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納米紅外光譜系統(tǒng)（nanoIR系列）是美國Anasys儀器公司于2010年研發(fā)的基于原子力顯微鏡（AFM）的材料表征工具。其采用獨有**的光熱誘導(dǎo)共振技術(shù)（PTIR,，也稱AFM-IR）,，使紅外光譜的空間分辨率突破了光學(xué)衍射極限,，提高至10納米級別。在得到微區(qū)形貌,，表面物理性能的基礎(chǔ)上,，進一步幫助研究人員全面解析樣品表面納米尺度的化學(xué)信息。

Anasys開創(chuàng)了納米紅外化學(xué)解析的新領(lǐng)域,，由于超高空間分辨率的紅外光譜采集和化學(xué)成分成像,，被公認(rèn)為近十來年光譜領(lǐng)域**的技術(shù)進步。該技術(shù)曾榮獲2010年度美國R&D100大獎,。2016年Anasys發(fā)布了**一代產(chǎn)品nanoIR2-FS,，在廣受歡迎的第二代納米紅外光譜系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)快速掃描功能，光譜采集速度<3s>

快速掃描納米紅外光譜(nanoIR2-FS)

—納米尺度紅外光譜解決方案

NanoIR系列包含有一個原子力顯微鏡用于探測形貌及成像,，除此之外,，采用一個可調(diào)脈沖激光源照射樣品，利用AFM針尖在納米尺度下探測輻射吸收,，獲得納米尺度紅外光譜,，特定波長下的掃描成像圖為用戶提供超高分辨率的組分分布。

NanoIR應(yīng)用廣泛,，如聚合物共混物,、薄至單層的薄膜、界面和表面,、電紡纖維,、細胞、細菌,、淀粉質(zhì)物質(zhì),、半導(dǎo)體表面有機污染物等。

主要特點：

• 消除分析化學(xué)研究人員的擔(dān)憂--與FTIR光譜完全吻合,，沒有吸收峰的任何偏移

• 基于**保護的脈沖共振增強技術(shù)：實現(xiàn)單分子層超薄樣品化學(xué)分析

• **技術(shù)實現(xiàn)智能的光路優(yōu)化調(diào)整,，無需擔(dān)心光路偏差拖延你的實驗進度

• *準(zhǔn)確的定性微區(qū)化學(xué)表征，得到美國國家標(biāo)準(zhǔn)局NIST,， 橡樹嶺國家實驗室等美國權(quán)威機構(gòu)的認(rèn)可

• 簡單易用的操作,，被三十多位企業(yè)用戶和近百位學(xué)術(shù)界所選擇

• 基于DI傳承的多功能AFM實現(xiàn)納米熱學(xué)，力學(xué),，電學(xué)和磁學(xué)測量：

• 納米熱分析模塊（nanoTA,， SThM）

• 洛侖茲接觸共振模塊（LCR）

• 導(dǎo)電原子力顯微鏡鏡（CAFM）

• 開爾文電勢顯微鏡（KPFM）

• 磁力顯微鏡（MFM）

• 靜電力顯微鏡（EFM）

AFM-IR技術(shù):

圖1 工作原理

nanoIR2-FS使用連續(xù)可調(diào)脈沖紅外光源從側(cè)面照射樣品。樣品吸收特定波長的輻射波,，產(chǎn)生熱量引發(fā)樣品快速熱膨脹,，從而使AFM微懸臂產(chǎn)生共振震蕩。震蕩波以鈴流的形式衰減,。用傅里葉變換對鈴流信號進行分析,，獲得振動的振幅和頻率,。通過建立微懸臂的振幅與光源波長的關(guān)系可得到局部吸收光譜(見圖1)。AFM-IR光譜與傳統(tǒng)FTIR光譜高度吻合,，可使用傳統(tǒng)的FTIR數(shù)據(jù)庫進行分析（見圖2）,。

圖2 聚苯乙烯的nanoIR譜圖與FTIR譜圖的對比

典型應(yīng)用案例：

金基底上自組裝的PEG單分子層的納米化學(xué)研究

圖3左上圖為AFM形貌圖，右上圖為在1340cm-1下的紅外吸收化學(xué)成像,，可觀察到幾十納米分辨率的化學(xué)組分分布,。 下圖為AFM-IR光譜。

圖3 金基底上自組裝的PEG單分子層的納米化學(xué)研究

高分子共混物的化學(xué)組分研究

利用納米紅外AFM-IR對高抗沖聚丙烯共聚物（HIPP）三種不同微區(qū)組分進行成分鑒定和定量分析,，1378cm-1處紅外成像 （圖4 c）顯示橡膠粒子的硬核區(qū)域具有更強的紅外吸收,，表明其主要成分是聚丙烯，這是**次獲得聚丙烯是一些HIPP體系中橡膠粒子硬核的主要成分的直接證據(jù),。利用AFM-IR光譜和FTIR光譜的高度一致性,，使用常規(guī)FTIR用標(biāo)準(zhǔn)的乙丙共聚、共混標(biāo)樣制作工作曲線,，利用AFM-IR光譜對三種不同微區(qū)的組分進行定量分析,。

Analysis of Nanodomain Composition in High-Impact Polypropylene by Atomic Force Microscopy-Infrared. Anal. Chem. 2016， 88,， 4926?4930

圖4高抗沖聚丙烯共聚物（HIPP）三種不同微區(qū)組分的研究

a HIPP結(jié)構(gòu)示意圖,，b AFM形貌圖， c 1378cm-1處紅外成像,， d 三個不同微區(qū)的AFM-IR光譜， e 利用FTIR制作定量分析的工作曲線,， f 利用AFM-IR光譜和e工作曲線計算得到三個微區(qū)PE的含量