Xuất bản trên tạp chí International Journal of Extreme Manufacturing, các nhà nghiên cứu từ Đại học Thâm Quyến đã áp dụng công nghệ trùng hợp hai photon cảm ứng bằng laser femto giây để chế tạo một đầu vi dò sợi quang với độ chính xác cơ học siêu cao tới 2,1 nanonewton.

Hệ thống cảm biến cơ học có độ chính xác cao này cho phép đo các đặc tính cơ sinh học của mô, tế bào đơn lẻ và các loại vật liệu sinh học mềm khác. Những phát hiện này có thể có tác động rộng rãi đến sự phát triển trong tương lai của Kính hiển vi lực nguyên tử toàn sợi để thử nghiệm cơ sinh học và thao tác nano.

Một trong những nhà nghiên cứu hàng đầu, Giáo sư Yiping Wang, nhận xét: "Các đặc tính cơ sinh học của các mô khác nhau trong cơ thể con người rất đa dạng với bảy cấp bậc lớn, từ các tế bào mềm nhất đến xương cứng nhất. Chúng tôi đã phát triển một chiến lược linh hoạt có thể thiết kế và chế tạo các đầu vi dò sợi quang với hàng loạt các lò xo phù hợp nhất để đo cơ sinh học chính xác của hầu hết các mô trong cơ thể người".

Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) là một trong số ít công nghệ có thể thực hiện các phép đo cơ sinh học tinh vi. Tuy nhiên, có những hạn chế điển hình của hệ thống AFM để bàn về kích thước và hệ thống phản hồi phức tạp. Nó cũng yêu cầu hình học nhất định của các mẫu được đo, điều này càng hạn chế ứng dụng của nó trong phép đo cơ sinh học.

Tác giả đầu tiên, Tiến sĩ Mengqiang Zou, tuyên bố: "Công trình của chúng tôi đã đạt được một thế hệ AFM hoàn toàn bằng sợi quang mới với phương pháp linh hoạt để đạt được thiết kế vi đầu dò sợi quang tốt nhất cho mọi thử nghiệm sống, đáng tin cậy hơn và cũng được thu nhỏ hơn nhiều".

Giáo sư Changrui Liao đã tiên phong trong việc chế tạo các vi thiết bị đầu sợi quang bằng công nghệ trùng hợp hai photon cảm ứng bằng laser femto giây để cảm biến khí. Tại đây, nhóm của ông đã phát triển công nghệ để đạt được các vi cấu trúc đầu sợi quang khác nhau, cụ thể là về các công cụ đúc hẫng vi mô với thiết kế cấu trúc liên kết bổ sung, để đạt được các đầu dò vi mô với một loạt các hằng số lò xo.

Sự phát triển này cho phép "AFM toàn sợi" trở thành một công cụ thế hệ tiếp theo cho nghiên cứu cơ bản liên quan đến phép đo cơ sinh học của các loại mô khác nhau.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn và lý thuyết topo để tối ưu hóa thiết kế của đầu dò microcantilever đầu sợi quang. Đầu dò nhỏ nhất có thể đạt được khả năng đo đáng tin cậy tới 2,1 nanonewton.

Giáo sư Sandor Kasas cho biết: "Đây là một thành tựu quan trọng nhưng mới chỉ là bước khởi đầu. Chúng tôi dự đoán kỹ thuật này sẽ trở thành một công cụ mạnh mẽ cho nghiên cứu cơ sinh học về mô và tế bào của con người, để hiểu rõ hơn về các nguyên tắc cơ bản của những thay đổi cơ sinh học liên quan đến các bệnh như ung thư".

Như Ý