用于高灵敏度纳米力测量的光纤尖端聚合物夹束探头

由于设备小型化的趋势，显微操作一直是过去二十年来的热门话题。与宏观世界不同，如果接触力没有被准确地检测和控制，微观物体很容易被损坏。例如，在医疗心脏导管插入术中，如果医生不知道在介入过程中导管和血管壁之间的确切接触力，则可能会损坏脆弱的血管网络，从而导致严重的后果。然而，由于机械反馈机制和有源组件，缩小纳米机械传感器的尺寸并提高力分辨率仍然具有挑战性。开发紧凑型全纤维微力传感器可以开启无数功能，包括实时细胞内监测、微创探测、

在Light Science & Applications发表的一篇新论文中，深圳大学王一平教授及其研究团队提出了一种新型纤维尖端聚合物夹束探针微力传感器的微印技术，用于检测生物样品。所提出的传感器由两个底座、一个夹紧梁和一个力传感探头组成，它们是使用飞秒激光诱导的双光子聚合技术开发的。这种微型全纤维微力传感器具有1.51 nm/μN的超高力灵敏度、54.9 nN的检测限和2.9 mN的明确传感器测量范围。使用所提出的传感器成功测量了聚二甲基硅氧烷、蝴蝶触角和人类头发的杨氏模量。这种方法为实现小尺寸原子力显微镜开辟了新的途径，可以很容易地适应外部专业实验室的使用。该器件将有利于高精度生物医学和材料科学检测，所提出的制造方法为下一代复杂纤维集成聚合物器件的研究提供了新途径。

利用结构相关力学，该团队开发了一种紧凑型全纤维微力传感器，用于检查生物样品。在该传感器中，使用TPP 3D microprintnig 方法将夹紧梁、支撑底座和力敏探头打印在光纤端面上。采用有限元法(FEM)对传感器结构进行优化，并对其静态特性进行分析。引入光纤端面和夹紧光束定义了法布里-珀罗干涉仪 (FPI)。当外力施加在探头上时，探头会偏转夹紧的梁，从而调节 FPI 的长度。这种方法利用夹紧梁结构的低刚度和高回弹力，使其在施加很小的力时能够产生足够的变形，

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