Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Атомно-силовой микроскоп с управляющим компьютером

AFM-IR ( инфракрасная спектроскопия атомного силового микроскопа ) является одним из семейства методов [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11]]. [12] [13] [14] [15] , которые получены из комбинации двух основных инструментальных техник. AFM-IR сочетает в себе возможности химического анализа инфракрасной спектроскопии и высокое пространственное разрешение сканирующей зондовой микроскопии (SPM). Этот термин впервые был использован для обозначения метода, сочетающего настраиваемый лазер на свободных электронах с атомно-силовым микроскопом.(AFM, тип SPM), оснащенный острым зондом, который измерял локальное поглощение инфракрасного света образцом с наноразмерным пространственным разрешением. [16] [17] [18]

Первоначально метод требовал, чтобы образец наносился на прозрачную для инфракрасного излучения призму и имел толщину менее 1 мкм. Эта ранняя установка улучшила пространственное разрешение и чувствительность фототермических методов на основе АСМ с микрон [7] до примерно 100 нм. [8] [9] [10] [16] [19] [20]Затем использование современных импульсных параметрических генераторов света и квантовых каскадных лазеров в сочетании с верхним освещением позволило исследовать образцы на любой подложке и с увеличением чувствительности и пространственного разрешения. В результате последних достижений AFM-IR была доказана способность получать химические карты и наноразмерные разрешенные спектры в масштабе одной молекулы от макромолекулярных самосборок и биомолекул диаметром около 10 нм [18] [17] [21] [22 ]. ], а также преодолеть ограничения ИК-спектроскопии и измерения в водных жидких средах. [23]

Регистрируя количество инфракрасного поглощения как функцию длины волны или волнового числа , AFM-IR создает спектры инфракрасного поглощения, которые можно использовать для химической характеристики и даже идентификации неизвестных образцов. [12] [15] [24] Запись инфракрасного поглощения как функции положения может использоваться для создания карт химического состава, которые показывают пространственное распределение различных химических компонентов. Новые расширения оригинального метода AFM-IR [18] [17] и более ранние методы [1] [2] [3] [4] [6] [7] [24]] позволили разработать настольные устройства, способные нанометрпространственное разрешение, которое не требует призмы и может работать с более толстыми образцами, что значительно упрощает использование и расширяет диапазон образцов, которые могут быть проанализированы. AFM-IR обеспечивает пространственное разрешение примерно до 10-20 нм с чувствительностью до масштаба молекулярного монослоя [25] и отдельных белковых молекул с молекулярной массой до 400-600 кДа. [18] [17]

AFM-IR относится к таким методам, как спектроскопия комбинационного рассеяния света с зондом (TERS), сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия (SNOM), [26] нано-FTIR и другие методы вибрационного анализа со сканирующей зондовой микроскопией.

Ранняя история [ править ]

Атомно-силовой микроскоп внутри ИК-Фурье-спектрометра с оптическим интерфейсом
Слева: исходная конфигурация AFM-IR с нижней боковой подсветкой и образец, установленный на прозрачной для инфракрасного излучения призме. Справа: верхняя подсветка, позволяющая проводить измерения образцов на произвольных подложках

Первые измерения, сочетающие АСМ с инфракрасной спектроскопией, были выполнены в 1999 г. Hammiche et al . в Ланкастерском университете в Соединенном Королевстве [1] в рамках проекта, финансируемого EPSRC, под руководством М. Рединга и Х. М. Поллока. В 2000 году Андерсон из Лаборатории реактивного движения в США провел подобное измерение. [2] Обе группы использовали обычный инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье.(FTIR), снабженный широкополосным тепловым источником, излучение фокусировалось вблизи острия зонда, находившегося в контакте с образцом. Группа Ланкастера получила спектры, детектируя поглощение инфракрасного излучения с помощью термочувствительного теплового зонда. Андерсон [2] использовал другой подход, используя обычный зонд АСМ для обнаружения теплового расширения . Он сообщил об интерферограмме, но не о спектре; о первом инфракрасном спектре, полученном таким образом, сообщили Hammiche et al . в 2004 г .: [6] это было первое доказательство того, что спектральная информация об образце может быть получена с использованием этого подхода.

