据麦姆斯咨询报道，伊利诺伊大学贝克曼先进科技研究所Rohit Bhargava该团队*近发布了一种新的闭环显微镜技术，可以在纳米尺度上高灵敏度地检测化学成分。它们的设计依赖于原子力显微镜的压电材料（AFM）探针检测样品时产生的电压响应。这种新方法可以帮助研究人员准确测量各种纳米材料的光谱，包括分子尺度的生物样品。
AFM-IR它是一种基于原子力显微镜的独特技术，将原子力显微镜的高空间分辨率、纳米成像功能与红外相结合（IR）光谱的高化学敏感性与设备有机结合。
AFM-IR样品采用原子力探针直接检测，样品红外吸收引起的热膨胀效应，导致探针悬臂振荡，其振幅与样品红外吸收成正比。AFM-IR纳米红外可以测量纳米样品的红外吸收光谱，从而识别微区化学成分。AFM-IR该技术具有广阔的应用前景，特别适用于高热膨胀系数的软材料，如聚合物和生物样品。
Bhargava团队开发的新技术噪声更小：采用之前偏转AFM-IR4 采集检测方法nm与新的零偏转技术方法(下方)相比，厚聚合物薄膜产生的化学信号(上方)
目前，AFM-IR广泛应用于纳米材料的光谱研究，但在处理悬臂梁中未知的振动噪声源时，AFM-IR它仍然面临着巨大的挑战。长期以来，它一直试图通过将样品放置在特殊的基础上或使用特殊的样品制备来解决这个问题，但这些解决方案往往限制了该技术的通用性。
闭环系统
在这项研究中，Bhargava该团队通过在底部放置压电材料来解决噪声问题。当施加电压时，材料会改变形状。在这里，电压由悬臂梁的运动决定。因此，压电材料形状的变化可以抵消红外辐照样品的膨胀，形成一个闭环系统，可以消除悬臂梁的运动。这意味着样品的化学成分可以通过监测压电陶瓷上施加的电压来测量，任何噪声引起的振动都可以*小化。
使用标准的市场销售AFM-IR仪器，Bhargava同事们用这个闭环系统测量了放置在玻璃基底上的100 nm厚丙烯酸薄膜。然后，他们用金基重复测量。在这两种情况下，他们的测量结果与其他技术的光谱测量相一致。研究小组还准确地绘制了硅基上的4 nm除闭环方法外，厚丙烯酸膜局部红外吸收图几乎没有影响。由于玻璃和硅是纳米材料研究人员常用的基础材料，它反映了这种闭环方法的普遍性，没有严格的制备方法。
现在，Bhargava团队希望他们闭环方法的灵敏度能够提高AFM-IR光谱分析用于范围更广、体积更小的材料。它可以帮助研究人员探测细胞膜中的复杂混合物和蛋白质分子变形。
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