红外近场显微镜

项目编号：CLF0123GZ00ZC63项目名称：华南理工大学纳米红外光谱及近场光学显微镜预算金额：620.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：620.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价万元（人民币）1纳米红外光谱及近场光学显微镜一套纳米红外光谱及近场光学显微镜主要用于对样品表面形貌、纳米力学、纳米热学、以及微纳米尺度的化学成分分布进行表征，可获得微纳米材料的红外吸收光谱，并且可以得到微纳米尺度上的化学成分分布图。620经政府采购管理部门同意，本项目（纳米红外光谱及近场光学显微镜设备）允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品，具体详见采购需求。本项目采购标的所属行业为：工业合同履行期限：国内供货：在合同签订后（30）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；境外供货（可办理免税）：收到信用证后（300）天内。本项目( 不接受 )联合体投标。对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名称：华南理工大学地址：广州市天河区五山路381号联系方式：文老师 020-871129622.采购代理机构信息名称：采联国际招标采购集团有限公司地址：广州市环市东路472号粤海大厦7、23楼联系方式：陈女士 020-87651688转分机132或1303.项目联系方式项目联系人：陈女士电话：020-87651688转分机132或130

一、项目基本情况1.项目编号：CLF0123GZ07ZC91项目名称：华南理工大学纳米红外光谱及近场光学显微镜预算金额：620.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：620.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价万元（人民币）1纳米红外光谱及近场光学显微镜一套纳米红外光谱及近场光学显微镜主要用于对样品表面形貌、纳米力学、纳米热学、以及微纳米尺度的化学成分分布进行表征，可获得微纳米材料的红外吸收光谱，并且可以得到微纳米尺度上的化学成分分布图。620经政府采购管理部门同意，本项目（纳米红外光谱及近场光学显微镜设备）允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品，具体详见采购需求。本项目采购标的所属行业为：工业合同履行期限：国内供货：在合同签订后（30）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；境外供货（可办理免税）：收到信用证后（300）天内。本项目( 不接受 )联合体投标。2.项目编号：0809-2341HGG14055项目名称：华南理工大学大型结构疲劳试验机采购项目预算金额：205.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：205.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价万元（人民币）1大型结构疲劳试验机1套具体详见采购需求205.00本项目（大型结构疲劳试验机）只允许采购本国产品，具体详见采购需求。本项目采购标的所属行业为： 工业 交付地点：华南理工大学五山校区。合同履行期限：在合同签订后（210）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用本项目( 不接受 )联合体投标。3.项目编号：GZZJ-ZFG-2023606项目名称：华南理工大学植物活性组分高效制备系统采购项目预算金额：118.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：118.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）最高限价万元（人民币）1植物活性组分高效制备系统1套植物活性组分高效制备系统，可实现对细胞、酵母、细菌、藻类等内溶物进行高效提取，并实时监测内溶物的电导率、溶解氧、pH、温度等多项指标。设备操作便捷，稳定，能够满足食品，生物，医药等多领域研究需求。主要应用于果酒果醋果汁等食品加工；化妆品功能活性提取、活性改性；中药组分预处理等研究。人民币118万元本项目只允许采购本国产品。本项目采购标的所属行业为：工业合同履行期限：在合同签订后（90）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；本项目( 不接受 )联合体投标。4.项目编号：0809-2341HGG14046项目名称：华南理工大学超快瞬态荧光光谱仪（条纹相机）采购项目预算金额：375.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：375.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（台/套）简要技术需求或服务要求最高限价万元（人民币）1超快瞬态荧光光谱仪（条纹相机）1具体详见采购需求375.00 经政府采购管理部门同意，本项目允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品，具体详见采购需求。本项目采购标的所属行业为： 工业 合同履行期限：关境内货物：在合同签订后（40）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；关境外货物：办理免税证明后360天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；质保期：不少于1年。本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2023年09月12日 至 2023年09月19日，每天上午9:00至12:00，下午14:00至17:30。（北京时间，法定节假日除外）地点：采联国际招标采购集团有限公司官网（http://www.chinapsp.cn/）方式：详见本招标公告“六、其他补充事宜”。售价：￥0.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：华南理工大学　　　　　地址：广州市天河区五山路381号　　　　　　　　联系方式：文老师 020-87112962　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：采联国际招标采购集团有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：广州市环市东路472号粤海大厦7、23楼　　　　　　　　　　　　联系方式：陈女士 020-87651688转分机132或130　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：陈女士/张芷华电　话：　　020-87651688转分机132或1304.采购代理机构信息名 称：广东华伦招标有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：广州市广仁路1号广仁大厦7楼　　　　　　　　　　　　联系方式：何工 020-83172166转823（hualunsibu@163.com）　　　　　　　　　　　　5.项目联系方式项目联系人：何工电　话：　　020-83172166-823

英国国家物理实验室（NPL）和曼彻斯特大学建立了新的联合设施——散射扫描近场光学显微镜（s-SNOM）。该设施位于英国曼彻斯特大学，能够在宽温度范围内为产业界提供纳米级、非接触、非破坏性近红外和可见光波长的多功能光电表征。该设施能够提供详细纳米级信息的能力，对于增强或实现依赖于各种低维和纳米工程材料及其光电特性的量子技术至关重要。通过该设施，NPL和曼彻斯特大学将为英国工业界提供纳米光电子学和纳米光子学量子技术方面的战略竞争优势。预计这些技术对于未来十年的数字基础设施、医疗保健、能源和环境以及英国的安全和恢复能力至关重要。

表面声子极化激元(SPhPs)是由红外光和光学声子之间的耦合产生的，被预测有助于沿极性薄膜和纳米线的热传导。然而，迄今为止的实验工作表明SPhPs的贡献非常有限。近日，美国范德比尔特大学Deyu Li教授研究团队通过测量没有覆盖Au金属层和覆盖了Au金属层的3C-SiC纳米线的样品的热导率，成功证实了SPhPs对其热导率大小的影响。由SPhPs的预衰减所引起的热传导增加甚至超过了兰道尔基于玻色-爱因斯坦分布所预测极限的两个数量级。这进一步揭示了SPhPs对材料热导率的显著影响，也打开了通过SPhPs调节固体中的能量传输的大门。文章以《Remarkable heat conduction mediated by non-equilibrium phonon polaritons 》为题，发表于Nature 期刊上。 本文中，研究者通过分辨率优于10 nm的近场光学显微镜对其手中的两类纳米线进行了表征。其中S1为缺陷较小的纳米线，而S2则为层错较多的纳米线。通过对纳米线进行865 cm-1中红外激光的赝外差成像（SNOM），研究者成功获得了两类纳米线的纳米级相位成像。如下图所示，在层错较多的Sample S2中，SPhPs的传播衰减非常迅速。而在结构缺陷较少的S1， 这种衰减则要小得多。Sample S1： Sample S2： 随后，作者通过将德国Neaspec公司的散射式近场光学显微镜（s-SNOM）和纳米傅里叶红外光谱仪Nano-FTIR联用，沿下图图a中的箭头方向对S1采集了610 - 1400 cm-1波数范围内的光谱。这一范围已经包括了3C-SiC纳米线全部的剩余射线谱带。其中对TO 和 LO 频率的较强振幅反馈和这种反馈沿箭头方向的衰减进一步证明了SPhPs在S1中的存在。以上结果表明层错的存在是使其成为SPhPs散射的决定性因素，而这种因素与温度的变化并不相关，进一步证明了在S1中，SPhPs是导致热导率变化的决定性因素。 值得注意的是，为了测量SNOM和Nano-FTIR，两类纳米线都被放置在了300 nm厚的SiO2薄膜基底上，相比单独存在的纳米线，放在SiO2薄膜基底上的两类样品的SPhPs的传播距离都大大减小，而信号衰减速度大幅增加，这对设备采集信号的信噪比和光学成像的空间分辨率都提出了更高的要求。 文中使用的散射式近场光学显微镜（s-SNOM）和纳米傅里叶红外光谱仪Nano-FTIR能够在10 nm的空间分辨率下实现对材料的红外光谱表征，且得到的光谱能与传统FTIR，ATR-IR的红外光谱一一对应。同时，该技术具有无损伤、无需染色标记、快速且适用性广等优点，为本实验的红外及光学成像等研究起到了关键性作用。 neaspec散射式近场光学显微镜（s-SNOM）及纳米傅里叶红外光谱仪Nano-FTIR 综上所述，通过使用Neaspec近场光学显微镜，研究者建立并证明了SPhPs传播和材料热导率变化的关联性。也为将来通过SPhPs调节固体材料的热传导提供了可能性。这种调节可以在很多薄膜材料中抵消尺寸效应并改进固态器件的设计。参考文献：[1]. Pan, Z., Lu, G., Li, X. et al. Remarkable heat conduction mediated by non-equilibrium phonon polaritons. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06598-0

项目编号：WHCSIMC2022-1308806ZF(H)项目名称：武汉大学散射式-近场光学高精度显微镜、电感耦合等离子体质谱、热重-红外-气相色谱质谱联用仪、有机无机样品预处理系统采购项目预算金额：1645.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：1645.0000000 万元（人民币）采购需求：1.本次公开招标共分4个项目包，具体需求如下。详细技术规格、参数及要求见本项目招标文件第（三）章内容。第一包：（1） 项目包名称：散射式-近场光学高精度显微镜（2） 类别：货物（3） 数量：一套（4） 简要技术要求：详见招标文件第三章（5） 采购预算：900万元人民币（6）其他：本项目包接受进口设备投标第二包：（1） 项目包名称：电感耦合等离子体质谱（2） 类别：货物（3） 数量：一套（4） 简要技术要求：详见招标文件第三章（5） 采购预算：285万元人民币（6）其他：本项目包接受进口设备投标第三包：（1） 项目包名称：热重-红外-气相色谱质谱联用仪（2） 类别：货物（3） 数量：一套（4） 简要技术要求：详见招标文件第三章（5） 采购预算：320万元人民币（6）其他：本项目包接受进口设备投标第四包：（1） 项目包名称：有机无机样品预处理系统（2） 类别：货物（3） 数量：一套（4） 简要技术要求：详见招标文件第三章（5） 采购预算：140万元人民币（6）其他：本项目包里的微波消解仪、十万分之一天平、非接触式超声破碎仪接受进口设备投标.合同履行期限：第一包：交货期 ：合同签订后10个月内；质保期 ：本项目免费质量保证期要求不低于1年。免费质量保证期从货物供货、安装、调试正常且经采购人确认验收合格之日起算。第二包：交货期 ：合同签订后120日内；质保期 ：本项目免费质量保证期要求不低于3年。免费质量保证期从货物供货、安装、调试正常且经采购人确认验收合格之日起算。第三包：交货期 ：合同签订后 90 日内；质保期：本项目免费质量保证期要求不低于3年。免费质量保证期从货物供货、安装、调试正常且经采购人确认验收合格之日起算。第四包：交货期 ：合同签订后60日内；质保期 ：本项目免费质量保证期要求不低于3年。免费质量保证期从货物供货、安装、调试正常且经采购人确认验收合格之日起算。其中微波消解仪的炉腔质保：腔体5年质量保证，非人为损坏、如出现形变或腐蚀生锈，免费更换。本项目( 不接受 )联合体投标。

2016年6月30日，Quantum Design中国子公司引进德国Neaspec公司的高分辨率散射型近场光学显微镜（NeaSNOM）样机并完成安装测试。该样机实验室可对相关领域科学研究工作者提供真机体验服务，欢迎广大学者拨打010-85120280，或者致信neaspec@qd-china.com预约体验。Quantum Design中国子公司NeaSNOM近场光学显微镜样机实验室 Neaspec公司的NeaSNOM系统是市场一款散射型扫描近场光学显微镜。其化的散射式核心设计技术，打破了传统光学显微镜对入射激光波长的依赖限制，大的提高了光学分辨率，在可见、红外和太赫兹光谱范围内实现了空间分辨率优于10nm的光谱和近场光学图像的测量。NeaSNOM系统中化的照射、收集模块，确保了近场光学显微镜和谱图的可靠性和可重复性，使其成为了纳米光学领域等离子激元、FTIR和太赫兹等热点方向的科研设备。 NeaSNOM 典型应用案例： 1. 纳米结构等离子激元（Plasmonic）研究 2. Nano-FTIR对纳米结构不同材料组分分析 3. 太赫兹对单个晶体管中载体浓度分布成像 更多信息请点击：http://www.instrument.com.cn/netshow/C170040.htm 相关产品： 纳米傅里叶红外光谱仪 Nano-FTIR---具有10nm空间分辨率的纳米红外光谱仪

近年来，范德瓦尔斯（vdW）材料中的表面化激元(SP)研究，例如等离化激元、声子化激元、激子化激元以及其他形式化激元等，受到了广大科研工作者的关注，成为了低维材料领域纳米光学研究的热点。其中，范德瓦尔斯原子层状晶体存在特的激子化激元，可诱导可见光到太赫兹广阔电磁频谱范围内的光学波导。同时，具有较强的激子共振可以实现非热刺激（包括静电门控和光激发）的光波导调控。 前期的众多研究工作表明，扫描近场光学显微镜（SNOM）已经被广泛用于稳态波导的可视化表征，非常适合评估范德瓦尔斯半导体的各向异性和介电张量。 如上所述，范德瓦尔斯材料中具有异常强烈的激子共振，这些激子共振能产生吸收和折射光谱特征，这些特征同样被编码在波导模式的复波矢量qr中，鉴于范德瓦尔斯半导体在近红外和可见光范围内对ab-平面的光学化率有重大影响，因此引起了人们的研究兴趣。 2020年7月，美国哥伦比亚大学Aaron J. Sternbach和D.N. Basov教授等研究者在Nature Communications上发表了题为：”Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides”的研究文章。研究者以范德瓦尔斯半导体中的WSe2材料为例，利用德国neaspec公司的纳米空间分辨超快光谱和成像系统，通过飞秒激光激发研究了WSe2材料中光波导在空间和时间中的电场分布，并成功提取了飞秒光激发后光学常数的时间演化关系。同时，研究者也通过监视波导模式的相速度，探测了WSe2材料中受激非相干的A-exciton漂白和相干的光学斯塔克（Stark）位移。 原文导读： ① 在纳米空间分辨超快光谱和成像（tr-SNOM）实验中（图1，a），研究者先将Probe探测光（蓝色）照到原子力显微镜（AFM）探针的点上，从探针点（光束A）散射回的光被离轴抛物面镜（OAPM）收集并发送到检测器。同时，WSe2材料的中的波导被激发并传播到样品边缘后，进而波导被散射到自由空间（光束B）。二个Pump泵通道（红色）可均匀地扰动样本并改变波导的传播。 通过在WSe2/SiO2界面处的近场tr-SNOM的振幅图像（图1b）可明显观察到约120 nm厚WSe2材料边缘（白色虚线）处形成的特征周期条纹—光波导电场分布。研究者进一步通过定量分析数据，分别获取了稳态和光激发态下，WSe2中波导的光波导的相速度q1,r和q1,p。图1：纳米空间分辨超快光谱和成像系统对WSe2材料中光波导的纳米成像结果。a:实验示意图（蓝色为Probe光，红色为Pump光）；b：近场纳米光学成像 c: 在稳态下，WSe2边缘的近场光学振幅图像；d: 光激发态下，延迟时间 Δt=1ps的WSe2边缘的近场光学振幅图像；e: 分别对c、d进行截面分析，获取定量数据。Probe探测能量，E=1.45 eV ② 研究者通过变化Probe探测能量范围（1.46–1.70 eV）及其理论计算成功获取了WSe2晶体稳态下的色散关系和理论数据显示A-exciton所对应的能量。图2：WSe2晶体稳态动力学的时空纳米成像研究。a: 不同Probe能量的近场光学振幅；b: 傅里叶变换（FT）分析 c: Lorentz拟合的WSe2块体材料介电常数面内组成；d: 基于Lorentz模型理论计算的能量动量分布（吸收光谱）。Probe探测能量，E 1.46–1.70 eV。 ③ 为了进一步研究光激发下WSe2中波导的色散和动力学，研究者进一步在90 nm的WSe2材料上，通过探测能量E = 1.61 eV，泵浦能量E = 1.56 eV，泵浦功率1.5 mW的实验条件进行了一列的纳米空间分辨超快光谱和理论研究。研究结果表明（图3a,b），研究者成功获取到了不同延迟时间Δt与δq2和δq1的关系。结果表明：光激发后的个ps内，虚部q2（图3a）突然下降（δq20）并迅速恢复。另一方面，理论计算结果（图3，c）显示了在A-exciton附近（黑色虚线箭头），初始能量Ex处，稳态（黑色虚线）和激发态A-exciton能量Ex’（蓝色箭头）分别的色散关系。 为了弄清各种瞬态机制，微分色散关系被研究者引入。先，研究者定义了微分关系：δqj=qj,p – qj,r，（j=1,2 分别代表波矢的实部和虚部，p, pump激发态，r 稳态）。研究者的理论及实验微分色散关系结果（图3 d、e）成功显示了光诱导转变中A-exciton的动力学行为。结果表明：A-exciton附近微分色散的特征是由两个伴随效应引起的：（i）仅在Δt=0时观察到的A-exciton的7 meV蓝移； （ii）A-exciton的漂白（定义为光谱频谱展宽和/或振荡强度降低（见图3d）。 趋势（i）在1 ps内恢复，与抑制耗散的动力学一致（图3a）。因此，研究者得出结论，A-exciton共振的瞬态蓝移是由于相干的光诱导过程所引起。 趋势（ii）持续时间更长，因此归因于非相干激子动力学。图3：WSe2中波导模的微分色散和动力学研究。a: δq2与Δt曲线；b: δq1与Δt曲线 c: 平衡和非平衡条件下洛伦兹模型计算的色散关系；d: 理论微分色散关系；e: 实验微分色散关系 综上所述，波导的瞬态纳米超快成像使我们能够以亚皮秒（ps）时间分辨率来量化光诱导变化的WSe2光学特性。研究者在WSe2上成功观察到了光诱导相速度的大幅变化，这表明所观察到的效应可能在范德瓦尔斯半导体中普遍存在。此外，研究者的研究结果表明，我们可以按需调谐范德瓦尔斯半导体的光学双折射行为。另一方面，研究者的工作开创性地发展了利用tr-SNOM探测超快激子动力学的工作，并为利用波导作为定量光谱学工具研究纳米光诱导动力学铺平了道路。研究者认为这种超快泵浦探测方法的高空间和时间分辨率，可能同样适用于新奇拓扑材料中的边缘模式和边缘效应的研究。 neaspec公司利用十数年在近场及纳米红外领域的技术积累，开发出的全新纳米空间分辨超快光谱和成像系统，其Pump激发光可兼容可见到近红外的多组激光器，Probe探测光可选红外（650-2200 cm-1）或太赫兹（0.5-2 T）波段，实现了在超高空间分辨（20 nm）和超高时间分辨（50 fs）上对被测物质的同时表征，可广泛用于二维拓扑材料、范德瓦尔斯（vdW）材料、量子材料的超快动力学研究。 参考文献：[1]. Aaron J. Sternbach et.al. Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides, Nature Communications , 11, 3567 (2020).

