1. 研究目的与意义（文献综述）

光纤探针是一种端面处理技术，利用探针可以扫描物体的表面微小信息，在生物学，材料科学，信息科学等方面有广泛的应用。实验室制备光纤探针的方法有熔拉法、化学腐蚀法、熔拉腐蚀法、激光消融法等。在这些方法中以化学腐蚀法方法成本较低，操作简单，光纤探针的锥角和尖端比较容易控制，传输效率也高。化学腐蚀法又包括turner法、管蚀法、选择性腐蚀法，其中以turner法应用最早，至今仍然被广泛应用于制备光纤探针。

近代光学显微镜是一个不断进步发展的过程。德国物理学家阿贝用衍射理论预言了分辨率极限的存在，远处的物体通过光学系统所成的像实际上是一个衍射光斑。为了提高分辨率可以选择更短的波长，增大物方折射率或是增大显微镜孔径角。1928年，英国的辛格提出新型显微镜的构想：用小于半波长的微小探测器扫描物体表面，预测可以达到的分辨率极限为0.01um甚至更低，由于当时的工艺条件不能制造出亚波长小孔，这一思想未能实现。 到了1950年，moon通过一个针孔扫描得到了物体的显微图像，60年代激光的发明解决了辛格提出的构想所需要强光源的困难，但还有其他的困难没有解决，但是他们利用装置突破了2/5波长的衍射分辨极限。1981年ibm的binnig等人发明了扫描隧道显微镜，由此而促进了各类扫描探针技术的发展，这也慢慢使纳米级扫描技术走向成熟。1986年美国的康奈尔大学的a.harootanian等人用玻璃中空微导管探针是改进探针性能的一大步，得到了150nm的分辨率，研制出了一种新的光纤探针，利用剪切力来反馈控制，更有效的解决了监控和控制针尖样品表面之间的距离到纳米级的问题。到了1993年便出现了商用化的近代光学显微镜，可以观察到18nm的棒状烟草病毒图像。

近年来我国已经有几个研究所开展了光镊技术的研究，中国科技大学最早研究光镊在微生物方面的应用，实现了对微生物细胞的捕捉和操控。不过光镊技术在国内应用方面还是很窄，涉及方面太少，没有创新性的研究成果。2002年在支持的重大基金项目中把光镊技术申请列入重点研究内容，此后有关的光镊技术也得到了各方面的重视，相应的研究内容得到了863,973等国家计划的支持，中科院成立的纳米中心将光镊技术列入其中。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：研究主要以单模光纤为材料，将单模阶跃光纤置于一定浓度的hf酸腐蚀液中制备出高质量的光纤探针。

目标：将制得的光纤探针捕捉和操控酵母细胞。

拟采用的技术方案及措施：采用turner法制备光纤探针时将单模光纤剥去包层，用无水乙醇洗干净置于上层覆盖有保护液的hf腐蚀液中，腐蚀液与保护液接触的地方沿光纤轴线方向上升，可以观察到一个弯曲的月牙面，弯月面随着光纤直径缩小而下降最终形成锥角。实验过程中重复操作，研究讨论腐蚀时间以及不同的封闭液，腐蚀液浓度对所制备的光纤的一次、二次锥角以及表面平滑度的影响。对酵母菌细胞的捕获过程是用显微镜的载物台将样品移入视野中，调节好插入光纤针的角度使之与样品处于同一平面，将光纤针移近样品并调节光功率即可观察到酵母细胞，并测量不同功率下制备的光纤探针对酵母细胞的捕获能力，捕获成功后样品将不随载物台移动。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的背景知识（光纤探针的制备方法，光镊技术）。确定技术方案，完成开题报告。

第4-6周：制备光纤探针，研究腐蚀时间和不同的封闭液对制得的探针锥角及平滑度的影响。

第7-8周：利用制得的光纤探针测量不同捕获功率下对酵母细胞的捕获能力。

4. 参考文献（12篇以上）

1.杨修文，光纤探针的研制[d]，武汉：华中师范大学，2006.

2.刘志海，单光纤光镊技术研究[d]，哈尔滨：哈尔滨工程大学，2007.

3.任宏亮，纳米光纤探针的研制及应用[d],郑州：郑州大学，2004.