芯明天P79压电纳米定位台应用于全息光镊技术

全息光镊是当下微纳操控领域的核心前沿技术，依托计算全息光场调控原理，可在三维空间构建多路独立光阱，实现对细胞、生物大分子、量子微粒等微观目标的无接触、并行化捕获与动态操控，目前已深度应用于生命科学单分子力学研究、三维细胞组装、微纳材料组装、量子比特操控等前沿科研领域。全息光镊的核心优势在于极致的操控精度与无损伤作业特性，所以更加依赖系统机构的精度、稳定性等性能。

针对全息光镊场景的技术要求，芯明天P79系列大负载压电纳米定位台以三维精密微动调控能力、稳定的结构设计与优化的电控性能，精准匹配全息光镊全场景操控需求，为微纳尺度高精度实验提供可靠的定位支撑。

一、全息光镊技术

全息光镊是一种基于计算全息与光场调控技术的先进光学捕获工具，通过空间光调制器（SLM）对入射激光进行精确相位调制，在三维空间中同时生成并独立控制数百个甚至上千个光阱，实现对细胞、生物大分子、胶体颗粒等微观目标的非接触式精准捕获与动态操纵。

这项技术的核心价值在于：

·非接触式操控：避免机械损伤，特别适合脆弱的样品

·并行化处理：同时操控大量粒子，大幅提升研究效率

·三维精准控制：在X、Y、Z三个维度实现纳米级定位精度

·多功能操控：可实现平移、旋转、拉伸等复杂运动模式

（注：图片来源于网络）

一个典型的全息光镊实验过程包括：

1.光阱生成：通过软件计算所需全息图并加载至SLM，生成目标光阱阵列。

2.样品捕获：移动样品台使目标粒子进入光阱区域。

3.多维操控：通过实时控制光阱的位置、形状和力大小，完成对粒子的旋转、移动、拉伸或分选等操作。

4.数据采集与分析：记录粒子的位移与受力信息，转化为实验结论。

（注：图片来源于网络）

在整个过程中，样品定位的精度与响应速度是实现高质量操控的核心要素。

二、压电纳米定位台用于全息光镊技术

在全息光镊系统中，压电纳米定位台主要应用于高精度三维样本定位和施加微小力。是连接光镊操控与样品相互作用的关键环节。其性能直接决定了整个系统的操控精度、稳定性与应用范围。

1.利用其三轴的位移能力，在全息光镊系统的微观视野内，以纳米级精度在XY平面内移动样品，以及沿Z轴进行实时聚焦，精确覆盖光阱的捕获范围。

2.在全息光镊捕获粒子后，可通过压电纳米定位台带动样品进行微位移，可对粒子进行精密的拉伸、扭转等力学操作。通过分析粒子的位移，从而进行力学测量。

芯明天P79压电纳米定位台

P79系列大负载压电纳米定位台作为XYZ三维微动平台，完美契合全息光镊系统的核心需求，其关键特性与技术优势如下：

1.纳米级定位：纳米级分辨率，可配备闭环传感器。与光镊操控精度匹配，实现纳米级定位，保证粒子捕获准确性。

2.毫秒级响应速度：阶跃时间达毫秒级。快速响应光镊操控，实现粒子的动态追踪与快速移动。

3.大通孔设计：适配各种样品夹持结构。满足多井控制盘等复杂样品池的安装需求，不遮挡光路。

4.高稳定性：保证长时间实验的可靠性，无漂移，避免光阱与样品相对位置变化。

5.高重复定位精度：保证多次扫描和重复实验的数据可对比性与可重复性。

6.易于集成：标准化接口，兼容主流显微镜，可快速集成到现有全息光镊系统。

技术参数

型号	P79.XYZ50S/K
运动自由度	X、Y、Z
驱动控制	3路驱动，3路传感
标称行程范围（0~120V）	40μm/轴
Max.行程范围（0~150V）	50μm/轴
传感器类型	SGS/-
通孔尺寸	84mm×65mm
闭/开环分辨率	1.5nm/0.5nm
闭环线性度	0.1%F.S./-
闭环重复定位精度	0.05%F.S./-
俯仰/偏航/滚动	<20μrad
推/拉力	25N/-
运动方向刚度	0.5N/μm
空载谐振频率	X525Hz/Y630Hz/Z490Hz
闭/开环空载阶跃时间	30ms/6ms
承载能力	0.5kg
静电容量	3.2μF/轴
材质	钢、铝
重量	720g

三、核心应用场景

全息光镊的应用领域极其广泛，主要集中在以下几个方向：

1.生命科学：细胞与单分子的精准操控

单分子的拉伸与力学特性研究、细胞的无接触分选与三维结构构建、以及病毒与细菌等微生物的非侵入性操控。

2.材料科学：胶体物理与微纳制造

研究胶体颗粒间的相互作用力，以及纳米材料的有序组装，将纳米颗粒精确地拼装成预设的微纳结构，实现无接触、低损伤的精密制造。

3.量子科技：量子操控与量子模拟

单原子捕获，构建量子比特阵列，用于量子计算与量子模拟研究。

（注：图片来源于网络）

审核编辑 黄宇