1. 中国科学院 重庆绿色智能技术研究院 Zhongbo Yang等Near-Field Nanoscopic Terahertz Imaging of Single Proteins. Small. Figure 1. Schematic illustration of the THz s-SNOM setup and its use for single biomolecule imaging. Figure 2. THz near-field signals collected on different substrates. a) Time-domain THz electric field signals, and b) corresponding frequency-domain signals collected on graphene, Au, Si, and mica surfaces, respectively. The signals were demodulated at the second harmonics (2 Ω) of the probe oscillation frequency. c,d) The AFM topography images of graphene and Au substrates with 200 × 200 pixels, respectively. The height scale bars of (c) and (d) are the same. 摘要：太赫兹生物成像因其能以无标记、无创伤和非电离的方式获取样品的物理化学信息而颇受瞩目。但是，低介电常数生物分子的反射率问题，使得单分子精度的太赫兹成像仍是一个挑战。针对于此，作者开发了一种方法，利用石墨烯介导的太赫兹频率散射型扫描近场光学显微镜，对单个蛋白分子直接成像。此项研究发现，拥有较高太赫兹反射率和原子平整度的石墨烯基底可以为蛋白分子提供较高的太赫兹对比度。另外，我们还发现对铂探针的轴长优化能增强太赫兹散射近场信号中的振幅信号强度。基于这两个效应，作者同时获得了尺寸只有数纳米的免疫球蛋白G（IgG）和铁蛋白分子的形貌以及太赫兹散射图像。本文中所用的方法为单生物分子的太赫兹成像提供了新思路。2. 华中科技大学 Chao Chen等Terahertz Nanoimaging and Nanospectroscopy of Chalcogenide Phase-Change Materials. ACS Photonics 2020.Figure 2. THz near-field setup and imaging experiments. (a) Schematics of the THz s-SNOM setup with a bolometer used as a detector. The inset shows an illustration of the finite dipole model for the layered sample. (b) Approach curve, showing the amplitude signal s2 on c-GST as a function of tip–sample distance. The mark h1/e represents the position at which the signal decays to 1/e of its maximum. The inset displays an optical microscope image of the AFM tip above the sample. The red dotted squares mark the c-GST areas. (c) AFM topography image (top panel) of GST on a silicon oxide substrate, which includes amorphous and crystalline states. Near-field amplitude (s2, middle panel) and phase (φ2, bottom panel) images at 1.89 THz. (d) Topography, (e) near-field amplitude, and (f) phase line profiles (shown as solid symbols) taken from the corresponding images in c. The red solid lines are smoothed curves based on the experimental data. Horizontal dashed gray lines are a guide for the eye. 摘要：硫属化物相变材料（PCMs）在太赫兹（THz）频率下会发生光学声子共振现象，这个效应可被用于研究相变的基本特性，并产生很强的介电对比度，使其可被用于太赫兹的光子学应用。在本文中，我们证明可以通过频率可调的太赫兹散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）研究PCM的声子。其具体方法为对包含非晶相和结晶相的PCM样品进行太赫兹纳米光谱成像。我们观察到材料的声子特征使其产生了很强的s-SNOM信号，以及重要的是，非晶态和结晶态PCM的光谱之间存在明显的差异，这使我们可以在纳米尺度上高信度地区分PCM的不同相。我们还发现可以通过增加针的半径来增强以信号强度和频谱对比度为标志的光谱特征。综上所述，我们用太赫兹s-SNOM成功构建了基于局部声子光谱的纳米结构以及化学组成的图谱。3. 中国地质大学-武汉 Zhigao Dai等人Edge-oriented and steerable hyperbolic polaritons in anisotropic van der Waals nanocavities. Nat. Commun..Figure 1. a Schematic diagram of edge-tailored PhPs in α-MoO3. The edge orientation is defined as angle θ with respect to the [001] direction. Green arrows indicate the incident PhPs waves launched by the laser-illuminated (purple curve arrows) AFM tip and reflected by the edge (red line). b Angle-dependent ke isofrequency contour of PhPs in α-MoO3 at ω = 889.8 cm−1. The solid lines and points stand for experimental results concluded from Fig. 1c. The green and black dotted arrows illustrate the incidence wavevector ki and Poynting vector Si, respectively. Generally, ki and Si are non-collinear. The reflected Poynting vector Se (solid arrows) is not parallel to the reflected wavevector ke (different color solid arrows) but antiparallel to Si. σ is the open angle. c Real-space imaging of edge-tailoring PhPs at angle-dependent α-MoO3 edges (length L: 2.5 µm width W: 200 nm sample thickness d: 210 nm, L and W defined in the Ed1). d s-SNOM line traces along the direction perpendicular to the edges in Ed1-Ed5. e Near-field amplitude s(ω) of PhPs on isosceles triangle α-MoO3 nanocavities with bottom edge perpendicular to the [001] crystal direction (height length: 4.33 μm thickness: d = 175 nm) The angles between adjacent sides of the series of triangles with respect to the [001] direction are approximately 7.5°, 15°, 30°, 45°, and 60°, respectively. 摘要：高度受限和低损耗的化子在石墨烯和六方氮化硼上是沿平面各向同性传播的，这使得对光的控制被限制在了有限的自由度内。而以α-MoO3 and V2O5为代表的新兴双轴范德华材料则展现出了特的化传播特性，它们的辅助光轴是在平面上的。利用这种强平面各向异性，作者通过空间纳米成像观测到了α-MoO3纳米腔的图样内有着受边界导向的双曲化子。并且发现边界的夹角和结晶方向对其光学响应信号有着举足轻重的影响，这对调整化图样的参数是至关重要的。基于此，通过调整α-MoO3纳米腔的几何构型，我们观测到了双曲化子会延边界传播并且会调整自身传播方向的特性以及与之对应的化子绕行禁区。而这种双曲化子的寿命和性能指数则受到纳米腔边界宽高比的限制。4. 国防科学技术大学 Jiangyu Zhang 等人Light-induced irreversible structural phase transition in trilayer graphene. Sci. & App..Figure 4. Raman mapping and s-SNOM imaging of the light-induced structural phase transition in MLG. (a) Optical microscopy image of MLG sample #125. (b) AFM image and height profile of graphene. (c) Raman maps of the integrated G peak intensity (position: 1576 cm−1, width: 5 cm−1) before laser irradiation and (d) after laser irradiation. The laser power is 20 mW, and the exposure time is 34 min. (e) s-SNOM image of graphene after laser irradiation. (f) Magnified s-SNOM image of graphene. Graphene domains with different stacking orders show different contrasts in the s-SNOM image. The marked regions I, II, and III correspond to ABC stacking, ABA stacking and mixed ABC + ABA stacking domains, respectively. The red arrows in (e, f) highlight the additional mixed ABC + ABA stacking domains that were not resolved in the Raman maps. (g) Raman spectra of different graphene regions taken from the marked solid dots before laser irradiation and (h) after laser irradiation摘要：晶体结构对相关材料的物理性质有着深刻的影响。因此，即使化学组成相同（比如石墨烯和金刚石），我们也可以通过生成具有特定对称性的晶体，来很大范围内调整它们的特性。而当晶体的结构相可以通过外部刺激动态改变时，更多有意思的可能性出现在了我们面前。这样的材料特性虽不常见，但却能引发很多喜人的现象，例如相变记忆效应。具体到三层石墨烯，它有两种常见的堆叠结构（ABA和ABC），二者都具有特的电子能带结构，并展现出了与众不同的特性。而这两种堆叠结构的三层石墨烯里的畴壁，则展现出了新的迷人的物理效应，比如说量子谷霍尔效应。科研工作者在三层石墨烯的相工程上投入了大量的精力。不过，操纵畴壁以实现对材料局部结构和特性的调控仍然是一个难题。本文通过实验表明，通过激光照射可以实现结构相之间的转换，并在三层石墨烯中构建各种形状的畴壁。这种能够控制畴壁位置和方向的能力，使得我们能够更好地调整石墨烯的局部结构相和特性，并为可定制原子结构，电子以及光学特性的人造二维材料的生成提供了一种简洁且有效的路径。 5. 华中科技大学 Peining Li等人Collective near-field coupling and nonlocal phenomena in infrared-phononic metasurfaces for nano-light canalization. Nat.Commun..Figure 2. Near-field imaging of polariton evolution in a hBN metasurface. a Schematic of the near-field nanoimaging experiment. b, c Near-field images measured at two different frequencies, ω = 1415 cm−1 (HPhP region) and ω = 1510 cm−1 (EPhP region). White arrows indicate the polariton fringes observed on the metasurface. 摘要：通过光子耦合激发和偶物质激发所产生的化子可以沿具有双曲线色散或椭圆色散的各向异性超表面传播。而在双曲线色散与椭圆色散之间的转换过程中（对应拓扑结构的转换），有各种有趣的现象被观测到，比如光子态密度的增强、化子的沟道效应和超透镜效应。在本文中，作者从理论角度和实验角度分别研究了这种拓扑结构的转换，单轴红外声子超表面中的化耦合和其强烈的非局域响应信号，以及六方氮化硼 (hBN) 纳米带的光栅。 通过超高分辨红外10纳米成像，研究者观察到了六方氮化硼中余辉带里合成的横向光学声子的共振（即纳米带强烈的集体性近场耦合），这触发了从双曲线色散向椭圆色散的拓扑转换。作者还表征并可视化了跃迁频率附近深亚波长通道模式的空间演化，该模式作为一种准直化子为超透镜和无衍射传播打下了基础。6. 山西大学 PengjuYang 等人Rational electronic control of carbon dioxide reduction over cobalt oxide. J. Cat..Figure 2. (a) XPS Co 2p of Co3O4 and Co3O4/Al-1(1 wt% Co3O4), (b) XPS Al 2p of Co3O4/Al-1 and Al-1, (c-d) the S-SNOM optical image of Co3O4/Al-1(1 wt% Co3O4) and SNOM amplitude S3 of lines A-E.摘要：选择性地将二氧化碳(CO2)还原为燃料和化学品是通过碳中和发展可持续性能源经济的重点所在。而其中CO2的活化则是重中之重。考虑到电子迁移是这一过程的决速步骤，通过调节CO2还原催化剂的电子结构来增强其活性则显得更为关键。不过，人们对催化剂的电子特性与活性的内在关系的理解还不是很深入，这也限制了高效CO2还原催化剂的有理论支撑的设计。本文中，作者设计了一种以铝作为电子供体的催化剂-缘体-金属系统，并以此来调节氧化钴(Co3O4)催化剂的电子结构。这样，铝中的电子便可以高效地通过一种超薄且自主形成的Al2O3缘层穿入Co3O4。实验和理论结果毫无疑问确证了Co3O4的高电子密度有利于CO2的吸收和活化，并同时降低了COOH的生成能垒，尤其是CO*中间体的解吸能垒，这大大加速了CO2到CO的光还原反应的动力学进程。相比Co3O4，Co3O4/Al2O3-Al中的Co的周转频率要高出很多。其表观量子产率在420纳米处能高达3.8%，这一数字超越了大部分文献中对催化剂的记述。另外，Co3O4 中电子密度的提高也有效地抑制了析氢竞相反应。同时对CO的筛选性也从Co3O4的57.9%提高到了Co3O4/Al2O3-Al的82.4%。值得注意的是，通过控制Al的含量和粒径我们还可以合理调节催化剂的催化效率。综上，该项研究建立了催化剂的电子结构与其对 CO2 还原反应的催化活性之间的联系。并且，作者提出的这种Al2O3-Al结构，还有潜力成为其他非均相催化剂电子效应研究的全新平台。7. 中山大学 Yan Shen等人Pyramid-Shaped Single-Crystalline Nanostructure of Molybdenum with Excellent Mechanical, Electrical, and Optical Properties. ACS Appl. Mater. Interfaces.Figure 6. Optical properties of the pyramid-shaped single-crystalline Mo nanostructures. (a, b) AFM topography and the corresponding optical near–field amplitude (third harmonics, at excitation of 633 nm) images of a typical individual, respectively the insets are the structural models that help to understand this sample’s geometric features. 摘要：特定的几何形貌与改进过的晶体特性对微纳米尺度材料的开发来说是举足轻重的。不过，对于高熔点钼来说，想高质量地生成同时具有单晶特性和预设形貌的结构是很困难的。在本文中，作者通过一种热蒸发技术和与之对应的实验调控，生成了金字塔形的单晶结构钼。而之后细致的材料表征工作则表明其生长机理遵循的是一个包括MoO2分解、Mo 沉积、岛状单晶形成、层状成核和竞争性生长在内的连续性过程。此外，经测量还发现这种生成物有着非常的物理性能。比如通过机械性能的测量，发现纳米结构的钼展现出了远高于其块体材料的纳米压痕硬度、弹性模量和拉伸强度。而在电子特性的测量中，这种材料的单体结构则展现出了非常的电传输特性，其电导能达到约0.16 S。所制备的0.02平方厘米的膜材料展现出了大电流电子发射特性，其大电流达到了33.6毫安，其电流密度则达到了1.68安每平方厘米。同时，通过光学特性的测量，该团队发现这种结构展现了明显的电磁场定位和增强效应，这使其作为基底材料，非常适合应用于表面增强拉曼散射（SERS）。作者还进一步讨论了对应的结构与响应信号之间的关系。文章中提到的，包括微纳米尺度，每个晶粒中所蕴含的单晶特性，以及材料的金字塔形貌在内的，这些纳米结构钼的基础特性，都对其物理特性有着正面的影响。8. 香港理工大学 Xin Hu等人Infrared Nanoimaging of Surface Plasmons in Type-II Dirac Semimetal PtTe2 Nanoribbons. ACS Nano..Figure 6. Near-field images and plasmonic properties of sub-10 nm PtTe2 tapers. (a) Topography of the PtTe2 taper (NT1) with a thickness of 10.4 nm. The inset is the height profile along the white dashed line. (b) Experimental near-field image of NT1 at the laser frequency of 2500 cm–1 (λ0 = 4 μm). (c) Simulated image of the near-field standing-wave pattern corresponding to (b). The standing-wave patterns in the PtTe2 tapers are mimicked by Enf = E0 + r1 exp(2ikspx1) + r2 exp(2ikspx2), where x1 and x2 are the perpendicular distances from an arbitrary point in the taper to its two edges. The propagation constant ksp = (2.264 + 0.884i)k0, supposing the permittivity of the 10.4 nm PtTe2 film is identical to the bulk permittivity, and E0 = 1, r1 = r2 = 0.2. (d) Topography of NT2 with a thickness of 5–7 nm. The inset is the height profile along the black dashed line. (e) Near-field optical image of NT2 at the laser frequency of 1400 cm–1 (λ0 = 7.14 μm). (f) Near-field optical image of NT2 at the laser frequency of 2500 cm–1. The domains in NT2 have different layers (L) ranging from 10L (∼5 nm) to 13L (∼7 nm). All scale bars are 1 μm. 摘要：由二维过渡金属二硫属化物制成的拓扑狄拉克半金属(TMDCs)，因其电子传输特性，在电子和光电设备领域的应用得到了广泛的关注。作为具有强层间相互作用的范德华材料，这种半金属被期望可以用于支持尚未被实验证明的层相关等离子体化激元的存在。在本研究中，作者利用近场纳米成像展示了II型铂碲狄拉克半金属（PtTe2）纳米带和纳米薄片中的中红外等离子体波的延迟和衰减。从近场驻波图像中总结出的PtTe2纳米带（厚度为15到25纳米）的等离子体模式衰减色散关系被应用于MIR区的PtTe2介电常数拟合，其结果表明自由载流子和狄拉克费米子都参与了中红外光和物质的相互作用。而对超薄（小于10纳米）PtTe2等离子体模式的湮灭的观察和分析使作者发现是PtTe2与本征层相关的光电特性导致了其无近场共振图像的现象。以上结果为应用TMDC进行MIR区的光电探测和调制铺展了道路。9. 上海微系统所&长春光机所 Weiliang Ma等人Broad spectral tuning of ultra-low-loss polaritons in a van der Waals crystal by intercalation. Nat. Mater..Figure 2. a–c, Near-field amplitude images s3 of an α-V2O5 flake with thickness d = 105 nm at incident frequencies ω0 = 1,031 (a), 1,026 (b) and 1,020 cm−1 (c). Scale bar in c, 2 μm. d–f, Profiles along the [100] (green lines) and [001] (blue lines) directions, extracted from the near-field amplitude images in a–c, respectively. λp[100] and λp[001] are the polariton wavelengths along the [100] and [001] directions, respectively. g, Dispersion of PhPs along the [100] (green symbols) and [001] (blue symbols) directions in the RB1. Grey lines are guides for the eye. Grey shaded areas indicate the spectral regions outside the RB. a.u., arbitrary units.Figure 3. a, Illustration of the α-V2O5 lattice structure (orthorhombic) where the red spheres represent oxygen atoms, the blue atoms represent vanadium atoms, and the blue pyramids show the polyhedral structure defined by the oxygen atoms. The crystal structure consists of bilayers of distorted VO5 pyramids stacked along the [010] direction via vdW interactions (interlayer distance c = 0.44 nm). b, nanoFTIR spectral line scans along the [100] and [001] directions of a α-V2O5 flake showing s3/s3, Au (near-field amplitude s3 normalized on Au, s3,Au) as a function of distance between the tip and the flake edge. Solid horizontal lines mark the approximate transversal optic (TO) phonon modes in α-V2O5 (TO1, 975 cm−1 TO2, 770 cm−1), separating RB1–3. Dashed lines are guides for the eye of signal maxima. The flake thickness is d = 245 nm. c, Illustration of the α’-(Na)V2O5 lattice structure (orthorhombic) where the red spheres represent oxygen atoms, the blue atoms represent vanadium atoms, the yellow atoms represent sodium atoms and the blue pyramids show the polyhedral structure defined by the oxygen atoms. The crystal structure consists of bilayers of distorted VO5 pyramids with sodium atoms intercalated and stacked along the [010] direction via vdW interactions (interlayer distance c = 0.48 nm). d, nanoFTIR spectral line scans along the [100] and [001] directions of a α’-(Na)V2O5 flake showing s3/s3, Au (near-field amplitude s3 normalized on Au, s3,Au) as a function of distance between the tip and the flake edge. The solid horizontal line approximately mark the transversal optic phonon mode in α’-(Na)V2O5 (TO, 950 cm−1), defining RB’1. The flake thickness is d = 150 nm. The scales in the colour bars of b and d are linear.摘要：性范德华晶体中的声子化子——一种光与晶格振动的耦合——是有在纳米尺度上控制能量流动的有力候选者，因为它们有着很强的限制场、各向异性的传播方式和皮秒的超长寿命。不过，它们狭窄且只适用特定材料的光谱响应范围——也就是剩余射线带——大地限制了其技术应用。在此，在α-V2O5范德华半导体中嵌入钠原子，能增宽其剩余射线带，并因此让受激声子化子展现出低的损耗率（寿命为4± 1皮秒），这个数值已经与其在非插层晶体（寿命为6± 1皮秒）中的表现相近。作者预计这种嵌入方法也能被应用于其他范德华晶体，从而提供一种新的利用声子化子增宽中红外区域频谱的方法。10. 中国科学技术大学 Xinzhong ChenMoiré engineering of electronic phenomena in correlated oxides. Nat. Phys..Figure 3. a,b, Infrared near-field image of a curved moiré pattern (a) and the corresponding simulation (b). The simulation is generated by multiplying two periodic striped patterns representing MSs and DSs. The white and black dashed lines in b indicate the MS and DS orientations, respectively. c, Line profiles from the blue dashed lines in a and b, exhibiting high consistency between the experimental and the simulated contrast. a.u., arbitrary units. d,e, Infrared near-field image and corresponding AFM image, respectively, showing alternating moiré and non-moiré regions across the LAO twin boundaries (indicated by red dashed lines). The white solid line in e is the AFM height profile. f, Line profile of the nano-infrared contrast along the blue dashed line in d. The different signal levels are marked ‘C’, ‘D’ and ‘M’, which represent constructively strained, destructively strained and mixed strained regions, respectively. g, Simulation of the image in d with the moiré pattern only visible on the right-hand side. Note that the MSs (orientation indicated by white dashed lines) change orientation across the LAO twin boundary (red dashed line), while the DSs (orientation indicated by black dashed lines) are consistently along the LAO [100] direction. The simulation details are shown in Extended Data Fig. 8c. 摘要：近段时间，摩尔纹工程被视为控制凝聚态系统中量子现象的有效途径。在范德华异质结构中，莫尔纹可以通过相邻原子层之间的晶格错位形成，并因此产生长程电子有序的结构。到目前为止，摩尔工程只在堆叠范德华多层结构上有所应用。而在本文中，作者描述了一种在LaAlO3基底上外延生长的原型性磁阻氧化物薄膜La0.67Sr0.33MnO3中产生的电子摩尔纹。通过扫描探针纳米成像，作者观察到了薄膜中应变调制的两种不同的非公度纹的共存和互相影响所产生的微观摩尔纹。其净效应表现为La0.67Sr0.33MnO3的电子电导率和铁磁性直到细观尺度都会受周期性摩尔纹的调制。我该研究工作为在应力外延材料中获得定制的电子纹理的空间图样开辟了一条潜在的道路。11. 纳米中心 Xiangdong GuoEfficient All-Optical Plasmonic Modulators with Atomically Thin Van Der Waals Heterostructures. Adv. Mater..Figure 2. The all-optical graphene plasmon waveguide modulation with a thickness of only several atomic layers. a) Schematic diagram of band alignment and the physical mechanism of photocarrier transfer in the hole-doped graphene/MoS2 heterostructure under visible light irradiation. b,c) Near-field images of a graphene/MoS2 heterostructure on SiO2 substrate in the b) absence and c) presence of 633 nm laser irradiation (6 mW cm−2). Dashed lines indicate the graphene edge. d) The plasmon signals extracted from the cut-lines (red and blue lines) in (b) and (c), respectively.摘要：全光调制器正越来越受瞩目，这主要是因为它高速度，低损耗，与高带宽的本征特性，使其在未来的信息通讯技术中可以很好地为对应的电气元件做更新换代。但是，其较大的能量消耗与尺寸使得其光子间相互作用较弱，从而阻碍了其在非线性光学上的广泛应用。在本文中，作者通过在石墨烯中掺杂含有光生载流子的单层MoS2生成了原子薄度石墨烯-MoS2异质结构，形成了一种高效全光中红外等离子体波导和自由空间调制器。44 cm-1等离子的调制也通过LED得以呈现，其光强度可以低达0.15 mWcm-1,这一数值比通用的石墨烯非线性全光调制器要低4个数量（≈103 mWcm-2）。异质结构中光生载流子的超高速迁移以及复合的速率使得石墨烯等离子体的超高速调制成为了可能。作者认为，基于范德华异质结构的带有芯片可集成性和深亚波长光场限制性的高效全光中红外等离子体调制器的开发或许向片上全光器件应用的实现迈出了重要的一步。 12. 华中科技大学 Peining Li等人Nanoscale Guiding of Infrared Light with Hyperbolic Volume and Surface Polaritons in van der Waals Material Ribbons. Adv. Mater..Figure 4. Thickness dependence of h-BN waveguide modes. a) Schematics of the experiment. b) Near-field amplitude images s3 of h-BN waveguides of same nominal width w = 1 µm and different thicknesses d at ω = 1430 cm−1. c) Wavevector of the waveguide modes as a function of thickness. Symbols indicate experimental wavevectors measured at the edge (triangles) and at the center (circles) of the waveguide. The solid and dashed lines show wavevectors obtained with the full-wave simulations. The dotted red line is a guide to the eye. The inset shows line profiles from 16 nm thick waveguide at edge (gray) and center (blue) as indicated by arrows in (b). d) Schematic comparison of dielectric and hyperbolic volume waveguide modes near cutoff, when the thickness of the waveguide is decreased. 摘要：范德华（vdW）材料因其所含有的各种化子，成为了新兴的纳米尺度光操纵用材料平台。凭借范德华材料的层状结构，这些化子在薄片当中呈双曲线色散和纳米体制御模式。另一方面，它们在薄片边缘则呈面制御模式。然而令人意想不到的是，这些模式在以典型的线性波导结构为代表的带状材料上的导向正全方位地亟待研究。作者就六方氮化硼带中双曲声子化子的传播方式的研究成果做了详细的报告。通过纳米红外成像，作者观测到了各种模式。尤其是展现出截止宽度的重要的体波导模式。并且有趣的是该截止宽度可以通过降低波导厚度来减小。除此之外，该团队还观察到了具有不同频率和波导宽度的面模式杂化以及演化。而重点是，作者发现对称杂化面模式并没有展现出任何截止宽度，这让任意窄带里的化子都呈线性波导。另外，研究者的实验数据也支持了相关的模拟结果，这为我们在未来的光子器件应用中担当重任的线性波导双曲化子的理解打下了坚实的基础。13. 清华大学 Shuai Wu等Super-Slippery Degraded Black Phosphorus/ Silicon Dioxide Interface. ACS Appl. Mater. Interfaces.Figure 3. Chemical structure of the BP/SiO2 interface. (a) AFM amplitude image and (b) phase image (scale bars: 2 μm) after the motion of the degraded BP flake on the SiO2 substrate. (c) Normalized nano-FTIR phase (φ) spectroscopy plots of the degraded BP surface, residuals on the substrate, and fresh BP flake (exfoliated within 30 min) in the region of 900–1100 cm–1. (d) {1H-31P}1H double CP spectra of the BP/SiO2 sample the first contact time (tCP1) was set to 5 ms, and the variable second contact time (tCP2) is indicated on each spectrum. 摘要：二维（2D）材料与二氧化硅（SiO2）/硅（Si）基底之间的界面，通常被看做是固固机械接触。这在微系统和纳米工程的结构设计与性能优化时，常常会被特别强调。不过，如何理解基于2D材料的系统的界面结构与动力学仍然是一个悬而未决又无法绕过的问题。在本研究中，由于在常态降解时引入了羟基，一层在界面内可流动的水被插入了降解黑鳞（BP）薄片与SiO2/Si基底之间。因此，作者得到了一个滑度高的降解BP/SiO2界面。通过实验测定，其界面剪切应力（ISS）可低达0.029 ± 0.004 MPa，这一数值已可与非公度刚性晶体接触比肩。通过分析核磁共振波谱仪和原位X射线光电子能谱仪进行的结果，该团队发现界面内的液态水的存在是剪切应力低的超高滑度BP/SiO2界面的形成主因。这一发现证明了降解BP和水分子之间存在着强烈的互相影响，并表明纳米BP膜在生物基润滑领域有着广泛的应用潜力。14. 北京理工大学 Tao Yan等人Facile preparation and synergetic energy releasing of nano-Al@RDX@Viton hollow microspheres. Chem. Eng. J..Figure 4. Topography (a) and near-field amplitude image of the microsphere at frequency ω = 923 cm−1 (b), 1131 cm−1 (c) and 1168 cm−1 (d). Line profiles of infrared signal extracted at the position indicated by the red dashed line (e).摘要：为了提高含能材料的反应速率，电喷雾技术被应用于双溶剂法集成纳米铝（nAl）和氟橡胶（Viton）的重结晶环三亚基三硝胺 (RDX)微球的开发。其形貌特征与化学异质性的测试结果表明电喷雾生成的微球是空心的，并有RDX均匀地分布在其中。而且RDX的纳米晶体是紧密地附着在nAl@Viton骨架的两侧的，这增大了不同组分之间的接触面积。另一方面，对微球的热分析则表明，通过减小微球分解的表观活化能，nAl颗粒能够加速能量的释放。实验结果表明电喷雾nAl@RDX@Viton，因其各组分的特征结构和协同作用，比物理混合物具有更短的激光点火延迟和更剧烈的燃烧火焰。15. 上海光机所 Lulu Chen等人Near-field imaging of the multi-resonant mode induced broadband tunable metamaterial Absorber. RSC Adv..Figure 5. (a) Experimental absorptivity of the GST absorber between two states. The black line and red line are for the a-GST and c-GST sample. (b) The simulated spectra for the total and each layer of the c-GST absorber. Inset: the magnetic field distribution at the resonance wavelength. (c–f) Experimental and simulated near-field amplitude |Ez| and phase φz images mapped at the spectral positions C and C1.摘要：具有可调性的超材料吸收器在中红外吸收的应用领域具有广阔的前景。虽然研究者们提出了各种控制吸收的方法，如何深入分析和呈现吸收机制的物理图像仍是值得期待且有意义的。在本文中，作者利用近场光学显微镜展示了多谐振模式诱导下的带宽可调超材料吸收器的实验空间近场分布。该吸收器由双倍尺寸的单元结构与金属镜片构成，二者由Ge2Sb2Te5 (GST)薄垫片加以分割。为了获得清晰的物理图像，作者利用由四个方形谐振器组成的混合单元结构，在 7.8 μm 和 8.3 μm 处产生两个吸收峰。当GST薄膜从非晶态转变为晶态时，共振的中心波长呈现红移趋势。而无论GST处于那种相态，我们都分别在其吸收频率下观察到了吸收器产生的近场振幅和相位的光学信号。综上，本研究为光学可调吸收的控制打下了科学理论的基础，并展现了其潜在的应用前景。16. 中国科学技术大学 Wenhao Zhang and Yuhang ChenVisibility of subsurface nanostructures in scattering-type scanning near-field optical microscopy imaging. Opt. Expr..Figure 1. (a) Schematic illustration of the experimental s-SNOM setup for investigating the visibility of buried structures in a multilayered architecture. The underneath structures are patterned on a metal film and they are covered with a thin polymer layer. A pseudoheterodyne detection method is employed to obtain background-free near-field optical signal. (b) Schematic illustration of the dipole model for a simple theoretical analysis.Figure 7. Subsurface nano-imaging by s-SNOM. The sample is a patterned silicon substrate covered by the glue from a double-side tape. (a) Topography. (b) The third harmonic s-SNOM amplitude. The inset is a zoomed view of the area sketched by the dashed rectangle. (c) Sectional profiles of the topography and amplitude images. The two profiles are taken from the same position as guided by the dashed line in topography. 摘要：以纳米分辨率探测被膜材料覆盖的结构有着很高的重要性。在本研究中，作者用散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）探索了影响面下材料对比度和结构可见度的因素。作者生成了一种包含不同掩埋结构的多层结构参考样品，用来做s-SNOM成像。还研究了近场光学对比度对结构几何形状、尺寸和覆盖层厚度的影响。结果表明区分掩埋狭缝图样比具有相同临界尺寸的圆孔更容易。s-SNOM能够在100多纳米厚的聚基丙烯酸酯层下感知材料之间的差异，其面下空间分辨率可以好过100纳米。17. 华中科技大学 Dong Wei等人Optical modulator based on the coupling effect of different surface plasmon modes excited on the metasurface. Opt. Mater. Expr..Figure 6. SEM, AFM and near-field lightwave intensity distribution of the NRANC metasurface. (a) SEM images of a metasurface sample, (b) near-field lightwave intensity distribution on the sample, (c) near-field lightwave intensity distribution along red dashed line. The white dashed lines are the outlines of the nano-apertures. The red dotted line is the trendline of the electric intensity distribution curve. (d) AFM image of the metasurface sample. 摘要：作者设计并生成了一种由带中央纳米柱的纳米脊孔阵列(NRANC)构成的超表面光学调制器。研究者还细致地研究了，分布在纳米脊孔的每个纳米点和中央纳米圆柱外缘上的局域表面等离子体（LSPs），与在周期性超表面上生成的表面等离子体激元(SPPs)，这二者之间的耦合效应。这种锥形结构可用于入射能量的集中与局部光场的增强。而在其上的感应电偶子则可以调节反射或透射特性。这种在NRANC 上形成的LSPs的耦合效应将增强表面感应电偶子，并进一步调节NRANC的光学特性。通过改变超表面的几何参数，可以调整LSPs模式的谐振频率，并观察到透射峰的平移，以及让增强因数达到1.4×103。另一方面，LSPs和SPPs之间的耦合则会激发法诺共振。在可见光和红外范围内调整照射激光的入射角则能调节SPPs的激发，并因此引起相对较大的透射光谱变化。于是通过进行近场光学测量，可以观察到包括表面感应电荷信息在内的近场光学特性，以及在45°入射的633纳米TM激光照射下的一个小（x方向上，约96纳米）且亮的热点。综上，作者研究中构建的NRANC超表面突出了其在类似彩色滤光片、反射镜、表面增强拉曼等方面的潜在应用前景。

