器，让用户被动的接受。所以，今后我们将持续关注用户的动态以及科学技术的进步，研发满足用户需求的仪器来。
　
　采访编辑：刘丰秋
　　后记
　　目前，中国原子力显微镜市场处于增长过程中，市场竞争激烈，作为原子力显微镜厂商之一的岛津公司一方面有针对性的开发新技术新方法，保持差异化发展;另一方面积极组织各种市场推广与技术服务活动，以扩大岛津原子力显微镜产品在中国市场的认知度，争取属于自己的一席之地。

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