納米傅里葉紅外光譜儀Nano-FTIR

                             ------具有10nm空間分辨率的納米級(jí)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(duì)材料進(jìn)行無(wú)損化學(xué)成分鑒定。現(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(wèn)題，但是這些技術(shù)本身的化學(xué)敏感度太低，已經(jīng)無(wú)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(zhǎng)的衍射極限限制，只能達(dá)到微米級(jí)別，因此也無(wú)法進(jìn)行納米級(jí)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(chǎng)光學(xué)技術(shù)發(fā)展出來(lái)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(duì)幾乎所有材料的化學(xué)分辨。現(xiàn)代化學(xué)分析的新時(shí)代從此開(kāi)始。

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

散射型近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡技術(shù)視頻介紹：

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(chǎng)顯微鏡（NeaSNOM），對(duì)AFM針尖進(jìn)行照明， 通過(guò)一套包含分束器、參考鏡和探測(cè)器在內(nèi)的傅里葉變換光譜儀對(duì)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(chǎng)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(jiàn)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(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)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(duì)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(duì)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(gè)小的污染物。機(jī)械相位圖像中（中），對(duì)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(kù)對(duì)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(shí)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)

 Nano-FTIR產(chǎn)品中文手冊(cè)（點(diǎn)擊圖片下載）

• ● 應(yīng)用案例2 以nano-FTIR對(duì)生物材料中礦物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)成像
• ● 應(yīng)用案例3 利用納米紅外光譜對(duì)單根蛋白質(zhì)復(fù)合物進(jìn)行的結(jié)構(gòu)分析和成像
• ● 應(yīng)用案例4 納米超快傅里葉變換太赫茲光譜對(duì)于納米線的研究
• ● 應(yīng)用案例5 納米傅里葉變換紅外光譜揭示有機(jī)半導(dǎo)體薄膜中的亞微米共存相
• ● 應(yīng)用案例6 對(duì)二維材料氮化硼晶體中聲子極化激元的研究
• ● 應(yīng)用案例7 納米傅里葉變換紅外光譜對(duì)外太空礦物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)分析
• ● 應(yīng)用案例8 基于同步輻射光源的納米傅里葉變換紅外光譜分析半導(dǎo)體材料
• ● 應(yīng)用案例9 納米傅里葉變換紅外光譜研究鋰電池充放電過(guò)程中的相位分布情況

·                     反射式 AFM-針尖照明

·                     高性能近場(chǎng)光譜顯微優(yōu)化的探測(cè)模塊

·                     保護(hù)的無(wú)背景探測(cè)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(jí)光譜分辨率：3.0/cm

·                     適合探測(cè)區(qū)間：可見(jiàn)，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!!!

"The neaSNOM microscope with it’s imaging and nano-FTIR mode is the most useful research instrument in years, bringing genuinely new insights."

Prof. Dmitri Basov

美國(guó) 加州大學(xué)

University of California San Diego

Department of Physics

La Jolla, USA

"We were looking for a flexible research tool capable of characterizing our energy storage materials at the nanoscale. neaSNOM proofed to be the system with the highest spatial resolution in infrared imaging and spectroscopy and brings us substantial new insights for our research”

Dr. Jaroslaw Syzdek

美國(guó) 勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室

Lawrence Berkeley National Laboratory

Environmental Energy Technologies Division

Berkeley, USA

"The neaSNOM microscope boosted my research in plasmonic properties of noble metal nanocrystals, optical resonances of dielectric nanostructures, and plasmon polaritons of graphene-like two dimensional nanomaterials."

陳煥君 教授

中國(guó) 中山大學(xué)

Sun Yat-sen University

China

"As a near-field expert I was quickly convinced that neaSNOM is the only optical AFM microscope compley satisfying the needs of demanding near-field experiments. It’s the best comercially available technology and in addition really easy to use."

Prof. Thomas Taubner

德國(guó) 亞琛工業(yè)大學(xué)

RWTH Aachen

Metamaterials & Nano-Optics

Aachen, Germany

"As a newcomer to the near-field optics I am very grateful for the prompt and competent support provided by neaspec’s experts."

Dr. Edward Yoxall

英國(guó) 帝國(guó)理工大學(xué)

Imperial College London

Department of Physics

London, United Kingdom

"After many years of research and development in near-field microscopy, we finally made our dream come true to perform infrared imaging & spectroscopy at the nanoscale. With neaSNOM we can additionally realize Raman, fluorescence and non-linear nano-spectroscopy."

Prof. Rainer Hillenbrand

西班牙 納米科學(xué)協(xié)同研究中心

CIC nanoGUNE Research Center

Co-Founder and Scientific Advisor

San Sebastian, Spain

"A unique advantage of the neaSNOM microscope is that it can be applied to many fields of scientific research such as Chemistry, Semiconductor Technology, Polymer Science and even Life-Science."

Dr. Fritz Keilmann

德國(guó) 慕尼黑大學(xué)

Ludwig-Maximilians Universität München
Co-Founder and Scientific-Advisor
Munich, Germany

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……