一、项目基本情况项目编号：0664-2360SUMECTY005D（SEU-ZB-230698）项目名称：东南大学理科平台低温散射式扫描近场光学显微镜采购预算金额：1500.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：1460.000000 万元（人民币）采购需求：东南大学理科平台采购低温散射式扫描近场光学显微镜1套，主要技术参数：低温散射型扫描近场光学显微镜平台1.1基于低温AFM的无孔径近场扫描显微镜系统。冷却系统需基于一个完全阻尼且封闭循环低温恒温器，保证底板温度 20 K，并集成到光学平台中。通过自动低温恒温器操作来调节，可变温度范围需满足10k T 300k。XY扫描级的开环扫描范围不小于30 × 30µm @ 300K，不小于24 × 24µm @10K。要求低温AFM测量的形貌噪声 1nm (RMS) @10K。1.2低温AFM需基于轻敲模式AFM技术，通过基于轻敲振幅的AFM反馈进行形貌成像。悬臂偏转的读取需基于光学杠杆原理，采用激光二极管反射在悬臂背面，由光象限二极管读取。最高限价：人民币1460万元整（不含外贸代理费）本项目接受进口产品。本项目所属行业：工业。合同履行期限：境外产品：开具信用证后10个月设备安装调试合格。境内产品：自合同签订之日起30天内到货并安装调试合格。本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2024年01月02日 至 2024年01月08日，每天上午9:00至11:00，下午14:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：微信公众号“苏美达达天下”方式：在线获取（详见补充事宜）售价：￥600.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：东南大学　　　　　地址：南京市玄武区四牌楼2号　　　　　　　　联系方式：技术咨询：电子科学与工程学院：骆老师 电话：19852843441； 实验室与设备管理处：刘老师 电话：025-83792693　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：苏美达国际技术贸易有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：南京市长江路198号苏美达大厦5楼502室　　　　　　　　　　　　联系方式：杨 扬 025-84532455、葛晓菲025-84532451　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：葛晓菲电　话：　　025-84532451

