德国neaspec 纳米傅里叶红外光谱仪nano-FTIR

---具有10nm空间分辨率的纳米级红外光谱仪

产品简介：

neaspec公司的nano-FTIR技术

现代化学的一大科研难题是如何实现在纳米尺度下对材料进行无损化学成分鉴定。现有的一些高分辨成像技术，如电镜或扫描探针显微镜等，在一定程度上可以有限的解决这一问题，但是这些技术本身的化学敏感度太低，已经无法满足现代化学纳米分析的要求。而另一方面，红外光谱具有很高的化学敏感度，但是其空间分辨率却由于受到二分之一波长的衍射极限限制，只能达到微米级别，因此也无法进行纳米级别的化学鉴定。

近期neaspec公司利用其的散射型近场光学技术发展出来的nano-FTIR纳米傅里叶红外光谱技术，使得纳米尺度化学鉴定和成像成为可能。这一技术综合了原子力显微镜的高空间分辨率，和傅里叶红外光谱的高化学敏感度，因此可以在纳米尺度下实现对几乎所有材料的化学分辨。因而，现代化学分析的纳米新时代从此开始。

neaspec公司的散射型近场技术通过干涉性探测针尖扫描样品表面时的反向散射光，同时得到近场信号的光强和相位信号。当使用宽波红外激光照射AFM针尖时，即可获得针尖下方10nm区域内的红外光谱，即nano-FTIR.

nano-FTIR 光谱与标准FTIR光谱高度吻合

在不使用任何模型矫正的条件下，nano-FTIR获得的近场吸收光谱所体现的分子指纹特征与使用传统FTIR光谱仪获得的分子指纹特征吻合度（如下图），这在基础研究和实际应用方面都具有重要意义，因为研究者可以将nano-FTIR光谱与已经广泛建立的传统FTIR光谱数据库中的数据进行对比，从而实现快速准确的进行纳米尺度下的材料化学分析。对化学成分的高敏感度与超高的空间分辨率的结合，使得nano-FTIR成为纳米分析的工具。

主要技术参数配置：

。反射式 AFM-针尖照明
。标准光谱分辨率: 6.4/cm-1
。保护的无背景探测技术
。基于优化的傅里叶变换光谱仪
。采集速率： Up to 3 spectra /s

。高性能近场光谱显微优化的探测模块

。可升级光谱分辨率：3.2/cm-1

。适合探测区间：可见，红外(0.5 – 20 µm)

。包括可更换分束器基座

。适用于同步辐射红外光源 NEW!!!

■ 纳米尺度污染物的化学鉴定

nano-FTIR傅里叶红外光谱仪可以应用到对纳米尺度样品污染物的化学鉴定上。下图显示的Si表面覆盖PMMA薄膜的横截面AFM成像图，其中AFM相位图显示在Si片和PMMA薄膜的界面存在一个100nm尺寸的污染物，但是其化学成分无法从该图像中判断。而使用nano-FTIR在污染物中心获得的红外光谱清晰的揭示出了污染物的化学成分。通过对nano-FTIR获得的吸收谱线与标准FTIR数据库中谱线进行比对，可以确定污染物为PDMS颗粒。

nano-FTIR对纳米尺度污染物的化学鉴定

AFM表面形貌图像 (左), 在Si片基体（暗色区域Ｂ）与PMMA薄膜（Ａ）之间可以观察到一个小的污染物。机械相位图像中（中），对比度变化证明该污染物的是有别于基体和薄膜的其他物质。将点Ａ和Ｂ的nano-FTIR 吸收光谱（右），与标准红外光谱数据库对比， 获得各部分物质的化学成分信息. 每条谱线的采集时间为7min, 光谱分辨率为13 cm-1. （"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)）

■ 二维材料氮化硼晶体中声子极化激元的研究

范得瓦尔斯晶体是由层与层之间微弱的范德华力的相互作用构成的薄层晶体，类似石墨块中的石墨烯单原子层。这类晶体具有超导、铁磁性、发光性等等特殊性质。

S.Dai等人利用Neaspec公司的纳米傅里叶红外光谱系统(Nano-FTIR)研究了不同厚度的薄 层氮化硼晶体中的声子极化激元（一种光子与光学声子的耦合作用）。结果表明，极化波的传播现象存在于氮化硼晶体表面，而且极化波的波长随着氮化硼晶体的厚度变化而变化。分析结果还可以得到表面声子极化激元色散特性关系。这些实验数据可以很好的与理论模型相吻合。与石墨烯相比，氮化硼晶体的损失因子要小很多，所以氮化硼晶体中表面声子波传播距离相对较大。

■ 锂电池充放电过程中的相位分布情况

I. T.Lucas等人利用Neaspec公司的纳米傅里叶变换红外光谱技术(nano-FTIR)对磷酸铁锂在锂电池的充放电过程中的相位分布进行了具体的研究。根据对不同充放电阶段的正极材料红外吸收光谱的研究，实验结果直接证明，充放电的中间过程部分脱锂的正极材料同时存在磷酸铁锂与磷酸铁两种相位。通过建立三维层析成像的模型建立与分析，由磷酸铁组成的外壳包围由磷酸铁锂组成的核心的“外壳-核心结构”模型解释该实验所得结果。分析表明在脱锂的过程中，核心部分的磷酸铁锂慢慢的变小直至最终消失。