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扫描探针显微镜(SPM)是纳米科技领域最为关键的发明之一，是一种表面分析仪器，它能够利用尖锐的针尖对样本进行物理光栅扫描，可以在原子或纳米级分辨率下通过真实空间直接检测各种信号，从而深入了解样品的结构、电子、振动、光学、磁性、(生物)化学和机械性能。
SPM主要包括原子力显微镜、静电力显微镜、磁力显微镜、扫描离子电导显微镜、扫描电化学显微镜等，是综合运用光电子技术、激光技术、微弱信号检测技术、精密机械设计和加工、自动控制技术、数字信号处理技术、应用光学技术、计算机高速采集和控制及高分辨图形处理技术等现代科技成果的光、机、电一体化的高科技产品，可应用于物理学、化学、材料科学和生物学等多个领域，改变了人类对物质的研究范式和基础认知。
由于技术与经验的限制，我国的高端SPM一直受制于国外。近日，北京大学物理学院发布消息称，该院江颖教授课题组与刘开辉教授课题组合作研发了一台qPlus型光耦合扫描探针显微镜，该显微镜性能达到国际最好水平，其中原子力传感器振幅噪音和品质因子国际领先。
研究人员成功研发出了一套具有自主知识产权的基于qPlus传感器的扫描探针技术该技术通过探测极其微弱的高阶静电力，刷新了扫描探针显微镜的空间分辨率，国际上首次实现了水分子中氢原子的直接成像，将水的微观实验研究带入一个全新的时代。
在技术突破的基础上，研究人员成功搭建了成功搭建了一台qPlus型光耦合扫描探针显微镜商业化样机(专利：一种基于qPlus的光耦合扫描探针显微镜；专利号：202121333378.5)。
据了解，该设备兼容超高真空和低温(液氦)环境，各项指标达到国际最好水平——电路噪音背底低至5 fA/Hz1/2，针尖高度振动噪音峰小于200 fm/Hz1/2，热漂移小于0.1 pm/min。同时，该设备的qPlus传感器的背底振幅噪音(~2 pm)和品质因数(最高140000)也达到国际领先水平。此外，设备的扫描探头上直接集成了可驱动光学透镜的三维纳米定位器(专利：一种透镜三维移动装置；专利号：202120697032.7)，大幅提升了光激发与光收集效率，避免了激光聚焦光斑的微抖动问题，使得设备兼备优越的光学兼容性，能够是研究多种分子和材料体系的结构、化学成分及动力学行为的理想工具。
据悉，近日北京大学与国内仪器公司就上述两种相关实用专利签订了转让合同，如果该设备成功产业化，将有望打破SPM长期被国外垄断的局面，实现高端扫描探针显微镜的国产替代。
资讯来源：北京大学物理学院、百度百科