В обоих этих ранних экспериментах использовался широкополосный источник в сочетании с интерферометром; эти методы, следовательно, можно было бы назвать AFM-FTIR, хотя Hammiche et al . придумали более общий термин фототермическая микроскопия или PTMS в своей первой статье. [1] PTMS имеет различные подгруппы; [27] включая методы измерения температуры [1] [3] [4] [6] [7] [14] [28] измерения теплового расширения [2] [6] [8] [9] [10] [11]] [12] [13] используют широкополосные источники. [1] [2] [3] [4][6] [7] используют лазеры [8] [9] [10] [11] [12] [28] возбуждают образец с помощью затухающих волн, [8] [9] [10] [11] [15] освещают образец непосредственно сверху [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [12] [14] [25] [28]] » и т. д. и различные их комбинации. По сути, все они используют фототермический эффект. Различные комбинации источников, методов, методов обнаружения и методов освещения имеют преимущества для разных приложений. [6]Следует позаботиться о том, чтобы было ясно, какая форма PTMS используется в каждом случае. В настоящее время не существует общепринятой номенклатуры. Первоначальный метод, получивший название AFM-IR, который вызывал резонансное движение в зонде с помощью лазера на свободных электронах, был разработан с использованием вышеупомянутых перестановок, так что он превратился в различные формы.

Новаторские эксперименты Хаммише и др. И Андерсона имели ограниченное пространственное разрешение из-за тепловой диффузии - распространения тепла от области поглощения инфракрасного света. Длина термодиффузии (расстояние, на которое распространяется тепло) обратно пропорциональна корню из частоты модуляции. Следовательно, пространственное разрешение, достигнутое в ранних подходах AFM-IR, было около одного микрона или более из-за низких частот модуляции падающего излучения, создаваемого движением зеркала в интерферометре. Кроме того, первыми тепловыми датчиками были проволочные устройства Wollaston [1] [2] [3] [4] [5] [6], которые были первоначально разработаны дляМикротермический анализ [29] (фактически, изначально ПТМС считался одним из семейства микротермических методов [4] ). Сравнительно большой размер этих зондов также ограничивал пространственное разрешение. Bozec et al . [3] и Reading et al . [7] использовали термозонды с наноразмерными размерами и продемонстрировали более высокое пространственное разрешение. Йе и др. [30] описали термозонд типа MEM, обеспечивающий пространственное разрешение менее 100 нм, который они использовали для нанотермического анализа. Процесс изучения лазерных источников начался в 2001 году Хаммиче и др., Когда они получили первый спектр с помощью настраиваемого лазера ( см.Улучшение разрешения с помощью импульсного лазерного источника ).

Значительным событием стало создание Reading et al . в 2001 году [4] пользовательского интерфейса, который позволял проводить измерения при освещении образца сверху; этот интерфейс фокусировал инфракрасный луч в пятно диаметром около 500 мкм, близкое к теоретическому максимуму [Примечание 1] . Использование нисходящего или верхнего освещения имеет важное преимущество, заключающееся в том, что образцы произвольной толщины можно исследовать на произвольных подложках. Во многих случаях это можно сделать без пробоподготовки. Все последующие эксперименты Hammiche, Pollock, Reading и их коллег были выполнены с использованием этого типа интерфейса, включая прибор, сконструированный Hill et al . для наноразмерной визуализации с использованием импульсного лазера. [12]Работа группы Университета Ланкастера в сотрудничестве с сотрудниками Университета Восточной Англии привела к созданию компании Anasys Instruments, которая использовала эту и связанные с ней технологии [31] ( см. Коммерциализация ).

Первое улучшение пространственного разрешения с помощью импульсных лазерных источников [ править ]

Инфракрасный оптический параметрический генератор (OPO), 1997 г.
Схема прибора AFM-IR с использованием источника света OPO, построенного в Университете Восточной Англии Хиллом и др. В 2007 г. [12]

В первой статье Хаммише и др . [1] по инфракрасному излучению на основе АСМ были изложены соответствующие хорошо обоснованные теоретические соображения, предсказывающие, что высокое пространственное разрешение может быть достигнуто с использованием частот быстрой модуляции из-за последующего уменьшения длины термодиффузии. . По их оценкам, должно быть достижимо пространственное разрешение в диапазоне от 20 до 30 нм. [32] Наиболее доступными источниками, которые могут достичь высоких частот модуляции, являются импульсные лазеры: даже когда частота импульсов невысока, прямоугольная форма импульса содержит очень высокие частоты модуляции в пространстве Фурье. В 2001 году Hammiche et al . использовали настольный настраиваемый импульсный инфракрасный лазер, известный какОптический параметрический генератор или OPO и получили первый инфракрасный спектр на основе зонда с помощью импульсного лазера, однако они не сообщили ни о каких изображениях. [24]

