金泽大学 (a)光栅扫描:样品台的轨迹扫描(红线)和回扫扫描(蓝线)，(b)轨迹和回扫扫描过程中尖端扫描相对于样品的方向，(c)轨迹和回扫扫描过程之间反馈控制误差的差异
几乎沿着Y轴定向的肌动蛋白丝的误差图像(顶部)和误差分布图(底部)，(d，e)在轨迹(d)和回扫(e)扫描过程中，样品施加在悬臂上的横向和垂直力产生的扭矩方向的差异，(f，g)在OTI (f)和ORI (g)模式中以10 fps捕获的肌动蛋白丝的高速原子力显微镜图像
在ORI模式中，肌动蛋白丝迅速断裂
学分:金泽大学 高速原子力显微镜是一种成像技术，可用于可视化生物过程，例如蛋白质的活性
如今，典型的高速原子力显微镜帧速率高达每秒12帧
然而，为了提高该方法的性能，使其能够应用于不断扩大的生物样本范围，需要更好的视频速率
此外，更快的记录时间意味着样品和探针(扫描样品表面的尖端)之间的相互作用更少，使得成像过程更少侵入
现在，金泽大学纳米生命科学研究所的福田真夫和安藤忠雄已经开发出一种替代的高速原子力显微镜方法，将帧速率提高到每秒30帧
原子力显微镜图像是通过在样品表面正上方横向移动尖端而生成的
在此xy扫描运动中，尖端在垂直于xy平面(z坐标)的方向上的位置将遵循样品的高度轮廓
然后尖端z坐标的变化产生高度图——样品的图像
福田和安藤在所谓的调幅模式下研究高速原子力显微镜
然后使尖端以设定的振幅振荡
扫描表面时，由于样品结构的高度变化，振幅会发生变化
为了回到原始振幅，需要对尖端-样品距离进行校正
需要多大的校正与样品的表面拓扑结构有关，并由设置的所谓反馈控制误差决定
科学家们注意到，当尖端向相反方向移动时，反馈控制误差是不同的，这被称为追踪和缩回
这种差异最终是由于当尖端被“拉”(追踪)和被“推”(缩回)时，不同的物理力在起作用
在回扫扫描期间，DC偏移信号；0)加到幅度信号(A)上
反馈控制的操作就像探针与样品紧密接触一样，因此样品台从尖端移开
(2)OTI模式下的x光扫描仪驱动信号(上图)、加到真实振幅信号上的DC偏移信号(中图)和x光扫描仪位移(下图)
学分:金泽大学 福田康夫和安藤忠雄基于他们对追踪和追溯过程的物理学的见解，开发了一种绕过追溯的成像机制
这需要在控制算法中适当考虑
研究人员在肌动蛋白细丝样本上测试了他们的唯一踪迹成像模式
(肌动蛋白是细胞中非常常见的蛋白质
)成像不仅更快，而且侵入性更小——细丝断裂的频率更低
他们还记录了聚合过程(通过蛋白质相互作用)；同样，与标准的原子力显微镜追踪-追溯操作相比，该方法被发现更快且更少干扰
科学家们相信，他们的“简单而高效的方法将很快安装在现有的和即将到来的高速原子力显微镜系统中，并将改进生物物理学和其他领域的高速原子力显微镜成像研究的广泛范围
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