项目编号：CLF0122GZ18ZC69-2项目名称：拉曼-扫描近场光学联用显微镜（二次）预算金额：300.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：300.0000000 万元（人民币）采购需求：序号标的名称数量（单位）简要技术需求或服务要求（具体详见采购需求）单价最高限价万元（人民币）1拉曼-扫描近场光学联用显微镜1激发波长：532nm TEM00单频激光器，功率≥75 mW 光谱仪与检测器系统：光谱仪焦长：≥300 毫米；同时配备光栅，包括150, 600及1800刻线, 可实现软件控制全自动切换，无需手动更换光栅，单窗口可覆盖（3700 cm-1）。300经政府采购管理部门同意，本项目 拉曼-扫描近场光学联用显微镜（二次） 允许采购本国产品或不属于国家法律法规政策明确规定限制的进口产品，具体详见采购需求。合同履行期限：国内供货：在合同签订后（30）天内完成供货、安装和调试并交付用户单位使用；境外供货：办理免税证明后180天内。本项目( 不接受 )联合体投标。

项目编号：OITC-G220311704项目名称：中国科学院大连化学物理研究所近场扫描光学显微镜采购项目预算金额：220.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：220.0000000 万元（人民币）采购需求：包号设备名称数量简要用途交货期最高限价交货地点是否允许采购进口产品1近场扫描光学显微镜1套详见采购需求合同签订后6个月内220万元人民币中国科学院大连化学物理研究所是 合同履行期限：合同签署后6个月内到货本项目( 不接受 )联合体投标。

中国科学院微电子研究所2011年仪器设备采购项目(第四批)招标公告　　日 期: 2011年3月15日　　招标编号: OITC-G11032057　　1、东方国际招标有限责任公司受 中国科学院微电子研究所 (招标人)的委托，就中国科学院微电子研究所2011年仪器设备采购项目(第四批)(以下简称项目)所需的货物和服务，以公开招标的方式进行采购。现邀请合格的投标人就下列货物及有关服务提交密封投标。包号货物名称数量（台/套）是否接受进口产品1近场光学显微镜1是2激光共聚焦扫描显微镜1是　　投标人须以包为单位对包中全部内容进行投标，不得拆分，评标、授标以包为单位。　　2、投标人资格条件：　　1) 符合《中华人民共和国政府采购法》第二十二条要求 　　2) 按本投标邀请的规定获取招标文件 　　3、有兴趣的投标人可从 2011 年 3 月 15 日至 2011 年 4 月 6 日每天上午9:00至下午17:00(北京时间)在东方国际招标有限责任公司1507室查阅或购买招标文件，本招标文件售价为500元/包，如需邮寄另加100元的邮资费用，邮寄过程中产生的任何问题由购买标书人自行负责，售后不退。　　4、所有投标文件应于 2011 年 4 月 6 日上午9:30时(北京时间)之前递交至北京市朝阳区北土城西路3号中国科学院微电子研究所办公楼A座西大厅101会议室，并须附有不低于投标金额1%的投标保证金，以招标机构为承受人。　　5、兹定于 2011 年 4 月 6 日上午9:30在北京市朝阳区北土城西路3号中国科学院微电子研究所办公楼A座西大厅101会议室进行公开开标。届时请投标人派代表出席开标仪式。　　招标机构名称：东方国际招标有限责任公司　　地　　址：北京市海淀区阜成路67号 银都大厦15层 邮　　编：100142　　电　　话：010-68725599-8447　传　　真：010-68458922　　电子信箱：zcdou@osic.com.cn　　联 系 人：窦志超、张明磊　　开户名(全称)：东方国际招标有限责任公司　　开户银行：招行西三环支行 帐号：862081657710001

在绿色能源的发展得到各国越来越多的重视与青睐的今天，光伏科技和太阳能电池的产业成长与技术研发成为了工业界和学术界共同的焦点。而这其中被广泛关注的当属使用具有钙钛矿结构的材料所合成的太阳能电池。钙钛矿结构是具有通式ABX3结构的一类化合物，除了CaTiO3外，还有BiFeO3、CsPbI3也具有这一结构。基于钙钛矿结构材料所合成的电池则一般被统称为有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PVSCs）。在光伏领域的研究中，钙钛矿太阳能电池因其能量转化率在近几年的飞速提高而备受关注。其中的佼佼者更是可以达到25%的能量转化率。 然而，在我们期待上述的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池从实验室走向工业应用的时候，一个无法回避的问题出现在了研究者的面前：这种电池的环境敏感性非常之高。在电池的使用过程中，其性能稳定性和使用寿命很容易被环境湿度，环境热度，环境光照所影响，且这种影响多为负面影响。也就是说，要想让PVSCs能够被大规模应用，其环境耐性必须得到改进。 针对上述问题，香港城市大学Fengzhu Li于今年（2022年）4月在Advance Energy Materials中发表了等离激元局域光热现象调控钙钛矿太阳能电池应力以提升效率和稳定性的研究工作。该课题组发现二氧化硅包覆的金纳米管（GNR@SiO2）可有效提高钙钛矿太阳能电池的性能，尤其通过减小材料生成过程中所产生的残留应变，在维持电池高效转化率（23%）的前提下，大幅提高了电池的工作稳定性。这种GNR@SiO2有着8.2 nm的平均直径和40 nm的平均长度。其中的二氧化硅外壳结构的厚度在15 nm左右。图1. 作者所生成的GNR@SiO2的 (a) TEM与EDS扫描图样 (b)直径和长度的分布统计 在通过标准流程测得生成的太阳能电池的能量转化效率可以达到23%之后，接下来研究者的关注点则聚焦到了GNR@SiO2对电池稳定性——也就是钙钛矿材料层的稳定性的提高之上。在此研究中，Neaspec研发的近场光学显微镜起到了至关重要的作用。科研者利用此设备获取了相关材料基于中红外激光吸收的形貌图（光学成像）和与之对应的纳米傅里叶红外光谱结果。实验使用了一台相干宽波长中红外激光器，通过Neaspec近场光学显微镜将激光聚焦于镀铂金AFM针，从而表征了四组参照薄膜材料：（a）新生成的钙钛矿结构材料（PVK）（b）新生村的掺杂了GNR@SiO2的PVK（c）经过疲劳测试的PVK（d）经过疲劳测试的GNR@SiO2的PVK。图2 实验原理示意图和Neaspec近场光学显微镜AFM照摄像头在测试四组材料时的光学镜头成像。 在PVK所对应的中红外成像和纳米傅里叶红外光谱中，信号的产生主要源自材料里的脒结构中的非对称碳氮键的拉伸模式的变化。所有之后的分析都是基于上述四种材料所产生的这种信号（对应材料中脒的浓度也就是材料的降解程度）。下图a-d对应四种材料的1700 cm–1 中红外激光成像结果。而为了研究疲劳测试对材料稳定性的影响，研究者在每个结果中都选取了5个数据点，直接进行纳米傅里叶红外光谱的测试 （下图 e-h）。研究者通过对比发现，在没有掺杂GNR@SiO2的PVK中，疲劳测试使得材料的脒含量降到了原来的45%。而通过掺杂GNR@SiO2，PVK中的则能维持在原来的75%。可见，掺杂GNR@SiO2有效地减慢了PVK薄膜材料的降解和损耗速度。而使得这一结果得以获得的，正是Neaspec的近场光学显微镜可以同时对样品进行中红外成像和纳米傅里叶红外吸收谱分析的这一特性。图3 四组参照薄膜材料的中红外成像结果以及对应图上5个数据点的纳米傅里叶红外光谱结果参考文献：[1]. Fengzhu Li, Tsz Wing Lo, Xiang Deng, Siqi Li, Yulong Fan, Francis R. Lin, Yuanhang Cheng, Zonglong Zhu, Dangyuan Lei*, Alex K.-Y. Jen*, Plasmonic Local Heating Induced Strain Modulation for Enhanced Efficiency and Stability of Perovskite Solar Cells, Advanced Energy Materials，DOI: 10.1002/aenm.202200186

导读：布拉迪斯拉发先进材料应用中心（Center of Advanced Material Applications in Bratislava）的科研工作者利用对光致各向异性有不同响应的超高分辨散射式近场光学显微镜-neaSNOM，研究了有机半导体薄膜的分子取向与离散分子结构异质性的关系，揭示了分子取向对分子缺陷的影响。在此过程中，作者自创了一种综合利用振幅和相位信号测量分子取向的方法。上图：利用Neaspec设备表征材料得到的s-SNOM结果 文献解析：近年来, 共轭高分子以及小分子在有机电子设备方面的应用受到广泛关注，这是因为相比于无机半导体，它们在以下方面展现了其潜在优势：应用适配性、生物相容性、以及相对简单的制备过程。简单的制备过程也吸引化学家设计并研发了具有各种不同结构和功能基团的共轭分子，以此来满足有机电子设备的需要。而电导率作为重要的功能指标之一，与分子的取向息息相关。考虑到大多数分子都是各向异性的，分子取向将直接影响其光电特性（也就是能量转换效率）和机械特性。而根据具体应用的不同，设备需要一种特定的分子取向以满足其需要，并且此时其他的分子取向会被视为材料的缺陷。也因此，缺陷分析在有机半导体设备的开发与改进工作中，起到了举足轻重的作用。然而，对尺寸小于100 nm缺陷的判定一直是一块未被充分研究与记录的领域。 光学技术是表征分子取向的主要手段。而衍射限的存在限制了其测量精度，致使得到的光学响应信号体现的只是（精度范围内）很多纳米颗粒的平均情况。面对该问题，德国Neaspec公司历经多年研发出散射式近场光学显微镜（scattering-type scanning near-field optical microscopy，s-SNOM）。该设备突破衍射限(优于10 nm空间分辨率)并完成了超高空间分辨率的纳米成像。它能表征薄膜材料的固有纳米晶体结构、局部多晶型、异质性或应变性以及反应分子取向等信息。尽管近些年技术方面的进步日新月异，利用s-SNOM分析分子取向的工作却迟迟没有进展，眼下只有寥寥几篇的相关报告得以被发表。在本文中，作者深入研究了分子取向，并对离散分子结构的异质性做了分析。在此之上，作者观察到了与表面形貌并不相关的定向缺陷。这些缺陷对有机电子系统的功能性产生了直接的影响。 参考文献[1] Nanoimaging of Orientational Defects in Semiconducting Organic Films, [J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2021, 125(17):9229-9235.

重大的科学突破往往是由新技术和仪器实现的。一种新型的近场光学显微镜，在极端温度和磁场下具有高分辨率成像，可以为量子计算技术和拓扑研究做到这一点。Kim等人提出了一种sub-2开尔文低温磁赫兹散射型扫描近场光学显微镜（cm-THz-sSNOM）。太赫兹sSNOM成像使用照射在小金属尖端上的300微米波长光在纳米尺度上绘制材料，允许以深亚波长，20纳米空间精度测量局部材料特性 - 比所用光的波长小15，000倍。经过几年的努力，研究人员能够展示出一种改进的sSNOM平台，该平台在极端操作条件下具有无与伦比的分辨率能力。“我们在空间，时间和能量方面提高了分辨率，”作者Jigang Wang说。“我们还同时改进了在极低温度和高磁场下的操作。显微镜是通过测量超导体和拓扑半金属来展示的。结果显示了在1特斯拉磁场中9.5开尔文的第一个高分辨率sSNOM图像。显微镜可以帮助开发具有更长相干时间的新量子比特 - 目前受到材料和界面缺陷的限制 - 并提高对拓扑材料基本性质的理解。“重要的是成像到十亿分之一米，千万亿分之一秒和每秒数万亿个光波，以便能够选择更好的材料并指导量子和拓扑电路的制造，”王说。尽管显微镜已经展示了破纪录的测量结果，但研究人员的目标是通过提高灵敏度并使SUV大小的显微镜更加用户友好来进一步改进仪器。相关文章：“A sub-2 kelvin cryogenic magneto-terahertz scattering-type scanning near-field optical microscope (cm-THz-sSNOM),” by R. H. J. Kim, J.-M. Park, S. J. Haeuser, L. Luo, and J. Wang, Review of Scientific Instruments (2023). The article can be accessed at https://doi.org/10.1063/5.0130680.文章展示了研究人员开发的一种多功能近场显微镜平台，可以在高磁场和液氦温度以下工作。研究人员使用该平台演示了极端太赫兹（THz）纳米显微镜的操作，并在低至1.8 K的温度、高达5 T的磁场和0–2 THz的操作下获得了第一个低温磁太赫兹时域纳米光谱/成像。低温磁太赫兹散射型扫描近场光学显微镜（或cm THz-sSNOM）仪器由三个主要设备组成：（i）带有定制插件的5T分对磁低温恒温器，（ii）能够接受超快THz激发的定制sSNOM仪器，以及（iii）MHz重复率，用于宽带太赫兹脉冲产生和灵敏检测的飞秒激光放大器。应用cm THz sSNOM来获得超导体和拓扑半金属的原理测量证明。这些新能力为研究需要极端低温操作环境和/或在纳米空间、飞秒时间和太赫兹能量尺度上施加磁场的量子材料提供了突破。

8月25日，南方科技大学公开招标购买1套低温散射式近场光学显微镜，预算400万元，仅限国产。　　项目编号：SZDL2021339837(0868-2142ZD1010H-D)　　项目名称：低温散射式近场光学显微镜(二次招标)　　预算金额：400.0000000 万元(人民币)　　最高限价(如有)：400.0000000 万元(人民币)　　采购需求：序号货物名称数量单位备注1扫描近场光学显微成像系统1套拒绝进口2闭循环低温系统1套拒绝进口3超高真空腔体及泵组1套拒绝进口　　合同履行期限：签订合同后 180 天(日历日)内交货　　本项目( 不接受 )联合体投标。　　开标时间：2021年09月07日 14点30分(北京时间)