АСМ-ИК-визуализация в наномасштабе с пространственным разрешением с использованием импульсного лазера была впервые продемонстрирована Дацци и др. [8] из Университета Париж-Юг , Франция. Дацци и его коллеги использовали перестраиваемый по длине волны лазер на свободных электронах на установке CLIO [Примечание 2] в Орсе, Франция, чтобы получить инфракрасный источник с короткими импульсами. Как и ранее работники, [2] [6]они использовали обычный зонд АСМ для измерения теплового расширения, но представили новую оптическую конфигурацию: образец был установлен на призме, прозрачной для инфракрасного излучения, чтобы его можно было возбуждать затухающей волной. Поглощение коротких инфракрасных лазерных импульсов образцом вызывало быстрое тепловое расширение, которое создавало импульс силы на кончике кантилевера АСМ. Импульс теплового расширения вызвал переходные резонансные колебания зонда кантилевера АСМ. Это привело к тому, что некоторые специалисты в этой области окрестили эту технику фото-термическим индуцированным резонансом (PTIR). [10] [24] Некоторые предпочитают термины PTIR или PTMS [1] [3] [5] [6] [7]к AFM-IR, поскольку метод не обязательно ограничен инфракрасными длинами волн. Амплитуда колебаний кантилевера напрямую зависит от количества инфракрасного излучения, поглощаемого образцом. [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] Измеряя амплитуду колебаний кантилевера как функцию волнового числа, группа Дацци смогла получить спектры поглощения из наноразмерных областей образца. По сравнению с более ранними работами этот подход улучшил пространственное разрешение, поскольку использование коротких лазерных импульсов сократило длительность импульса теплового расширения до такой степени, что длины термодиффузии могут быть в масштабе нанометров, а не микрон.

Спектр, полученный в результате измерения АСМ путем изменения длины волны лазера (ниже); он хорошо согласуется с обычным FTIR-спектром (см. выше)

Ключевым преимуществом использования настраиваемого лазерного источника с узким диапазоном длин волн является возможность быстро нанести на карту расположение определенных химических компонентов на поверхности образца. Чтобы добиться этого, группа Дацци настроила свой лазерный источник на свободных электронах на длину волны, соответствующую молекулярным колебаниям интересующего химического вещества, а затем нанесла на карту амплитуду колебаний кантилевера как функцию положения на образце. Они продемонстрировали способность отображать химический состав бактерий E. coli . Они также могли визуализировать везикулы полигидроксибутирата (ПОБ) внутри клеток Rhodobacter capsulatus [35] и контролировать эффективность продукции ПОБ клетками.

В Университете Восточной Англии в Великобритании в рамках проекта, финансируемого EPSRC под руководством М. Рединга и С. Мича, Хилл и его сотрудники [12] следовали более ранней работе Рединга и др . [4] и Hammiche et al . [6] и измерили тепловое расширение, используя оптическую конфигурацию, которая освещала образец сверху [5] в отличие от Dazzi et al . который возбудил образец мимолетной волной снизу. [8] Хилл также использовал оптический параметрический осциллятор в качестве источника инфракрасного излучения, как и Hammiche et al . [24] Эта новая комбинация верхнего освещения, [4]Источник OPO [24] и измерение теплового расширения [2] [6] [8] оказались способными к наноразмерному пространственному разрешению для получения изображений в инфракрасном диапазоне и спектроскопии (на рисунках показана схема устройства UEA и результаты, полученные с его помощью). Использование Хиллом и его сотрудниками освещения сверху позволило изучить значительно более широкий диапазон образцов, чем это было возможно с использованием техники Дацци. Благодаря использованию настольного источника ИК-излучения и освещения сверху вниз, работа Хаммише, Хилла и их коллег сделала возможным первый коммерчески жизнеспособный инфракрасный прибор на основе СЗМ (см. Коммерциализация).

