人類探索的腳步從未停止。為了看得更細(xì)，看得更清。列文虎克發(fā)明了顯微鏡，成為人類利用工具觀察世界的肇始。
從此，光學(xué)成為顯微鏡的支配性規(guī)律。自十七世紀(jì)到二十世紀(jì)初，光學(xué)顯微鏡完成了幾乎所有類型的研發(fā)、設(shè)計(jì)和定型。但因?yàn)檠苌涞陌l(fā)現(xiàn)，似乎提高觀察的分辨率只有改進(jìn)光源這一種路徑。激光的發(fā)明成為光學(xué)顯微鏡在分辨率上的努力。
十九世紀(jì)初電子的發(fā)現(xiàn)，以及微觀粒子的波粒二象性特性的揭示，成為了電子顯微鏡的基礎(chǔ)。但是電子顯微鏡實(shí)際上可以看做光學(xué)顯微鏡在量子力學(xué)下的延伸。用加速電子束替代了傳統(tǒng)光源，用磁透鏡/靜電透鏡代替了透明介質(zhì)透鏡，可是幾乎所有的理論結(jié)構(gòu)都與光學(xué)顯微鏡一致。二十世紀(jì)三十年代電子顯微鏡被發(fā)明至今，其分辨率被提高到亞納米級(jí)別，距離原子級(jí)分辨似乎只有一步之遙。
但是自然界被物理鐵律支配，這一步似乎近在咫尺，但卻云崖天隔。二十一世紀(jì)的電子顯微鏡已經(jīng)進(jìn)入了和二十世紀(jì)光學(xué)顯微鏡同樣的境地，只能在不斷改進(jìn)各部件的精度中一絲一毫地改進(jìn)圖像，但無(wú)法跨越的鴻溝。
量子力學(xué)成為了新一代顯微鏡的理論基礎(chǔ)。1981年，隧道掃描顯微鏡被發(fā)明，一種全新的顯微鏡橫空出世。它不同于光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡，完全擺脫了對(duì)檢測(cè)介質(zhì)的依賴，以微粒間的作用（電、力）為檢測(cè)信號(hào)，一舉突破了原子級(jí)別的分辨率。隨后在1985年被發(fā)明的原子力顯微鏡，更是將適用對(duì)象從金屬和半導(dǎo)體拓展到所有的固體。
這是一種全新的顯微方法和工具，從二十世紀(jì)八十年代末到九十年代初，全球各主要科技強(qiáng)國(guó)紛紛開(kāi)展了掃描探針顯微鏡的研發(fā)。
也正是在這個(gè)時(shí)期，島津開(kāi)始涉足該領(lǐng)域。1991年，基于真空環(huán)境的隧道掃描顯微鏡AIS-900面世。
相對(duì)于在大氣環(huán)境下的隧道掃描顯微鏡，真空環(huán)境是其工作環(huán)境更為簡(jiǎn)單，圖像分辨率和清晰程度都更高，工作也更穩(wěn)定。
雖然真空環(huán)境帶來(lái)了分辨率的提高，但是同時(shí)也限制了樣品的測(cè)試和操作的便利性。為此，1993年，島津開(kāi)發(fā)了兼容多種環(huán)境的WET-901，同時(shí)可以滿足對(duì)大氣環(huán)境、真空環(huán)境、特殊氣氛、液體環(huán)境、電化學(xué)環(huán)境等不同要求。WET-901和隨后的WET-9400代表著島津敏銳地意識(shí)到，隨著原子力顯微鏡的不斷完善，微區(qū)觀測(cè)技術(shù)必然會(huì)對(duì)原位分析產(chǎn)生重要的影響。因此，島津持續(xù)不斷地改進(jìn)環(huán)境控制艙，應(yīng)對(duì)不同時(shí)期科研領(lǐng)域的需求。
緊接著在1995年，島津推出了成功的SPM-9500系列。二十世紀(jì)九十年代中后期是原子力顯微鏡大發(fā)展的時(shí)期，各種掃描模式從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱谩?995年2001年，島津SPM-9500系列也歷經(jīng)SPM-9500、SPM-9500J、SPM-9500J2、SPM-9500J3四個(gè)型號(hào)，不斷吸收新的功能模式。
隨后的SPM-9600（2005年）、SPM-9700（2010年）、SPM-9700HT（2016年）基本都延續(xù)了SPM-9500的基本結(jié)構(gòu)，通過(guò)不斷改進(jìn)控制器，提高分辨率，增加新功能，改善操作性。
在這個(gè)時(shí)期，商用原子力顯微鏡陷入了一個(gè)發(fā)展瓶頸，功能模式固化，應(yīng)用領(lǐng)域受限，每個(gè)廠家都在不同的方向上嘗試新的突破。有的廠商開(kāi)始匹配半導(dǎo)體工業(yè)的需求，有的則在生命科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)。
島津也在思考什么才是原子力顯微鏡的發(fā)展根本？
不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中。經(jīng)過(guò)大量的思考和嘗試，一切回歸本源——分辨率。只有分辨率才是顯微鏡核心的技術(shù)指標(biāo)。于是在2014年推出了調(diào)頻型原子顯微鏡SPM-8000FM并在2017年升級(jí)為SPM-8100FM。該系列核心的技術(shù)是調(diào)頻控制探針，利用頻率對(duì)作用力的分辨率和反饋速度遠(yuǎn)高于振幅的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了在大氣和液體環(huán)境中原子/分子級(jí)的分辨率。
利用調(diào)頻模式對(duì)作用力的高分辨檢測(cè)能力，還成功地將原子力顯微鏡的應(yīng)用從固體表面觀察拓展到固液界面的水合化和溶劑化作用。這項(xiàng)技術(shù)有助于電池和摩擦學(xué)等領(lǐng)域的前沿研究。
近十年，隨著原子力顯微鏡對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，新的技術(shù)和新的需求也在不斷涌現(xiàn)。
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