“扫描近场光学显微技术” 早由科学研究工作者Edward Hutchinson Synge提出。根据观察到的在一定压力下电弧发出的通过孔径仅为100nm的强聚焦平面光，他认为，利用这种小孔径可以使光在样品表面进行逐点扫描成像，同时采集被测量物质的光学信息，并大胆预测这一技术的实现将是照明探测研究领域中的巨大突破。在1956年和1972年，John A.O' Keefe与Ash and Nicholls进一步完善了该理论，并提出小孔探测原件尽可能接近样品表面将有助于该技术的实现。1984年，台利用可见光辐射进行测量的近场光学显微镜由Pohl等制造并使用，该显微镜通过探针在样品表面保持数十纳米的距离采集反馈信息，并在两年后实现了高分辨成像。 然而，传统近场光学显微镜由于瑞利衍射限（Rayleigh limitation），其分辨率不仅受到孔径尺寸的制约，也受到入射光波长1/2的限制。因此，对于sub-um的纳米材料检测成像时，传统近场光学显微镜只能采用有限波长范围的可见光，且难以获得高清图像信息。在中红外领域，近场光学显微技术对纳米结构几乎没有用武之地。 散射式近场光学显微镜利用AFM探针对激光光束聚焦照明，在针附近激发一个纳米尺度的增强近场信号区域。当针接近样品表面时，由于不同物质的介电性质差异，近场光学信息将被改变。通过背景压制技术对采集的散射信号进行解析，就能获取到样品表面的近场光学谱图并进行成像。该技术突破了传统孔径显微的限制，其分辨率仅由AFM探针针的曲率半径决定。 德国Neaspec公司提供的新一代近场光学显微镜NeaSNOM采用了这一散射式技术，高分辨率可达10nm，并通过式的赝外差数据分析模式，同时解析强度和相位信号，解决了纳米材料尤其是在红外光谱范围的近场光学成像难题。 利用赝外差技术实现了近场光学显微镜对强度和相位的同时成像 近五年以来（2011年至今）散射式近场光学显微技术在局域表面等离子激元，无机材料表面波传导，二维材料声子化，近场光电流，半导体载流子浓度，高分子材料鉴别和生物样品成像等领域研究得到了广泛的应用，已然成为推动光学物理、材料应用发展的重要工具。 2016年，A.Y. Nikitin等通过波长10-12μm激发裁剪后的石墨烯纳米谐振器，得到了大量共存的Fabry–Perot mode信息。通过理论分析其两种等离子模式，即sheet plasmon和edge plasmon，发现后者体积仅为激发波长的10^-8倍。并通过理解edge plasmon的原理，可以促进一维量子发射器的开发，等离子激元和声子在中红外太赫兹探测器的研究，纳米图案化拓扑缘体等领域的进一步发展。 文章中5nm厚SiO2上的不同尺寸（394 × 73 nm (a), 360 × 180 nm (b) and 400 × 450 nm (c)）石墨烯纳米谐振器，在11.31μm波长下的近场成像 石墨烯由于其特性能被广泛的认可为具发展潜能的下一代光电设备材料，然而其纳米别性能的变化影响了宏观行为，高性能石墨烯光电器件的开发受到了大制约。AchimWoessner等结合红外近场扫描纳米显微镜和电子读取技术，实现了红外激发光电流的成像，并且精度达到了数十纳米别。通过研究边际和晶界对空间载流子浓度和局域热电性质的影响，实验者证明了这一技术对封闭石墨烯器件应用的益处。 近场光电流的工作原理示意图以及中从晶粒间界处得到的光电流实际测量结果 NeaSNOM是市场一款散射型扫描近场光学显微镜，化的散射式核心设计技术，大的提高了光学分辨率，并且不依赖于入射激光的波长，能够在可见、红外和太赫兹光谱范围内，提供优于10nm空间分辨率的光谱和近场光学图像。 NeaSNOM中嵌入的一系列化探测和发光模块，保证了谱图的可靠性和可重复性，成为纳米光学领域热点研究方向的科研设备。 【NeaSNOM样机体验与技术咨询，请拨打：010-85120280】 相关产品：超高分辨散射式近场光学显微镜：http://www.instrument.com.cn/netshow/C170040.htm纳米傅里叶红外光谱仪：http://www.instrument.com.cn/netshow/C194218.htm

关键词：低温位移台；近场扫描微波显微镜； 稀释制冷机 背景介绍扫描隧道显微镜（STM）[1]和原子力显微镜（AFM）[2]等基于扫描探针显微术（SPM）的出现使得科学家能够在纳米分辨率下去研究更多材料的物理特性及图形。以这些技术为基础的纳米技术、材料和表面科学的迅速发展，大地推动了通用和无损纳米尺度分析工具的需求。尤其对于快速增长的量子器件技术领域，需要开发与这些器件本身在同一区域（即量子相干区域）中能够兼容的SPM技术。然而，迄今为止，能够与样品进行量子相干相互作用的纳米尺度表征的工具仍非常有限。特别是在微波频率下，光子能量比光波长小几个数量，加之缺乏单光子探测器和对mK端温度的严格要求，更是一个巨大的挑战。近年来，固态量子技术飞速发展迫切需要能够在此端条件下运行的SPM探测技术。技术核心近场扫描微波显微技术（NSMM）[3]结合了微波表征和STM或AFM的优势，通过使用宽带或共振探头来实现探测。在近场模式下，空间分辨率主要取决于SPM针尺寸，可以突破衍射限的限制，获得纳米别的高分辨率图像。NSMM的各种实现方式已被广泛应用于非接触式的探测半导体器件[4]，材料中的缺陷[5]、生物样品的表面[6]及亚表面分析，以及高温超导性[7]的研究。但是在低温量子信息领域中的应用还鲜有报道。英国物理实验室NPL的塞巴斯蒂安德格拉夫（Sebastian de Graaf）小组与英国伦敦大学谢尔盖库巴特金（Sergey Kubatkin）教授小组合作开发了一种在30 mK下工作的新型低温近场扫描微波显微镜，同时，该显微镜还结合了高达6 GHz的微波表征和AFM技术，旨在满足量子技术领域的新兴需求。整个系统置于一台稀释制冷机中（如图1（b）所示），NSMM显微镜的示意图如图1（a）所示：在石英音叉上附着了一个平均光子占有率为~1的超导分形谐振器。一个可移动的共面波导被用来感应耦合到谐振器上进行微波的发射和信号的读出。整个系统的核心是德国attocube公司提供的兼容低温的铍铜材质的纳米精度位移台，该小组使用一组ANPx100和ANPz100纳米位移器将样品与针在x，y和z方向上对齐，同时使用一个小的ANPz51纳米位移器进行RF波导的纳米定位和耦合。图1.（a）NSMM显微镜的示意图。（b） 稀释制冷机中弹簧和弹簧悬挂的NSMM示意图。测量结果如图2所示，Sebastian教授演示了在单光子区域中以纳米分辨率进行扫描的结果。扫描的区域与在硅衬底上形成铝图案的样品相同。扫描显示三个金属正方形（2×2μm2）与两个较大的结构相邻，形成一个叉指电容器。叉指电容器的每个金手指有1 μm的宽度和间距，尽管在图2中，由于的形状，这些距离看起来不同。图2. 在30 mK下扫描具有相邻金属垫的交叉指电容器.（a）得到的AFM形貌图。（b） 单光子微波扫描（~1）显示了微波谐振腔的频移,微波扫描速度为0.67 μm/s.（c）高功率微波扫描结果（~270）。（d） 在调谐叉频率（30 kHz）下解调的PDH误差信号，与dfr/dz（~270）成正比。（e） 扫描获得的信噪比（SNR）作为平均光子数的函数。attocube低温位移台德国attocube公司是上著名的端环境纳米精度位移器制造公司。拥有20多年的高精度低温纳米位移台的研发和生产经验。公司已经为各地科学家提供了5000多套位移系统，用户遍及全球著名的研究所和大学。它生产的位移器设计紧凑，体积小，种类包括线性XYZ线性位移器、大角度倾角位移器、360度旋转位移器和扫描器。德国attocube公司的位移器以稳定而优异的性能、原子的定位精度、纳米位移步长和厘米位移范围深受科学家的肯定和赞誉。产品广泛应用于普通大气环境和端环境中，包括超高环境(5E-11 mbar)、低温环境（10mK）和强磁场中（31 Tesla）。图3. attocube低温强磁场纳米精度位移器，扫描器，3DR主要参数及技术特点参考文献：[1]. Binnig, G., Rohrer, H., Gerber, C. & Weibel, E. Surface studies by scanning tunneling microscopy. Phys. Rev. Lett. 49, 57 (1982).[2]. Binnig, G., Quate, C. F. & Gerber, C. Atomic force microscope. Phys. Rev. Lett. 56, 930 (1986).[3]. Bonnell, D. A. et al. Imaging physical phenomena with local probes: From electrons to photons. Rev. Mod. Phys. 84, 1343 (2012).[4]. Kundhikanjana, W., Lai, K., Kelly, M. A. & Shen, Z. X. Cryogenic microwave imaging of metalinsulator transition in doped silicon. Rev. Sci. Instrum. 82, 033705 (2011).[5]. Gregory, A. et al. Spatially resolved electrical characterization of graphene layers by an evanescent field microwave microscope. Physica E 56, 431 (2014).[6]. Gregory, A. et al. Spatially resolved electrical characterization of graphene layers by an evanescent field microwave microscope. Physica E 56, 431 (2014).[7]. Lann, A. F. et al. Magnetic-field-modulated microwave reectivity of high-Tc superconductors studied by near-field mm-wave. microscopy. Appl. Phys. Lett. 75, 1766 (1999). 更多文章信息请点击：https://doi.org/10.1038/s41598-019-48780-3

一、胶原纤维研究 胶原纤维是人体各种器官（如骨、肌肉）中关键的组成成分之一。胶原纤维拥有复杂的微纳生物结构，这种结构的有序排列使胶原纤维能够表现出优异的生理性能，同时，这种结构的改变会导致其生理特征的急剧变化。劳损、骨折等常见疾病的发病机理就与胶原微纳结构变化密切相关。如何观测并理解胶原纤维微纳尺度的结构变化是治疗相关胶原类疾病的关键所在。 近日，中国科学院物理研究所陈佳宁课题组利用散射式近场扫描显微镜（IR-neaSCOPE）对胶原纤维进行纳米分辨率红外扫描成像。该研究通过在组织切片表面近场测量紧凑排布的胶原纤维簇，对胶原纤维的纳米周期性横纹结构进行量化分析，并观察到胶原纤维发生的横纹倾斜现象。该研究借助胶原晶格模型解释其现象的产生机理，揭示了胶原纤维内部分子间可能存在的滑移位错形变。 该结果有助于人们理解胶原结构失序时胶原纤维可能发生的纳米结构变化，为解读胶原类疾病的发病机理提供了新思路。同时，该工作展示了s-SNOM在生命科学中对于生物微纳尺度结构研究的广阔应用前景。相关结果发表在近期的《Nano Research》上。该工作得到了重点研发计划、自然科学基金，中国科学院战略重点研究计划的资助。 二、生物催化（MOF体系）研究 生物催化转化在生物体中，如多酶催化联，在不同的细胞膜区隔的细胞器中高效率地进行。然而，在自然系统中模拟生物催化联过程仍然具有挑战性。 近日，华东师范大学李丽老师课题组报道了多壳金属有机骨架（MOF）可以作为一种层次化的支架，在纳米尺度上对酶进行空间组织，以提高联催化效率。 研究人员通过外延逐壳过生长的方法将多壳MOF包裹在多酶上，其催化效率是溶液中游离酶的5.8~13.5倍。重要的是，多壳MOF可以作为一个多空间隔室的纳米反应器，允许在一个MOF纳米颗粒中物理分隔多个酶，以便在一个锅中进行不相容的串联生物催化反应。研究人员使用纳米傅立叶变换红外光谱(Nano-FTIR)来解决与多壳MOF中的酶相关的纳米振动活性的不均一性。多壳MOF能够根据特定的串联反应路线方便地控制多酶的位置，其中载酶1和载酶2的壳沿内到外壳的紧密定位可以有效地促进质量传递，从而促进高效的串联生物催化反应。 这项工作有望为设计高效的多酶催化联反应提供新的思路，以鼓励其在许多化工和制药工业过程中的应用。 三、原位液相活体细胞研究 近日，德国attocube systems AG的工程师Korbinian联合德国慕尼黑大学Fritz Keilmann课题组报道了基于散射型纳米红外成像与光谱技术在液相环境关于纳米颗粒和活体细胞的定量研究。纳米红外光谱与成像的液相探测基于一个由10 nm厚度的SiN薄膜和金属液相池组成，通过扫描探针在针形成有效的红外探测近场对吸附（浸润）在SiN另一侧的纳米颗粒或活体细胞进行原位液相扫描。 液相原位纳米红外成像与光谱下的A 549癌细胞 这项工作是基于反射式光路的散射型扫描近场显微镜（s-SNOM）和nano-FTIR建立的原位液相样品池，通过搭配波长可调谐的红外激光器，有希望拓展从近红外（特别是近红外II区）到中红外（全指纹区覆盖）乃至远红外的全红外波段的液相环境下材料和细胞的纳米尺度探测。