Коммерциализация [ править ]

Лазера на свободных электронах FELIX в ФОМ Институт физики плазмы Rijnhuizen Ньювегейн , Нидерланды (2010); большой и необычный предмет оборудования

Техника AFM-IR, основанная на импульсном инфракрасном лазерном источнике, была коммерциализирована Anasys Instruments, компанией, основанной Редингом, Хаммиче и Поллоком в Соединенном Королевстве в 2004 году; [31] [40] сестра, корпорация Соединенных Штатов была основана годом позже. Anasys Instruments разработала свой продукт при поддержке Национального института стандартов и технологий и Национального научного фонда . Поскольку лазеры на свободных электронах редки и доступны только в избранных учреждениях, ключом к созданию коммерческого АСМ-ИК была их замена более компактным типом источника инфракрасного излучения. Следуя указаниям Hammiche et al. В 2001 г. [24] и Hill et al. В 2008 г.,[12] Anasys Instruments представила продукт AFM-IR в начале 2010 года, в котором использовался настольный лазерный источник, основанный на наносекундном параметрическом генераторе света. [36] Источник OPO позволяет проводить наноразмерную инфракрасную спектроскопию в диапазоне настройки примерно 1000–4000 см –1 или 2,5–10 мкм.

Первоначальный продукт требовал, чтобы образцы были закреплены на прозрачных для инфракрасного излучения призмах, при этом инфракрасный свет направлялся снизу, как это делали Dazzi et al . [Примечание 3] Для наилучшей работы эта схема освещения требовала тонких образцов с оптимальной толщиной менее 1 мкм [24], приготовленных на поверхности призмы. В 2013 году Anasys выпустила прибор AFM-IR, основанный на работе Hill et al . [12] [28], которые поддерживали верхнее освещение.

«За счет исключения необходимости готовить образцы на прозрачных для инфракрасного излучения призм и снятия ограничений на толщину образцов, диапазон образцов, которые можно было исследовать, был значительно расширен. Генеральный директор Anasys Instruments признал это достижение, назвав его« захватывающим крупным достижением ». в письме, написанном в университет и включенном в окончательный отчет проекта EPSRC EP / C007751 / 1. [41] Технология UEA стала флагманским продуктом Anasys Instruments.

Последние улучшения и чувствительность к одиночным молекулам в AFM-IR [ править ]

Оригинальные коммерческие приборы AFM-IR требовали, чтобы большинство образцов было толще 50 нм для достижения достаточной чувствительности. Повышение чувствительности было достигнуто с помощью специализированных кантилеверных зондов с внутренним резонатором [42] и с помощью методов обработки сигналов на основе вейвлетов. [43] Чувствительность была дополнительно улучшена Lu et al . [25] с использованием источников квантово-каскадного лазера (ККЛ). Высокая частота повторения ККЛ позволяет поглощенному инфракрасному свету непрерывно возбуждать острие АСМ в " контактном резонансе " [Примечание 4]кантилевера АСМ. Это усиленное резонансом AFM-IR в сочетании с усилением электрического поля от металлических наконечников и подложек привело к демонстрации AFM-IR-спектроскопии и составления изображений пленок толщиной с одиночные самоорганизованные монослои. [25] AFM-IR также был интегрирован с другими источниками, включая пикосекундный OPO [24], предлагающий диапазон настройки от 1,55 мкм до 16 мкм (от 6450 см -1 до 625 см -1 ).

На начальном этапе разработки, когда образцы были нанесены на прозрачные призмы и использовались лазерные источники OPO, чувствительность AFM-IR была ограничена минимальной толщиной образца примерно 50-100 нм, как упоминалось выше. [8] [16] [33] [44] Появление квантовых каскадных лазеров (QCL) и использование усиления электромагнитного поля между металлическими зондами и подложками улучшили чувствительность и пространственное разрешение AFM-IR вплоть до измерения большие (> 0,3 мкм) и плоские (~ 2–10 нм) самоорганизующиеся монослои, в которых все еще присутствуют сотни молекул. [25]Ruggeri et al. недавно разработали нерезонансный, маломощный и короткоимпульсный AFM-IR (ORS-nanoIR), чтобы доказать получение инфракрасных спектров поглощения и химических карт на уровне отдельных молекул в случае макромолекулярных сборок [17] [22] [ 21] и большие белковые молекулы с пространственным разрешением ок. 10 нм. [18]

