在微觀結(jié)構(gòu)的世界里，為了能夠清晰的觀察和方便操縱單個原子，往往需要借助一種特殊的手段---冷凍電子顯微技術(shù)，它能夠?qū)⒃永鋮s至低溫狀態(tài)，并將原子固定在光晶格中，從而實(shí)現(xiàn)對單個原子的成像和操控。而這項技術(shù)的核心挑戰(zhàn)之一，便是在原子冷凍的狀態(tài)下，也能實(shí)現(xiàn)極高的成像精度。

一、冷凍電子顯微鏡：窺探原子結(jié)構(gòu)的眼睛

冷凍電子顯微鏡（Cryo-electron microscopy，簡稱cryo-EM）是一種利用電子顯微鏡觀察生物大分子、病毒、細(xì)胞等樣品的尖端技術(shù)，其核心優(yōu)勢是能在接近天然狀態(tài)下解析樣品的高分辨率三維結(jié)構(gòu)，能以原子級別的精度對蛋白質(zhì)、酶和病毒等這些生物分子進(jìn)行成像，極大程度的提高了生物分子的成像清晰度，徹底改變了結(jié)構(gòu)生物學(xué)等領(lǐng)域的研究模式。

（注：圖片源自于網(wǎng)絡(luò)）

傳統(tǒng)電子顯微鏡在觀察生物樣品時，需對樣品進(jìn)行處理，易破壞樣品的天然結(jié)構(gòu)。而冷凍電鏡與之不同的是，它可以通過快速冷凍技術(shù)，將樣品快速冷卻至低溫狀態(tài)，這樣可以防止樣品中水分子結(jié)晶，從而保留了樣品的近生理狀態(tài)和完整的天然結(jié)構(gòu)（如蛋白質(zhì)的折疊狀態(tài)、病毒的形態(tài)等），使得易于3D成像觀察。

（注：圖片源自于網(wǎng)絡(luò)）

冷凍電鏡的核心價值在于：以不破壞、不限制的方式，實(shí)現(xiàn)了對生物分子真實(shí)、高清、廣泛的三維結(jié)構(gòu)解析，因此被稱為結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域的革命性工具，并推動了多個學(xué)科的突破。它的適用范圍極廣：從諸如蛋白質(zhì)、核酸、復(fù)合物等小分子到例如病毒、核糖體、甚至細(xì)胞局部的大結(jié)構(gòu)，均能解析。冷凍電鏡尤其擅長分析傳統(tǒng)技術(shù)難以處理的復(fù)雜體系，如：膜蛋白、動態(tài)分子復(fù)合物等。

（注：圖片源自于網(wǎng)絡(luò)）

二、芯明天壓電物鏡定位器

在冷凍電子顯微鏡的內(nèi)部，物鏡的定位精度直接決定了成像質(zhì)量。隨著科技發(fā)展的不斷進(jìn)步，科研人員一直走在對生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的探索不斷精進(jìn)的路上，為了解開蛋白質(zhì)具有生物復(fù)雜性的難題，現(xiàn)階段需要更加清晰地觀測到生物分子結(jié)構(gòu)中單個原子的排列，例如：在觀測病毒感染時細(xì)胞的變化情況，可以通過冷凍電鏡觀察病毒在不同發(fā)展階段的形態(tài)。當(dāng)定位精度需達(dá)到納米級別時，便是壓電物鏡定位技術(shù)大展身手的舞臺。

（注：圖片源自于網(wǎng)絡(luò)）

物鏡定位器是冷凍電鏡實(shí)現(xiàn)原子級分辨率的核心保障之一，其性能需同時滿足環(huán)境適應(yīng)性、超高精度與重復(fù)性、快速動態(tài)響應(yīng)、低干擾四大核心要求。這些優(yōu)勢共同確保了冷凍電鏡能穩(wěn)定、高效地采集高質(zhì)量圖像，為生物大分子三維結(jié)構(gòu)解析提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。而芯明天壓電技術(shù)的特性，恰好滿足這些剛需：

精度匹配：壓電陶瓷驅(qū)動和閉環(huán)反饋系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)超精密位移控制，確保成像零偏差；

響應(yīng)快速：壓電物鏡定位器具有極快的反應(yīng)時間，滿足分子結(jié)構(gòu)多維成像的隨動響應(yīng)；

性能穩(wěn)定：壓電陶瓷驅(qū)動無電磁干擾、一體化設(shè)計減少了振動影響；

環(huán)境適配：采用耐低溫材料，在低溫環(huán)境下也能保持機(jī)械性能穩(wěn)定，且兼容高真空環(huán)境。

P72系列小體積壓電物鏡定位器

P72系列小體積壓電物鏡定位器是專門為物鏡聚焦顯微而設(shè)計的Z軸運(yùn)動壓電物鏡定位器，物鏡定位器裝入顯微檢測/測量或觀測裝置，可帶載物鏡頭進(jìn)行精密定位調(diào)整，提高聚焦精度，可與多種高分辨率顯微鏡配合使用。

特點(diǎn)

·行程可達(dá)100μm

·承載能力0.4kg

·毫秒級響應(yīng)時間

·閉環(huán)重復(fù)定位精度高

·開環(huán)/閉環(huán)可選

型號舉例

P75系列大行程壓電物鏡定位器

P75系列大行程壓電物鏡定位器可在Z軸方向?qū)崿F(xiàn)250μm位移，承載上限可達(dá)0.2kg。采用無回差柔性鉸鏈并聯(lián)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計，無摩擦，直線性好，閉環(huán)定位精度高，物鏡補(bǔ)償量較小，具有超高聚焦穩(wěn)定性。分離式螺紋適配器設(shè)計，可適配多種型號的顯微鏡。

特點(diǎn)

·Max.位移范圍可達(dá)250μm

·承載上限可達(dá)0.2kg

·分離式螺紋適配器設(shè)計

·閉環(huán)重復(fù)定位精度高

型號舉例

可選1mm版本。

審核編輯 黃宇