近期，浙江大学计算机辅助设计与图形系统全国重点实验室鲍虎军和章国锋教授团队与浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室陈远流教授团队合作，通过多学科交叉研究，实现了一种基于原子力显微镜的微纳尺度下三维重建方法，该最新成果以“Multi-view neural 3D reconstruction of micro- and nanostructures with atomic force microscopy”为题发表在Nature工程领域子刊《Communications Engineering》期刊，计算机辅助设计与图形系统全国重点实验室博士生陈硕为第一作者，其导师章国锋教授为共同通讯作者。日前，该研究成果被选入Nature子刊《Nature Reviews Materials》期刊（影响因子79.8）的研究亮点（Research Highlight），以“Combining computer vision and atomic force microscopy for 3D reconstruction”为题进行了报道，充分肯定了该研究工作的价值。
图1 Nature Reviews Materials研究亮点
纳米尺度下的三维结构与样品性质紧密相关，在众多研究领域中至关重要。原子力显微镜（AFM）是一种多功能、非破坏性的微纳尺度形貌测量工具，通过探针扫描样品得到纳米级分辨率的形貌图像。而传统AFM扫描结果得到的几何信息并不完整，同时还包含形貌伪影，因此难以准确重建复杂三维结构。现有的改进方法需要修改AFM硬件设计或者是使用特殊形状的探针，但由于其复杂性和较高的实现成本难以被广泛使用。相比之下，该研究提出的方法只需要传统的商用AFM和标准形状的探针。在实验过程中，该方法能有效重建一系列复杂微纳结构，包括双光子光刻技术构造的微结构、聚甲基丙烯酸甲酯纳米球、ZIF-67纳米晶体颗粒。相比传统AFM扫描结果和扫描电子显微镜的2D图片，该方法生成的三维模型能更精准地展示出微纳样品的几何细节。该方法相关代码和使用教程也已开源。该研究成果展现了计算机三维视觉技术在纳米尺度下的应用潜力，为纳米领域研究提供了一种经济有效的复杂微纳三维结构分析工具。
图2 微纳结构三维重建效果（论文部分结果）
Research Highlight链接：
https://www.nature.com/articles/s41578-024-00733-7
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s44172-024-00270-9
代码链接：
https://github.com/zju3dv/MVN-AFM