Сравнение AFM-IR с родственными фототермическими методами [ править ]

Стоит отметить, что первый инфракрасный спектр, полученный путем измерения теплового расширения с помощью АСМ, был получен Hammiche и соавторами [6] без создания резонансных движений в кантилевере зонда. В этом раннем примере частота модуляции была слишком низкой для достижения высокого пространственного разрешения, но в принципе нет ничего, что препятствовало бы измерению теплового расширения на более высоких частотах без анализа или создания резонансного поведения. [1]Возможные варианты измерения смещения наконечника, а не последующего распространения волн вдоль кантилевера, включают: интерферометрия, сфокусированная на конце кантилевера, где расположен наконечник, крутильное движение, возникающее в результате смещения зонда (на него будут влиять только движения кантилевера как эффект второго порядка) и использование того факта, что сигнал от нагретого На термозонд сильно влияет положение наконечника относительно поверхности, таким образом, это может обеспечить измерение теплового расширения, на которое не сильно влиял резонанс или не зависел от него.Преимущества нерезонансного метода обнаружения заключаются в том, что может использоваться любая частота модуляции света, таким образом, информация о глубине может быть получена контролируемым образом (см. Ниже), тогда как методы, основанные на резонансе, ограничиваются гармониками. Метод Хаммиша на основе термозондаи др . [1] нашел значительное количество приложений. [14] [28]

Уникальное применение, которое стало возможным благодаря нисходящему освещению в сочетании с тепловым датчиком [4], - это локализованное профилирование по глубине [28], это невозможно с использованием Dazzi et al . конфигурация AFM-IR или конфигурация Hill et al . несмотря на то, что в последнем используется нисходящая подсветка. Было показано, что получение линейных изображений [4] [45] и изображений [28] с помощью тепловых датчиков возможно, может быть достигнуто пространственное разрешение субдифракционного предела [4], а разрешение для определения границ может быть улучшено с помощью хемометрических методов. [28] [45]

Во всех этих примерах получается спектр, который охватывает весь средний ИК-диапазон для каждого пикселя, это значительно более эффективно, чем измерение поглощения одной длины волны, как в случае AFM-IR при использовании любого метода Dazzi et al. al . или Hill et al . Ридинг и его группа продемонстрировали, как, поскольку тепловые зонды можно нагревать, локализованный термический анализ [4] [28] [29] может быть объединен с фототермической инфракрасной спектроскопией с использованием одного зонда. Таким образом, местная химическая информация может быть дополнена локальными физическими свойствами, такими как температуры плавления и стеклования. [29] Это, в свою очередь, привело к концепции нанодискретизации с помощью термической обработки, [5] [28]где нагретый наконечник выполняет эксперимент по локальному термическому анализу, затем зонд втягивается, забирая с собой фемтограммы [Примечание 5] размягченного материала, прилипшего к наконечнику. [38] Затем с этим материалом можно работать и / или анализировать с помощью фототермической инфракрасной спектроскопии или других методов. [5] [46] [47] [48] [49] Это значительно увеличивает аналитическую мощность этого типа инфракрасного прибора на основе СЗМ по сравнению с чем-либо, что может быть достигнуто с помощью обычных зондов АСМ, таких как те, которые используются в АСМ-ИК при использовании либо Dazzi et al . или Hill et al . версия.

Методы теплового зонда все еще не достигли наноразмерного пространственного разрешения, которого достигли методы теплового расширения, хотя это теоретически возможно. Для этого необходим прочный тепловой зонд и источник высокой интенсивности. Недавно первые изображения с использованием ККЛ и теплового зонда были получены Reading et al. [50]Хорошее соотношение сигнал / шум позволило быстро получить изображение, но субмикронное пространственное разрешение не было четко продемонстрировано. Теория предсказывает, что улучшение пространственного разрешения может быть достигнуто за счет ограничения анализа данных ранней частью теплового отклика на скачкообразное изменение интенсивности падающего излучения. Таким образом можно было бы избежать загрязнения результатов измерения из соседних областей, то есть окно измерения могло бы быть ограничено подходящей частью времени пролета тепловой волны (использование Фурье-анализа отклика может дать аналогичный результат при использовании высокочастотные компоненты). Этого можно добиться, постукивая датчиком синхронно с лазером. Точно так же лазеры, которые обеспечивают очень быструю модуляцию, могут еще больше уменьшить длину термодиффузии.