红外热成像技术通过探测物体自身所发出来的远场红外辐射从而感知表面温度，在军事、民航、安防监控及工业制造等重要领域有着广泛应用。但由于光学衍射极限的限制，红外热成像的分辨率通常在微米尺度及以上，因此无法用于观测纳米尺度的物体。近几年，我们开发了红外被动近场显微成像技术，通过探测物体表面的近场辐射从而极大地突破红外衍射极限限制，将红外温度探测及成像从传统的微米尺度拓展到了纳米尺度。据麦姆斯咨询报道，近期，中国科学院上海技术物理研究所红外科学与技术全国重点实验室的科研团队在《红外与毫米波学报》期刊上发表了以“红外近场辐射探测及超分辨温度成像”为主题的文章。该文章第一作者为朱晓艳，主要从事红外被动近场成像方面的研究工作。本文将围绕扫描噪声显微镜（SNoiM）技术的实验原理及其应用，详细介绍如何通过自主研制的红外被动近场显微镜，突破红外热成像的衍射极限限制，实现纳米级红外温度成像。近场辐射我们首先从黑体辐射的本源入手。如图1（a）所示，绝大多数物体内部都包含大量带正电荷和负电荷的粒子，这些带电粒子永远不会静止不动，而是一直处于随机扰动状态（热运动）。我们所熟知的热辐射就源自物体内部的这种带电粒子热运动，辐射特征可由普朗克黑体辐射定律描述。但鲜为人知地是，物体内的电荷扰动不仅在距离物体辐射波长尺度以外的区域产生红外热辐射（远场辐射），而且在物体近表面处会生成一种能量密度极高的表面扰动电磁波（以倏逝波形式存在），可称之为近场辐射。理论很早就预言了这种表面电磁波（近场辐射）的存在，并发现针对远场辐射所建立的认知及规律（如普朗克辐射定律等）将不再适用于近场辐射，但相关实验研究由于探测难度极高而一直未有明显突破。2009年，美国麻省理工学院和法国CNRS的研究组取得重要进展，先后在实验上验证了纳米尺度下近场辐射热传输效率可远超黑体辐射极限。尽管该实验验证了物体表面近场倏逝波的存在，但相关物理现象仍然缺少更直接的实验手段对其进行更进一步地研究。图1（a）物体表面存在的远场辐射及近场辐射；探针调制技术：（b）当探针远离样品时不会散射物体表面的近场倏逝波、（c）当探针靠近物体近表面时可以散射近场倏逝波；（d）红外被动近场显微镜（SNoiM）的示意图红外被动近场显微镜（SNoiM）的实验原理及其应用SNoiM技术的实验原理物体表面的近场辐射由于其倏逝波特性（即强度随着远离物体表面急剧衰退）而难以探测。在SNoiM中，利用扫描探针技术有效地解决了这一问题。如图1（b）所示，当不引入纳米探针（或探针远离物体表面）时，物体近表面的近场倏逝波无法被探测，该显微镜工作于传统红外热成像模式，即仅获得其远场辐射信号。SNoiM技术的关键是，将探针靠近样品近表面（比如10 nm以内），近场倏逝波可以被针尖有效散射出来。该探测模式下，探测器所获取的样品信号中同时存在近场和远场分量。因此，通过控制探针至物体表面的间距h，即可获得近场、远场混合信号（h 100 nm，称为近场模式）或单一的远场信号（h 100 nm或撤去探针，称为远场模式）。最终，利用探针高度调制及解调技术即可从远场背景中提取物体的近场信息。图1（d）展示了SNoiM系统探测近场信号的示意图。探针所散射的近场信号首先由一个高数值孔径的红外物镜进行收集。但在该过程中，无法消除来自环境、被测物体及仪器自身的远场辐射信号，它们随近场信号一同被红外物镜收集，导致被测物体微弱的近场信号湮没于巨大的远场背景辐射之中。为了最大程度降低远场背景信号，研究人员在红外物镜上方设计了一个孔径极小的共焦孔（约100 μm），通过此共焦结构可以缩小收集光斑，有效抑制背景辐射信号。然而，即使是这样，是否有足够灵敏的红外探测器能够检测到纳米探针所散射的微弱近场信号也是一大难点。为此，本团队研发了一款超高灵敏度红外探测器，攻克了这一技术壁垒。图2（a）展示了首套SNoiM设备实物图。其中，金色圆柱腔体为低温杜瓦，内部搭载了自主研制的超高灵敏度红外探测器（CSIP）及一些低温光学组件；白色方框内为实验室内组装的基于音叉的原子力显微镜（AFM）、红外收集物镜及样品台区域，具体细节参照图2（b）、（c）。红外近场图像的空间分辨率不再受探测波长限制，而是由探针尖端尺寸决定。如图2（b）中插图所示，通过电化学腐蚀方法，可制备出形貌优良的金属（钨）纳米探针，其中，针尖直径可小至100 nm以内。图2（a）红外被动近场显微镜SNoiM的实物图，其中搭载了超高灵敏度红外探测器；（b）AFM及红外收集物镜；插图为通过电化学腐蚀制备的金属（钨）纳米探针；（c）探针与样品的显微照片基于SNoiM的超分辨红外成像研究利用SNoiM技术探测物体表面的近场辐射可极大突破红外衍射极限，实现超分辨红外成像。首先以亚波长金属结构的成像结果为例进行展示。图3（a）为Au薄膜样品在普通光学显微镜下所拍摄的图像。其中，亮金色区域为Au薄膜（约50 nm厚），其他区域为SiO₂衬底。使用SNoiM系统可同时获取该样品的远场和近场红外图像（获取远场图像时只需将探针挪离样品表面）。如图3（b）所示，由于成像波长较长（~ 14 μm），远场红外图像的分辨率远不如普通光学显微图像。比如，Au与衬底（SiO₂）的边界无法清晰区分以及中间细小金属条状结构无法识别等（图中黑色虚线所示）。然而，在相同探测波长下，如图3（c）所示的近场红外图像则展现了超高的空间分辨率，其图像清晰度可完全与普通光学显微镜所获取的图像相比拟。为了进一步理清上述三种显微成像技术的区别，图3示意图中给出了探测到的信号来源：对于光学显微图像，其信号来自于可见光的反射。由于金属的反射能力较强，因而Au上的信号远比SiO₂强。可见光波长范围为400~760 nm，因而光学显微镜可清晰分辨该样品表面的细微结构。远场红外成像不依赖于外界光源照射，直接通过红外物镜收集物体自身所发射出来的辐射信号，并对其进行成像。在探测波长为14 μm情况下，受衍射极限的限制，系统的实际空间分辨率也只有约14 μm。近场红外成像则检测探针尖端所散射的样品表面近场辐射信号，因此不受远场光学衍射极限限制，可获得超分辨红外图像（图3c）。图3 样品Au（SiO₂衬底）的（a）光学显微、（b）远场红外和（c）近场红外的图像及成像原理示意图另外值得注意的一点是，图3（c）所示的红外近场图像不仅仅在分辨率上有所提高，而且在金属与衬底的信号强度对比上出现了明显反转（由远场切换至近场后，Au由弱信号方（蓝色）转变为强信号方（红色））。针对上述现象的解释如下：远场成像时，Au是高反射物体，因此吸收红外光的能力极弱，根据基尔霍夫定律，则其红外发射率也很低。因而远场红外成像中其信号弱于衬底SiO₂；而在近场成像中，室温金属（Au）中的自由电子存在剧烈的热运动（热噪声），从而在金属表面产生极强的表面电磁波，因而Au上的信号远强于SiO₂。由此可见，SNoiM技术不仅突破了红外衍射极限限制，而且能够检测远场显微镜所无法探测的物理过程。基于SNoiM的微观载流子输运及能量耗散可视化研究基于SNoiM技术的另一项创新与突破在于纳米尺度下通电器件中微观载流子输运及局域能量耗散的直接可视化。值得指出，SNoiM所检测的近场辐射信号来自于物体近表面的传导电子，因此其成像结果所反映的是物体表面的局域电子温度（Te）。目前仅SNoiM技术可实现纳米尺度下电子温度分布的直接成像。下面将以通电微小金属线（NiCr合金）为例进行说明。图4 （a）通电金属线显微图像及远场热成像；器件弯折区域分别为（b）凹形、（c）U形的扫描电镜图像及超分辨红外近场热成像图4（a）为NiCr金属线的光学显微图像（上）及其通电后的红外远场热图像（下）。红外远场成像检测通电器件的远场辐射，从而估算出器件的表面温度。比如，器件中心处出现明显热斑，该处温度最高，表明电流流经微小弯曲金属线时能量耗散最大。而受衍射极限限制，远场红外热成像无法分辨微小金属线（宽度约3.3 μm）上不同区域的温度分布，因此无法有效反映微观尺度上载流子的能量耗散特性。与之相比，近场红外热成像则可清晰展示器件中心区域微观载流子的输运及能量耗散行为。如图4（b）所示，当电流经过器件凹形弯折区时，近场红外热成像下，该区域内存在极其不均匀的温度分布，而且在凹形内侧出现显著热斑。该现象表明，通电NiCr器件的凹形区内存在非均匀局部焦耳热，且内侧区域电子能量耗散最大，这是由于电流的拥挤效应所造成的。此外，该温度分布图像似乎表明，通电时，载流子倾向于避开直角拐角处，并趋于沿着U形路径分布。为验证这一猜想，该实验进一步设计了中心区域呈U形弯折的通电NiCr金属线，并对其进行了近场红外热成像表征。图4（c）显示，U形区域温度均匀分布，无明显局域热斑，这表明载流子倾向于沿着U形路径均匀输运。基于SNoiM纳米热分析研究而提出的新设计大大缓解了电流拥挤效应可能对器件造成的局部热损伤，具有重要的指导意义。总结与展望综上，利用SNoiM技术，可以实现物体表面的近场辐射探测及红外超分辨温度成像。该技术是目前国际上唯一能够进行局域电子温度成像的科学仪器，不仅突破了红外远场热成像的衍射极限限制，且首次实现了纳米尺度下通电器件中载流子输运行为与能量耗散的直接可视化。该研究内容均基于第一代室温SNoiM系统，目前，第二代低温SNoiM系统已被成功搭建，有望进一步突破后摩尔时代信息和能源器件的功耗降低及能效提升难题，探索物理新机制，并推动纳米测温技术新的发展。这项研究获得国家自然科学基金优秀青年基金的资助和支持。论文链接：DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.05.001

红外热成像技术通过探测物体自身所发出来的远场红外辐射从而感知表面温度，在军事、民航、安防监控及工业制造等重要领域有着广泛应用。但由于光学衍射极限的限制，红外热成像的分辨率通常在微米尺度及以上，因此无法用于观测纳米尺度的物体。近几年，我们开发了红外被动近场显微成像技术，通过探测物体表面的近场辐射从而极大地突破红外衍射极限限制，将红外温度探测及成像从传统的微米尺度拓展到了纳米尺度。本文将介绍红外被动近场显微成像技术的基本原理，以及基于此可实现的物体表面近场辐射探测与红外超分辨温度成像研究。近场辐射我们首先从黑体辐射的本源入手。如图1（a）所示，绝大多数物体内部都包含大量带正电荷和负电荷的粒子，这些带电粒子永远不会静止不动，而是一直处于随机扰动状态（热运动）。我们所熟知的热辐射就源自物体内部的这种带电粒子热运动，辐射特征可由普朗克黑体辐射定律描述。但鲜为人知的是，物体内的电荷扰动不仅在距离物体辐射波长尺度以外的区域产生红外热辐射（远场辐射），而且在物体近表面处会生成一种能量密度极高的表面扰动电磁波（以倏逝波形式存在），可称之近场辐射。理论很早就预言了这种表面电磁波（近场辐射）的存在，并发现针对远场辐射所建立的认知及规律（如普朗克辐射定律等）将不再适用于近场辐射，但相关实验研究由于探测难度极高而一直未有明显突破。2009年，美国麻省理工学院和法国CNRS的研究组取得重要进展，先后在实验上验证了纳米尺度下近场辐射热传输效率可远超黑体辐射极限。尽管该实验验证了物体表面近场倏逝波的存在，但相关物理现象仍然缺少更直接的实验手段对其进行更进一步的研究。图1 物体表面存在的近场辐射及其探测方式 （a）物体表面存在的远场辐射及近场辐射；探针调制技术：（b）当探针远离样品时不会散射物体表面的近场倏逝波、（c）当探针靠近物体近表面时可以散射近场倏逝波；（d）红外被动近场显微镜（SNoiM）的示意图红外被动近场显微镜（SNoiM）的实验原理及其应用SNoiM技术的实验原理物体表面的近场辐射由于其倏逝波特性（即强度随着远离物体表面急剧衰退）而难以探测。在SNoiM中，利用扫描探针技术有效地解决了这一问题。如图1（b）所示，当不引入纳米探针（或探针远离物体表面）时，物体近表面的近场倏逝波无法被探测，该显微镜工作于传统红外热成像模式，即仅获得其远场辐射信号。SNoiM技术的关键是，将探针靠近样品近表面（比如10 nm以内），近场倏逝波可以被针尖有效散射出来。该探测模式下，探测器所获取的样品信号中同时存在近场和远场分量。因此，通过控制探针至物体表面的间距，即可获得近场、远场混合信号（ 100 nm，称为近场模式）或单一的远场信号（ 100 nm或撤去探针，称为远场模式）。最终，利用探针高度调制及解调技术即可从远场背景中提取物体的近场信息。图1（d）展示了SNoiM系统探测近场信号的示意图。探针所散射的近场信号首先由一个高数值孔径的红外物镜进行收集。但在该过程中，无法消除来自环境、被测物体及仪器自身的远场辐射信号，它们随近场信号一同被红外物镜收集，导致被测物体微弱的近场信号湮没于巨大的远场背景辐射之中。为了最大程度降低远场背景信号，研究人员在红外物镜上方设计了一个孔径极小的共焦孔（约100 μm），通过此共焦结构可以缩小收集的光斑，有效抑制背景辐射信号。然而，即使是这样，是否有足够灵敏的红外探测器能够检测到纳米探针所散射的微弱近场信号也是一大难点。为此，本团队研发了一款超高灵敏度红外探测器，攻克了这一技术壁垒。图2（a）展示了首套SNoiM设备实物图。其中，金色圆柱腔体为低温杜瓦，内部搭载了自主研制的超高灵敏度红外探测器（CSIP）及一些低温光学组件；白色方框内为实验室内组装的基于音叉的原子力显微镜（AFM）、红外收集物镜及样品台区域，具体细节参照图2（b）、（c）。红外近场图像的空间分辨率不再受探测波长限制，而是由探针尖端尺寸决定。如图2（b）中插图所示，通过电化学腐蚀方法，可制备出形貌优良的金属（钨）纳米探针，其中，针尖直径可小至100 nm以内。图2 红外被动近场显微镜SNoiM的实物图（a）　红外被动近场显微镜SNoiM的实物图，其中搭载了超高灵敏度红外探测器；（b）AFM及红外收集物镜；插图为通过电化学腐蚀制备的金属（钨）纳米探针；（c）探针与样品的显微照片基于SNoiM的超分辨红外成像研究利用SNoiM技术探测物体表面的近场辐射可极大突破红外衍射极限，实现超分辨红外成像。首先以亚波长金属结构的成像结果为例进行展示。图3（a）为Au薄膜样品在普通光学显微镜下所拍摄的图像。其中，亮金色区域为Au薄膜（约50 nm厚），其他区域为SiO2衬底。使用SNoiM系统可同时获取该样品的远场和近场红外图像（获取远场图像时只需将探针挪离样品表面）。如图3（b）所示，由于成像波长较长（ ~ 14 μm），远场红外图像的分辨率远不如普通光学显微图像。比如，Au与衬底（SiO2）的边界无法清晰区分以及中间细小金属条状结构无法识别等（图中黑色虚线所示）。然而，在相同探测波长下，如图3（c）所示的近场红外图像则展现了超高的空间分辨率，其图像清晰度可完全与普通光学显微镜所获取的图像相比拟。为了进一步理清上述三种显微成像技术的区别，图3示意图中给出了探测到的信号来源：对于光学显微图像，其信号来自于可见光的反射。由于金属的反射能力较强，因而Au上的信号远比SiO2强。可见光波长范围为400~760 nm，因而光学显微镜可清晰分辨该样品表面的细微结构。远场红外成像不依赖于外界光源照射，直接通过红外物镜收集物体自身所发射出来的辐射信号，并对其进行成像。在探测波长为14μm情况下，受衍射极限的限制，系统的实际空间分辨率也只有约14μm。近场红外成像则检测探针尖端所散射的样品表面近场辐射信号，因此不受远场光学衍射极限限制，可获得超分辨红外图像（图3c）。图3 样品Au（SiO2衬底）的几种显微图像及成像原理示意图：（a）光学显微、（b）远场红外和（c）近场红外另外，值得注意的一点是，图3（c）所示的红外近场图像不仅仅在分辨率上有所提高，而且在金属与衬底的信号强度对比上出现了明显反转（由远场切换至近场后，Au由弱信号方（蓝色）转变为强信号方（红色））。针对上述现象的解释如下：远场成像时，Au是高反射物体，因此吸收红外光的能力极弱，根据基尔霍夫定律，则其红外发射率也很低。因而远场红外成像中其信号弱于衬底SiO2；而在近场成像中，室温金属（Au）中的自由电子存在剧烈的热运动（热噪声），从而在金属表面产生极强的表面电磁波，因而Au上的信号远强于SiO2。由此可见，SNoiM技术不仅突破了红外衍射极限限制，而且能够检测远场显微镜所无法探测的物理过程。基于SNoiM的微观载流子输运及能量耗散可视化研究基于SNoiM技术的另一项创新与突破在于纳米尺度下通电器件中微观载流子输运及局域能量耗散的直接可视化。值得指出，SNoiM所检测的近场辐射信号来自于物体近表面的传导电子，因此其成像结果所反映的是物体表面的局域电子温度（Te）。目前仅SNoiM技术可实现纳米尺度下电子温度分布的直接成像。下面将以通电微小金属线（NiCr合金）为例进行说明。图4（a）为NiCr金属线的光学显微图像（上）及其通电后的红外远场热图像（下）。红外远场成像检测通电器件的远场辐射，从而估算出器件的表面温度。比如，器件中心处出现明显热斑，该处温度最高，表明电流流经微小弯曲金属线时能量耗散最大。而受衍射极限限制，远场红外热成像无法分辨微小金属线（宽度约3.3 μm）上不同区域的温度分布，因此无法有效反映微观尺度上载流子的能量耗散特性。与之相比，近场红外热成像则可清晰展示器件中心区域微观载流子的输运及能量耗散行为。如图4（b）所示，当电流经过器件凹形弯折区时，近场红外热成像下，该区域内存在极其不均匀的温度分布，而且在凹形内侧出现显著热斑。该现象表明，通电NiCr器件的凹形区内存在非均匀局部焦耳热，且内侧区域电子能量耗散最大，这是由于电流的拥挤效应所造成的。此外，该温度分布图像似乎表明，通电时，载流子倾向于避开直角拐角处，并趋于沿着U形路径分布。为验证这一猜想，该实验进一步设计了中心区域呈U形弯折的通电NiCr金属线，并对其进行了近场红外热成像表征。图4（c）显示，U形区域温度均匀分布，无明显局域热斑，这表明载流子倾向于沿着U形路径均匀输运。基于SNoiM纳米热分析研究而提出的新设计大大缓解了电流拥挤效应可能对器件造成的局部热损伤，具有重要的指导意义。图4 NiCr金属线在不同测试模式下的红外热成像结果：（a）通电金属线显微图像及远场热成像；器件弯折区域分别为（b）凹形、（c）U形的扫描电镜图像及超分辨红外近场热成像

