幾十年來，紅外光譜技術在兩個不同的領域取得了進展：提高空間分辨率和拓寬光譜信息。盡管基于原子力顯微鏡（AFM）的紅外顯微鏡克服了阿貝衍射極限，達到了10?納米空間分辨率，時域二維紅外光譜（2DIR）提供了對分子結構、模式耦合和能量轉移的深入分析。近日，理海大學Xiaoji G. Xu彌合了這兩種技術之間的界限，并開發了AFM-2DIR納米光譜學。
本文要點：
1) 該方法結合了2DIR的豐富光譜信息和AFM的空間精度，從而實現檢測樣品對尖端增強飛秒IR脈沖序列的光熱響應，以及通過FFT提取空間分辨光譜信息。在原理驗證實驗中，作者闡明了羰基振動模式的非諧性。
2) 此外，通過對來自尖端增強近場光子的高動量進行相位匹配，作者對h10BN中的雙曲聲子極性子進行了光熱探測。該測量揭示了聲子極性和聲子之間以及不同極性子模式之間的能量轉移，這得益于界面處的散射。AFM-2DIR納米光譜法能夠原位研究非均質材料和納米結構中的振動非諧性、耦合和能量轉移，特別適用于在IR頻率下揭示二維材料中的弛豫過程。
Qing Xie et.al Atomic-force-microscopy-based time-domain two-dimensional infrared nanospectroscopy Nature Nanotechnology 2024
DOI: 10.1038/s41565-024-01670-w
https://doi.org/10.1038/s41565-024-01670-w
