納米傅里葉紅外光譜儀Nano-FTIR

------具有20nm空間分辨率的納米級紅外光譜儀

現(xiàn)代化學(xué)的一大科研難題是如何實(shí)現(xiàn)在納米尺度下對材料進(jìn)行無損化學(xué)成分鑒定?，F(xiàn)有的一些高分辨成像技術(shù)，如電鏡或掃描探針顯微鏡等，在一定程度上可以有限的解決這一問題，但是這些技術(shù)本身的化學(xué)敏感度太低，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化學(xué)納米分析的要求。而另一方面，紅外光譜具有很高的化學(xué)敏感度，但是其空間分辨率卻由于受到二分之一波長的衍射極限限制，只能達(dá)到微米級別，因此也無法進(jìn)行納米級別的化學(xué)鑒定。

Neaspec公司的Nano-FTIR技術(shù)

現(xiàn)在Neaspec公司利用其*的散射型近場光學(xué)技術(shù)發(fā)展出來的nano-FTIR-納米傅里葉紅外光譜技術(shù)，使得納米尺度化學(xué)鑒定和成像成為可能。這一技術(shù)綜合了原子力顯微鏡的高空間分辨率，和傅里葉紅外光譜的高化學(xué)敏感度，因此可以在納米尺度下實(shí)現(xiàn)對幾乎所有材料的化學(xué)分辨?，F(xiàn)代化學(xué)分析的新時代從此開始。

Neaspec公司的散射型近場技術(shù)通過干涉性探測針尖掃描樣品表面時的反向散射光，同時得到近場信號的光強(qiáng)和相位信號。當(dāng)使用寬波紅外激光照射AFM針尖時，即可獲得針尖下方10nm區(qū)域內(nèi)的紅外光譜，即nano-FTIR.

圖一: nano-FTIR工作原理. 將一束寬帶中紅外激光耦合進(jìn)入近場顯微鏡（NeaSNOM），對AFM針尖進(jìn)行照明， 通過一套包含分束器、參考鏡和探測器在內(nèi)的傅里葉變換光譜儀對反向散射光分析，獲得nano-FTIR光譜。

在不使用任何模型矯正的條件下，nano-FTIR獲得的近場吸收光譜所體現(xiàn)的分子指紋特征與使用傳統(tǒng)FTIR光譜儀獲得的分子指紋特征吻合度*（見圖2），這在基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用方面都具有重要意義，因?yàn)檠芯空呖梢詫ano-FTIR光譜與已經(jīng)廣泛建立的傳統(tǒng)FTIR光譜數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從而實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的進(jìn)行納米尺度下的材料化學(xué)分析。對化學(xué)成分的高敏感度與超高的空間分辨率的結(jié)合，使得nano-FTIR成為納米分析的*工具。

應(yīng)用案例

圖 3: 使用nano-FTIR對納米尺度污染物的化學(xué)鑒定。AFM表面形貌圖像 (左), 在Si片基體（暗色區(qū)域Ｂ）與PMMA薄膜（Ａ）之間可以觀察到一個小的污染物。機(jī)械相位圖像中（中），對比度變化證明該污染物的是有別于基體和薄膜的其他物質(zhì)。將點(diǎn)Ａ和Ｂ的nano-FTIR 吸收光譜（右），與標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜數(shù)據(jù)庫對比， 獲得各部分物質(zhì)的化學(xué)成分信息. 每條譜線的采集時間為7min, 光譜分辨率為13 cm-1.
Further Reading:
"Nano-FTIR absorption spectroscopy of molecular fingerprints at 20 nm spatial resolution.,”,
F. Huth, A. Govyadinov, S. Amarie, W. Nuansing, F. Keilmann, R. Hillenbrand,
Nanoletters 12, p. 3973 (2012)

• 反射式 AFM-針尖照明
• 高性能近場光譜顯微優(yōu)化的探測模塊
• 保護(hù)的無背景探測技術(shù)
• 基于優(yōu)化的傅里葉變換光譜儀
• 采集速率： Up to 3 spectra /s

• 標(biāo)準(zhǔn)光譜分辨率: 6.4/cm
• 可升級光譜分辨率：3.0/cm
• 適合探測區(qū)間：可見，紅外(0.5 – 20 µm)
• 包括可更換分束器基座
• 適用于同步輻射紅外光源 NEW!!!

南京大學(xué)

中山大學(xué)

首都師范大學(xué)

蘇州大學(xué)

University of San Diego，USA

University of Southampton, UK

CIC nanoGUNE San Sebastion, Spain

LBNL Berkeley, USA

Fraunhofer Institut ILT Aachen, Germany

Max-Planck-Institut of Quantum Optics, Garching, Germany

University of Bristol, UK

RWTH Aachen, Germany

California State University Long Beach, USA……

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