2011年3月7-14日，中科院上海硅酸盐研究所研制的纳米热学-声学显微镜成像系统亮相国家“十一五”重大科技成就展，并引起了业内人士、专业媒体多方面关注。据了解，该项目负责人殷庆瑞研究员以自行研制的材料和器件为核心技术，已成功研发出多台具有自主知识产权的大型科学仪器设备，如扫描电声显微镜(SEAM)、扫描探针声学显微镜(SPAM)、扫描热学显微镜(SThM)、激光-光声测量仪、超声雾化器等。　　其中，扫描电声显微镜创新性地将电子显微术(SEM)与声学显微术(SAM)“合二为一”，被称为该领域全球唯一成熟的商品化扫描电声显微镜，现已荣获国家技术发明二等奖、国际工业博览会银奖以及中科院自然科学一等奖等殊荣。目前，该款仪器已成功更新至第IV代，分辨率达到200nm，在国内相关的企事业单位得到了实际应用，并出口到美国、德国、日本、台湾、新加坡等地，成为“我国大型科学仪器出口到发达国家和地区的一个成功范例”。　　近日，仪器信息网就声学显微镜成像技术与仪器的研制、应用、产业化等问题，专门采访了中科院上海硅酸研究所殷庆瑞研究员。中科院上海硅酸盐研究所殷庆瑞研究员潜心数载攻难关 成功研发世界先进水平扫描电声显微镜　　扫描电声显微镜是一种多功能、高分辨率的显微成像仪器，兼具电子显微术高分辨率和声学显微术非破坏性内部成像的特点，拥有广阔的市场应用前景。殷庆瑞研究员瞄准市场需求，创造性地把电子光学技术、弱信号检测技术、图像处理技术及计算机技术有机融为一体、先后研制出具有自主知识产权的四代扫描电声显微镜，并获得国内外多项大奖。　　对于扫描电声显微镜的研发初衷，殷庆瑞研究员回忆到：“1979-1981年，我被派往英国牛津大学的Clarendon实验室和材料系做访问学者。在那里，我发现同行们都是自行研制仪器做科研，发现的物质结构或实验结果也颇具创新性。相比之下，国内大多是购买现成仪器搞科研，实验结果自然也雷同，很难有创新的成果。因此我决定回国后要结合具体的科研工作，按照自己的新思路，研发新仪器、建立新方法。　　“回国后，我最开始研制成功的是激光-光声测量仪，为定量表征薄膜压电性能、功能陶瓷弱相变行为和自发极化剖面分布提供了新技术，解决了当时薄膜材料性能表征的关键技术难题，获得了中科院自然科学奖二等奖。之后，我又研发出了超声雾化器，在日化工业、陶瓷制备方面得到了成功应用。”扫描电声显微成像系统　　在提到扫描电声显微镜的研发历程时，殷庆瑞研究员则说到：“在国家‘863’计划的支持下，我们课题组1988年在国内率先开展了扫描电声显微镜及其相关器件、材料、成像理论和应用研究，这几乎与国际同步。随后几年，整个研发团队潜心研究，攻克各类技术难关，终于研制出了扫描电声显微镜。截至目前，我们已先后完成了SEAM-I型、II型、III型、IV型四代电声成像系统的研制，分辨率已达到200nm，总体技术指标和功能均处于世界先进水平。”　　同时，殷庆瑞研究员补充到：“扫描电声显微镜可以用‘二合一’来形容，既能利用电子束探测物质的表面信息，又可以借用声波记录下物质的内部模样，兼具电子显微术高分辨率和声学显微术非破坏性内部成像的本领，可原位同时观察基于不同成像机理的二次电子像和电声像，实现‘二合一’！”　　这项成果成功将电子显微术、声学显微术、数字信号处理和高灵敏度传感技术相结合，现拥有4项国家发明专利和一项国外发明专利， 更是荣获了2005年度国家技术发明二等奖、2006年度国际工业博览会银奖以及2010年度中科院自然科学一等奖。积极推进商品化 成为我国大型仪器出口成功范例　　近年来我国科技经费投入持续增长，每年取得的科技成果有3万多项，但多数成果却陷入了“成果-证书-鸡肋”的尴尬状况。虽然目前科学成果商品化面临诸多问题，但也有不少成功范例，殷庆瑞研究员扫描电声显微镜的成功商品化便是其中之一。据悉，目前该项成果已被推广到国内外数十家单位，被誉为“全球唯一成熟的商品化扫描电声显微镜”。　　科研成果要实现商品化，自然离不开应用开发。据殷庆瑞研究员介绍，扫描电声显微镜的横向分辨率、纵向分辨率、探测器灵敏度以及图像质量均处于国际领先水平，在评价电子陶瓷、金属、半导体、无机材料、复合材料以及功能器件时能够获得常规手段难以得到的信息，彰显了扫描电声显微成像技术在信息产生、检测和显示等方面的独特优势，当年前来访问的德国乌帕塔大学电子光学系主任巴克先生与新加坡国立大学电子光学专家彭教授也被这一独特优势深深折服。　　殷庆瑞研究员介绍：“目前，国内外科学家正是通过使用我们的扫描电声显微镜在各自研究领域内已获得了许多重大的新发现。例如，德国科学家Kohler博士首次在马氏材料上发现了铁磁畴结构及其相应的机理解释；日本筑波大学Kojima教授则首次获得了蝶形BaTiO3晶体电畴结构电声像；美国宾州大学Hang He博士和Ruyan Guo教授在不同材料上获得了铁弹畴、180°反平行周期结构畴的复合畴形态的电声像，并认为电声成像技术是研究功能材料机电耦合效应的一种独特方法；清华大学彭海东博士则观察到了金属-陶瓷复合涂层表面和亚表面显微结构的电声像。正是利用扫描电声显微镜独特的成像机理获得诸如此类的应用成果不胜枚举，而这么多的成功应用又极大地推动了扫描电镜的商品化进程。”　　对于扫描电声显微镜的产业之路，殷庆瑞研究员谈到：“最初在仪器研发成功后，我们只是停留在一种‘自给自足’状态，并没有真正地实现规模化生产，也没有主动去开拓市场。后来通过国内外的学术交流，我们收到了第一张订单，而对方竟来自电子显微镜的诞生地和主要产地——德国，这极大地鼓励了我们要把样机商品化的信心，尤其在近几年，中科院一直强调科研创新以及‘产学研用’合作。因此，我们积极与上海市高新技术成果转化服务中心联系，并与国内几家仪器公司建立了合作关系，共同推进扫描电声显微镜的商品化。而在厂商接手过程中，我们也并没有撒手不管，听之任之，而是从实验数据、应用开发再到技术培训、售后维修，我们都全程参与。双方互相信任，通力协作，推动了科研成果向产业化发展。”　　我国大型科学仪器历来依靠进口，而随着扫描电声显微镜的技术升级与商品化成熟，“中国创造”的扫描电声显微镜在中国大陆、台湾、美国、德国、日本、荷兰、新加坡等发达国家和地区的实验室里都能够找到，被誉为“我国大型科学仪器出口到发达国家和地区的成功范例”。超越“二合一” 实现电-声-热显微镜一体化　　当今材料科学朝着纳米及精细复合方向发展，功能器件则越来越小型化、集成化，这就对材料及功能器件的评价表征方法提出了日益严峻的考验；为应对这一挑战，殷庆瑞研究员课题组“二合一”的科研工作还在一直持续着，已成功研制出扫描探针声学显微镜与扫描热学显微镜，现正在研发电-声-热显微镜“三合一”技术。　　近年来，在扫描电声显微镜的基础上，殷庆瑞研究员又带领课题组突破传统声学成像技术的概念，成功研发了低频(300Hz-3KHz)、高分辨率(10nm)扫描探针声学显微成像(SPAM)，使低频声学成像技术拓展到了纳米级分辨率水平。　　对此，殷庆瑞研究员表示：“原子力显微镜(SPM)只能用于检测材料表面，而声学显微镜却可以用于材料的缺陷分析、电子结构、微区弹性等性能测试方面。随着纳米技术深入发展，我和我的团队想到了将声学技术与原子力显微镜结合，研发出了扫描探针声学显微镜。这项成果可以克服现有SPM只能获得材料表面结构和性质的不足，实现了材料表面及亚表面结构和物性的原位实时检测，在微、纳米材料和器件无损分析方面的应用前景十分广阔。目前，该仪器已被日本国家材料研究所、德国应用科学技术大学、北大、清华、南大等知名院校纷纷选择使用。”　　而扫描热学显微镜(SThM)则是殷庆瑞研究员继SPAM之后对扫描探针显微术的又一项重大突破。该仪器主要利用材料的温度、热导率等变化进行成像，从而获得样品表面热分布和相关热物理性质的一种微纳米尺度的测试技术，适用于材料微区的热学性能表征。　　殷庆瑞说到：“目前，国外科学家已分别研制出原子力显微镜与电、光、磁3种技术分别结合的显微成像仪器。而我们之前已研发出了扫描探针声学显微镜，因此把目光投向了扫描热学显微镜。在国家‘973’计划的支持下，我们在2010年成功研制出了扫描热学显微镜，目前在微电子器件、材料等领域已得到了日益广泛的应用。”扫描探针近场压电-声学-热学显微成像系统　　最后，在谈到课题组下一步的研发计划时，殷庆瑞研究员提出：“我们打算研发电、声、热一体化的扫描电镜，更加集成化、综合化、实用化，而这也是当今科学仪器发展的一个大方向。我相信，这款仪器将更加适用于物质介观和微观层次上的特性表征，对相关材料、器件与显微成像技术领域的发展，也将是一个极大地推动作用。”　　后记：　　美国NASA高级材料物理专家John博士曾这样评价，中科院上海硅酸盐所这个团队在电声成像的研究和应用方面已经成为世界的领导者。他们把电声成像扩展至实用阶段，而这项工作对该领域的影响是深远的。　　的确如此，殷庆瑞研究员课题组将理论研究、材料制备器件设计、仪器研制与实际应用相结合，开发出独具特色的“二合一”新仪器，并积极推进相关科研成果的商业化，取得了一定的经济效益和良好的社会效益。因此我们有理由相信，殷庆瑞研究员和他的团队下一个“电-声-热显微镜一体机”必将在日益发展的纳米科学时代能够“大放异彩”!　　采访编辑：刘玉兰　　殷庆瑞研究员个人简介：　　殷庆瑞研究员，1965年毕业于东南大学(南京工学院)无线电工程系。同年9月分配至中国科学院硅酸盐研究所工作至今。期间，1979-1981年在英国牛津大学Clarendon物理实验室访问学者，1989年在日本东京大学应用化学系客座研究员，2003年在德国乌帕塔大学电子工程系访问教授。　　他主要从事电子陶瓷材料物理性能、器件设计以及光声学、电声成像和扫描探针声学显微术方面的研究。他在国内外重要刊物上已发表论文300余篇，专著两本(80余万字)，英文版专著一本(Spring )，译著两本。获得国家技术发明二等奖、三等奖各一项，国际工业博览会银奖一项，中国科学院自然科学一等奖、二等奖各一项，中国科学院科技进步一等奖一项、省部级三等奖两项，国内外专利十余项。　　他曾兼任同济大学教授、香港理工大学智能材料中心国际顾问委员会委员、国家基金委员会重大项目首席科学家、国家“863”计划新材料领域专家委员会委员、美国IEEE高级研究员、亚洲铁电学联合会理事、亚洲电子陶瓷联合会理事和国际铁电学杂志编委等学术职务，并当选美国纽约科学院院士和国际陶瓷科学院院士。　　他曾先后获得上海市劳动模范、全国“五一”劳动奖章、国家“863”计划十五周年先进个人、中国科学院研究生院杰出贡献教师等荣誉称号。　　他曾担任过中国科学院硅酸盐所科技处处长、所长助理和副所长，以及中国科学院无机功能材料开放实验室以及国家重点实验室学术委员会副主任等职务。

复旦大学材料科学系武利民课题组研究设计开发了一种新的纳米粒子组装方法——纳米固流体法，首次实现了将高折射率的二氧化钛纳米粒子组装成能工作于可见光波段的超材料光学器件。相关研究成果已发表于《科学进展》。　　目前，绝大多数超材料采用金属材料来制备，这些金属超材料可较好地工作于微波和太赫兹波段。但在更高频率的近红外，特别是可见光波段，金属会吸收过多的光线并造成显著的能量损耗，从而限制了金属超材料在近红外和可见光波段的应用。因此，低损耗的非金属超材料的制备与应用是国际超材料研究领域的热点之一。　　据悉，武利民课题组通过将15纳米的锐钛矿二氧化钛纳米粒子组装成半球形和超半球形固体浸没超透镜，在常规的光学显微镜下实现了45纳米的超分辨率显微成像，大大突破了光学显微镜的极限分辨率200纳米，并揭示了二氧化钛纳米粒子间的近场耦合效应在该可见光超材料中的重要作用。　　这项研究提供了一种在纳米尺度操纵可见光的途径，未来将该组装方法与纳米印迹、微纳流体等技术结合，有望制备出紧凑、低成本的超材料光学器件，应用于隐身、光子计算机、近场光学检测及太阳能利用等领域。

扫描隧道显微镜 (STM) 基于量子隧穿效应能够以亚埃的纵向精度和真实原子分辨率对样品表面成像。无论是金属还是半导体，甚至到衬底上沉积的有机分子材料，均可直接可视化测量。然而，STM 的时间分辨率仅限于亚毫秒范围，不利于材料超快动力学的研究。 为了克服上述障碍，日本筑波大学的研究人员开发了一种新型 STM 系统，它采用基于激光的泵浦探针方法将时间分辨率从皮秒提高到数十飞秒（ACS Photonics，doi：10.1021/acsphotonics.2c00995）。该系统可以将极短时间尺度内发生的物理现象可视化，例如相变期间原子的重排或电子的快速激发。中红外电场驱动的扫描隧道显微镜系统示意图光泵浦探针法一般经常被用于一些超快现象测试。泵浦激光脉冲首先激发样品，然后经过一段时间延迟后，探测激光脉冲撞击样品并测量其透射率或反射率。测量的时间分辨率仅受激光脉冲持续时间的限制。研究人员将这种方法与电场驱动的 STM 相结合，后者使用载波包络相位控制的光源产生近场，从而在 STM 尖端和样品之间施加瞬时电场，从而捕捉到非平衡状态下的超快动力学现象。团队强调，他们的新型STM显微镜可广泛应用于包括太阳能电池或纳米级电子设备在内的各种各样的材料研究。该研究的主要负责人Hidemi Shigekawa 表示，在凝聚态物质中，动力学通常不是空间均匀的，而是受到原子缺陷等局部结构的强烈影响，这些结构可以在很短的时间内发生变化。在实验中，他们将经过一个近红外 (NIR) 波长范围和 8.1 fs 脉冲宽度的啁啾脉冲放大器后的光束分离，其中一束光束被转换为中红外 (MIR)。 NIR 光束通过一个光学延迟级，并与 MIR 光束以同轴排列，用于泵浦探针测量。它们被聚焦在容纳样品的超高真空室中的 STM 尖端顶点上。为了验证系统性能，研究人员使用 NIR 脉冲光作为激发，MIR 光作为探针进行了时间分辨 STM 测量。碲化钼作为被观察的样品，这是一种过渡金属二硫化物，它具有重要的非平衡动力学。实验结果显示，MIR 电场驱动显微镜（具有高于 30 fs 的增强时间分辨率）在 0 到 1 ps 的时间范围内成功可视化了样品中的光诱导超快非平衡动力学。观察结果与载波动力学相关的能带结构的变化一致。STM 系统还解析了具有原子分辨率的快照图像，可以跟随激发的影响。正如团队主要成员Yusuke Arashida 在新闻稿提到的那样，“虽然我们新型STM的放大倍数不以为奇，但却是在时间分辨率上的一重大进步”。

点击上方图片报名参加发布会1983年，世界上第一台商用红外显微镜诞生。红外显微成像技术是将显微镜技术应用到红外光谱仪中，将显微镜的直观成像和红外光谱的官能团化学分析相结合，它不仅能对物体进行形貌成像，而且还能提供物体空间各个点的光谱信息。是一种快速、无损、无污染的检测技术，具有图谱合一、微区化、可视化、高精度和高灵敏度等优点，是了解复杂物质的空间分布和分子组成的强有力方法。如今，赛默飞重磅推出的Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR傅里叶变换红外显微镜，采用创新技术，帮助研究人员快速定位感兴趣的区域，提供更高空间分辨率的红外图像，更高效地获取到精准结果。 Nicolet™ RaptIR傅里叶变换红外显微镜在整个分析工作流程中为用户提供清晰的指引，帮助客户快速准确获取感兴趣区域的微观红外信息。其突破性的光学设计和先进的软件功能，使其在环境、制药、电子、公安物证和文物保护等不同领域都具有强大的适用性。4月25日，"鹰速巡迹 精准入微" 赛默飞红外显微镜新品发布会将带大家认识全新Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR FTIR傅里叶变换红外显微镜！会议日程时间环节报告人职位14:00-14:05主持人开场孙琳达赛默飞光谱业务部市场专员14:05-14:10领导致辞张翮赛默飞光谱业务部商务运营总监14:10-14:15新品揭幕+3D新品展示张翮、华瑞运营总监、产品经理14:15-14:20红包雨孙琳达赛默飞光谱业务部市场专员14:20-14:40报告环节：鹰速巡迹，精准入微：赛默飞最新 RaptIR红外显微镜介绍华瑞赛默飞分子光谱产品经理14:40-14:55场外连线：零距离新品演示辛明赛默飞分子光谱应用专家14:55-15:15报告环节：Nicolet™ RaptIR FTIR显微镜应用概述邓洁赛默飞 分子光谱应用专家15:15-15:20互动抽奖孙琳达赛默飞光谱业务部市场专员15:20-15:25主持人闭幕孙琳达赛默飞光谱业务部市场专员虚拟线下发布会，点击报名

您知道吗？日常生活中，洗面奶中的微小塑料颗粒检测；海洋环境中，微塑料种类检测；刑侦案件中，微量物证成分检测；药物生产中，杂质异物成分检测等等，都离不开红外显微镜。红外显微镜是指傅立叶变换红外光谱仪和显微镜联用系统，该技术灵敏度高，可以实现微区、微量样品分析，对于常规无法检测的μm级别样品，也可方便快捷地进行检测。 岛津公司全新推出《岛津AIM-9000红外显微镜应用数据集册》，一起来看看吧！ 岛津AIM-9000红外显微镜特点高灵敏度：拥有30000:1信噪比指标。全自动红外显微分析系统：观察、定义测量位置、测量、鉴别结果自动执行。装载：装载样品非常简单，轻轻一按“取出样品”按钮，自动降低样品台。观察：大视野相机和显微镜相机实现从目视尺寸（10x13mm）到显微异物尺寸（30x40μm）的连续放大。分析：异物自动分析程序，自动确认异物成分。丰富的附件：可以选配多种附件。 岛津AIM-9000红外显微镜应用数据集册特色案例抢先看 案例一 (环境) 海洋生物体中微塑料成分检测海洋微塑料一旦被海鸟、鱼类等生物摄入，是无法被消化的，极易导致海洋生物死亡。英国的纽卡斯尔大学和荷兰的瓦赫宁根海洋研究所从海洋生物北极鳕鱼的胃内分离出了微米级别的微塑料，使用岛津AIM-9000对北极鳕鱼胃内分离出的微塑料进行分析。 测试发现北极鳕鱼中采集的微塑料主要成分是PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯），含有添加剂KAOLIN（硅酸铝）。 案例二 (医药) 注射剂中异物成分定性分析注射剂生产工艺或生产环境等原因，一些灌装药液产品中可能含有玻璃碎屑、纤维、橡胶、毛发、烟雾、白点等异物，对病人身体造成极大的危害。过滤某品牌注射液，在光学显微镜下挑出异物（红色框内），然后使用岛津AIM-9000对异物进行成分测试。 谱图分析结果结合显微镜下异物图片状态可知，该异物可能是毛发。 案例三 (公安司法) 车祸现场油漆碎片分析汽车车身油漆由底漆层、中涂层、面漆层、清漆层等组成，不同厂家和车型对应不同的车身油漆。因此汽车油漆隐含着汽车车型的重要信息，是道路交通事故逃逸案中重要的物证信息之一。了解汽车油漆的光谱特征，对于进行同一性认定，缩小嫌疑车辆范围，查找逃逸车辆有重要指导意义。油漆图片及红外谱图 谱图分析结果嫌疑车油漆样本与事故现场油漆碎片红外谱图差异性比较明显，排除该车是肇事车的可能。 案例四 (电子电气) 镜头上异物成分定性分析在电子电气行业，生产工艺流程复杂，过程中使用的物料众多，操作流水线上的稍微疏漏，都会导致产品中出现不明异物。这不仅影响产品外观，影响产品质量，甚至会导致生产停滞，给企业带来不可估量的经济损失。由于异物样品较小，显微红外法在微小异物分析中的显著优势得以体现。 谱图分析结果结合显微镜下异物图片状态推断，该异物可能是皮屑。 数据集册内容 （一）工业制造1.红外显微镜法在电子产品异物分析中的应用2.岛津红外显微镜对印刷电路板进行缺陷分析3.红外显微镜在焊锡电路板助焊剂残留分析中的应用4.红外显微镜ATR法对锂离子电池用隔离膜进行定性分析5.红外显微镜Mapping功能研究物质组分分布的均匀性6.红外显微镜系统Mapping功能测试锂电池用铝箔表面的油污7.红外显微镜法测定玻璃板上聚亚胺薄膜的环化率8.岛津EDX和红外显微镜AIM测试人工晶体上的异物9.岛津红外显微镜AIM-9000和EDX-8100联用鉴定树脂材料中的异物 （二）医药1.岛津红外显微镜定性分析医药包材的多层膜2.岛津红外显微镜可视观察的同步测定对多层薄膜进行分析3.岛津红外显微镜AIM-9000对药物片剂表面的异物进行分析4.岛津红外显微镜对注射液中异物进行成分分析 （三）环境1.岛津红外显微镜快速鉴定长江水中的微塑料成分2.使用岛津红外显微镜AIM-9000分析从海洋生物中采集的微塑料3.岛津红外显微镜检测磨砂洗面奶中的微小塑料颗粒4.岛津红外显微镜检测食盐中的微小塑料颗粒 （四）公安司法1.岛津显微光谱法分析车辆碰撞现场微量油漆物证2.岛津AIM-9000红外显微镜系统在打印字迹鉴别中应用3.岛津红外显微镜对口红物证样品进行成分对比分析4.使用红外显微镜AIM-9000进行毛发截面分析 （五）食品安全1.岛津AIM-9000和EDX对食品工序中异物进行定性分析2.岛津红外显微镜AIM和EDX测试水管异物 撰稿人：王娟娟 *本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

傅立叶变换红外光谱仪与红外显微镜联用，组成红外显微系统，在红外主机常规功能之外，实现了红外的微区分析和微量分析。对于一些微小的样品，主机无法检测的，使用红外显微镜可以得到一个很好的结果，可以应用在电子、汽车、制药、化工、公安刑侦等行业。可以对电子电器行业中电路板上附着的异物、汽车行业中燃料电池电解膜的缺陷、药片上的异物、纸张上的异物、刑侦公安行业中的微小纤维及油漆等进行高精度的测试分析。 为了应对用户对异物分析和快速定性鉴别分析的需求，岛津特别开发了EDX-FTIR综合分析软件EDXIR-Analysis。该软件可直接读取岛津能量色散型X射线荧光光谱仪（EDX）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）的原始数据，充分利用了两个不同原理机种得到的信息进行自动定性分析，大大提高了数据分析效率和分析结果的可靠性。通过联用技术可以方便的检测异物样品是无机还是有机物质，原材料相同还是有差异，对产品质量保障，异物定性分析起到了更好地鉴别作用，在电子行业、原材料检测、食品异物分析等行业起到了有很好的指导作用。 岛津公司积极应对市场需求，满足客户要求，编写了《岛津AIM-9000红外显微镜应用数据集册》供相关检测单位和分析测试人员参考。 数据集册内容如下：1. 红外显微镜法在电子产品异物分析中的应用2 .红外显微镜法对印刷电路板进行缺陷分析3. 红外显微镜在焊锡电路板助剂残留分析中的应用4. 红外显微镜光谱法分析车辆碰撞现场微量油漆物证5. 岛津红外显微镜打印字迹鉴别中的应用6. 岛津红外显微镜定性分析医药包材的多层膜7. 岛津红外显微镜可视观察的同时对多层薄膜进行分析8. 岛津AIM-9000和EDX-8000对食品工序中异物进行分析9. 岛津能量色散型X射线荧光光谱仪和红外显微镜测试人工晶体上异物10. 岛津红外显微镜和能量色散型X射线荧光光谱仪测试水管异物11. 岛津红外显微镜和能量色散型X射线荧光光谱仪分析树脂原材料12. 红外显微镜ATR法对锂离子电池用隔离膜进行定性分析13. 岛津红外显微镜检测磨砂洗面奶中的微小塑料颗粒14. 岛津红外显微镜检测食盐中的微小塑料颗粒15. 红外显微镜Mapping功能研究物质组分分布的均匀性16. 岛津红外显微镜法测定玻璃板上聚酰亚胺薄膜的环化率关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。

傅里叶变换红外光谱仪和显微镜联用，组成显微红外系统，干涉红外光被高精度地聚焦在待测样品的微小区域，直接测试该特定部位的化学结构，从而得到高质量的红外谱图。该技术灵敏度高，实现微区、微量样品分析，对于微小样品可以给出准确的结果。对于主机无法检测的微小样品以及常规红外光谱法预处理繁琐的样品，使用红外显微镜可以方便快捷地进行检测，得到灵敏度较高的结果。 目前红外显微镜被广泛应用于医药、电子、材料、公安、生命科学、环境、食品、化工、地矿等领域。目前，国家药品监督管理局国家药品包装容器（材料）标准《YBB00342002-2015 多层共挤输液用膜、袋通则中》规定使用红外显微镜对多层膜进行定性分析。除此之外，公安部使用红外显微镜对刑侦中遇到的及其微小的样品进行定性分析，为刑侦提供工作可靠依据。电子企业由于异物污染会导致芯片失效，红外显微镜可以帮助客户查找异物来源等等。红外显微镜的应用越来越多，仪器的市场需求也越来越大。 岛津公司红外光谱产品60周年之际发布了一款全新力作AIM-9000红外显微镜，让“全自动红外显微分析”的理念更进一步。从观察，定义测量位置，到进行测量，再到鉴别结果的给出，红外显微分析所需的全部操作都能由仪器软硬件自动执行，同时提供高灵敏度的测试数据。岛津独具匠心的在标准物镜之外，提供了大视野相机的选项。从而实现从宏观目视尺寸（10x13mm）到显微异物尺寸（30x40μm）的330倍连续放大，极大地提高了样品观察、定位的效率和可靠性。同时，基于数字图像识别算法的异物（测量）位置识别功能，让充满经验的专家系统在1秒钟之内帮助分析新手决定哪些位置才是需要进行测试的。高速的XYZ三轴自动化样品台，为微小样品专门优化的高灵敏度MCT检测器，配合高性能的岛津红外光谱仪主机和高效光路系统，实现了多个样品的超快速自动测量。并能结合特征峰、光谱相似度和多变量分析等功能，实现高质量的红外光谱化学成像（mapping）。对所测得的显微红外光谱数据，通过岛津独有的异物（混合物）分析程序，可以快速自动判断可能的主要成分和次要成分，而不需要用户预先知道具体的组分数量。让真正的自动化异物分析系统成为可能。 岛津公司积极应对市场需求，为帮助客户更好地了解和使用AIM-9000，特编写了《岛津 AIM-9000 红外显微镜应用数据集册》供相关检测单位和分析测试人员参考。 岛津公司新发布红外显微镜 AIM-9000 有关详情，请您向“岛津全球应用技术开发支持中心”咨询。咨询电话：021-22013542 期待我们的工作会给您带来有益的帮助! 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。岛津微信平台

仪器信息网讯 2022年4月25日下午， “鹰速巡迹 精准入微——赛默飞红外显微镜新品发布会”线上成功举办，全新傅里叶变换红外显微镜——Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ 云端发布！仪器信息网独家直播并与超两千人次共同见证本次新品揭晓重要时刻。【文末彩蛋：发布会暖场视频】赛默飞光谱业务部市场专员孙琳达主持新品发布会赛默飞光谱业务部商务运营总监张翮致辞赛默飞光谱业务部商务运营总监张翮在致辞中表示，本次线上发布的全新Thermo Scientific™ Nicolet™ RaptIR™ 傅里叶变换红外显微镜是赛默飞Nicolet品牌下的重磅新品，Nicolet品牌诞生于1967年，是全球分子光谱客户认可的顶级品牌，赛默飞在中国开展分子光谱业务已有四十多年的历史，Nicolet分子光谱产品已遍及在中国一万多个实验室中，与中国客户建立了深厚的战略合作关系。此次推出的新品可以帮助客户在更大的视野范围内快速定位感兴趣的区域，同时提供更高分辨率的红外数据，RaptIR就如鹰眼，精准捕获目标。RaptIR可以应用在环境、制药、公安物证、文物保护和电子设备等不同领域。最后表示，希望本款RaptIR新产品，就如今天发布会的主题：鹰速巡迹、精准入微，全方位赋能客户的研究应用。新品揭幕 一睹真容（左：赛默飞光谱业务部商务运营总监张翮；右：赛默飞分子光谱产品经理华瑞）新品3D演示视频：分享人：赛默飞分子光谱产品经理华瑞分享报告：鹰速巡迹，精准入微：赛默飞最新RaptIR红外显微镜介绍接着，赛默飞分子光谱产品经理华瑞为大家详细分享了本次发布新品——赛默飞最新RaptIR红外显微镜的具体创新之处。赛默飞Nicolet品牌在分子光谱专业研究已有约55年历史，而Nicolet显微红外产品的发展则可以追溯到1983年，当时，Nicolet Spectra –Tech公司设计并制造出世界上第一台商用红外显微镜，随后不断推出系列红外显微镜明星产品。本次推出的RaptIR创新点可归结为：快速查找、更快地识别、提供微米级测量能力等。背后支撑的创新技术包括：采用全新光学设计，突破衍射性能极限（红外空间分辨率小于5微米）等；卓越的视觉表现，500万像素USB3摄像头，分辨率达1微米；适合更多样品类型，可容纳40mm高度样品，更多特殊附件等；显微专用Tip ATR，配备专属压力传感器、增加ATR 滑块传感器等；更好用的红外显微镜操纵杆；全新Paradigm软件等等。场外连线：赛默飞分子光谱应用专家辛明为大家云端零距离演示新品分享人：赛默飞分子光谱应用专家邓洁分享报告：Nicolet RaptIR FTIR显微镜应用概述最后，赛默飞分子光谱应用专家邓洁为大家分享了Nicolet RaptIR FTIR显微镜的应用领域与案例。傅里叶变换红外显微镜是一种结合了光学显微镜和FTIR光谱的技术，适用于微小样品和大样品微区检测，被广泛应用于制药、环境、异物检测/失效分析、公安刑侦、地矿/文博、高校科研等领域。报告主要分享了时下应用较多的几个典型领域：新型污染物-微塑料应用方面，RaptIR可以快速通过三步分析，获得环境微颗粒的颗粒报告等；制药行业应用方面，可用于关键领域的繁忙实验室、药品和包装材料的逆向工程、药物配方的开发和测试、生物制药分析等；异物分析应用方面，应用案例如击穿的器件的失效分析、显示器中的异物纤维等；公安刑侦应用方面可用于物证分析、文件分析、毒品药品分析等；地矿应用方面，如地矿侵蚀样品的研究、岩石薄片检测等；特殊定制应用方面，赛默飞可以针对不同应用进行电化学池、惰性气氛池、冷热变温台等特殊附件定制等。

红外显微镜是微区分析的重要工具，可以分析纳克或微米级样品。 红外微区成像是近年来发展的一种最新的分析手段。 可见光显微镜可以给出样品的可见光图像，而红外微区成像能给出样品的分子分布信息，二者的信息是很好的互相补充。以往的红外显微镜采用单元检测器或者线阵列检测器，分别含有1个或32个检测单元，一次扫描只能得到一张或者32张红外光谱图。为了得到数微米的高空间分辨率成像，必须采用狭缝光阑设计，极大程度降低了光通量、导致信噪比下降、采样时间长等一系列缺陷。即使如此，采用单元检测器或者线阵列检测器能得到的最佳空间分辨率也只有5 微米。 FPA (Focal Plane Array) 焦平面阵列检测器含有64X64 个或者128X128个阵列检测单元，一次扫描可以获得4096张或者16384张红外谱图。由于没有狭缝光阑的限制，信噪比高、采样时间短，并且可以得到１微米的超高空间分辨率的红外微区成像。但是，由于FPA最早用于军方研究，国外最先进的FPA进入中国市场一直受到出口许可证等限制。最新的官方消息证实，FPA已经取消了该限制，可以正式进入中国市场，为广大科研工作者带来福音。 布鲁克公司的Hyperion 3000高档红外显微镜，配以最先进的FPA焦平面阵列检测器，可以实现透射、反射、ATR、GIR等多种测试方式下的成像功能，可以快速得到1微米的超高空间分辨率的红外成像。以往几个小时才能完成的红外成像，采用FPA检测器，几分钟之内即可完成，并且红外成像质量非常高。Hyperion 3000高档红外显微镜尤其适合法庭科学、生物、化学物理、纳米材料等不同领域的研究。　 寻求更多应用更多信息请联系我们。更欢迎关注布鲁克官方微信：