Хотя до настоящего времени большинство усилий было сосредоточено на измерениях теплового расширения, это может измениться. Недавно стали доступны действительно надежные тепловые зонды [51], а также доступные компактные QCL, которые можно настраивать в широком диапазоне частот. Следовательно, вскоре может случиться так, что методы теплового зонда станут так же широко использоваться, как и методы, основанные на тепловом расширении. В конечном итоге обязательно станут доступны инструменты, которые могут легко переключаться между режимами и даже комбинировать их с использованием одного датчика, например, один датчик в конечном итоге сможет измерять как температуру, так и тепловое расширение.

Наноспектроскопия [ править ]

АСМ-ИК позволяет наноразмерную инфракрасную спектроскопию , [52] т.е. возможности получения инфракрасных спектров поглощения из наноразмерных областей образца.

Картирование химического состава AFM-IR может также использоваться для получения химического изображения или составного картирования с пространственным разрешением до ~ 10-20 нм [18], ограниченным только радиусом наконечника AFM. В этом случае настраиваемый источник инфракрасного излучения излучает одну длину волны, соответствующую определенному молекулярному резонансу, то есть определенной полосе поглощения инфракрасного излучения. Картируя амплитуду колебаний кантилевера AFM как функцию положения, можно составить карту распределения конкретных химических компонентов. Составные карты могут быть составлены в различных полосах поглощения, чтобы выявить распределение различных химических веществ.

Примеры наноспектроскопии AFM-IR

  • Наноспектроскопия AFM-IR частицы тонера лазерного принтера , показывающая химический анализ с пространственным разрешением. Частицы тонера обычно представляют собой сложные композиты различных связующих и агентов переноса; они могут быть обнаружены с помощью АСМ-ИК

  • АСМ-ИК-картирование состава бактерий Streptomyces . Слева: топографическое изображение бактериальных клеток, полученное с помощью АСМ. В центре: поглощение AFM-IR при 1650 см -1 , что соответствует полосе амида I, связанной с белком. Справа: АСМ-ИК-поглощение в карбонильной полосе 1740 см -1 , что указывает на распределение везикул триглицеридов в бактериальных клетках.

Дополнительное механическое отображение [ править ]

Дополнительное отображение эластичности посредством одновременных измерений контактного резонанса.

Метод AFM-IR может одновременно обеспечивать дополнительные измерения механической жесткости и рассеивания поверхности образца. Когда инфракрасный свет поглощается образцом, результирующее быстрое тепловое расширение вызывает «контактный резонанс» кантилевера АСМ, то есть связанный резонанс, возникающий из свойств как кантилевера, так и жесткости и демпфирования поверхности образца. В частности, резонансная частота смещается к более высоким частотам для более жестких материалов и к более низким частотам для более мягких материалов. Кроме того, резонанс становится шире для материалов с большим рассеиванием. Эти контактные резонансы широко изучались сообществом AFM ( см., Например, атомно-силовую акустическую микроскопию).). Традиционный контактный резонансный АСМ требует внешнего исполнительного механизма для возбуждения контактных резонансов кантилевера. В AFM-IR эти контактные резонансы автоматически возбуждаются каждый раз, когда инфракрасный импульс поглощается образцом. Таким образом, метод AFM-IR может измерять поглощение инфракрасного излучения по амплитуде колебательного отклика кантилевера и механические свойства образца с помощью контактной резонансной частоты и добротности. [53]

Широкополосные импульсные лазерные источники [ править ]

Reading et al . исследовали использование широкополосного ККЛ в сочетании с измерениями теплового расширения. [50] Выше обсуждается неспособность тепловых широкополосных источников достичь высокого пространственного разрешения (см. Историю). В этом случае частота модуляции ограничена зеркальной скоростью интерферометра, которая, в свою очередь, ограничивает возможное латеральное пространственное разрешение. При использовании широкополосного QCL разрешение ограничивается не скоростью зеркала, а частотой модуляции лазерных импульсов (или других форм сигналов). [1]Преимущество использования широкополосного источника заключается в том, что можно получить изображение, которое включает весь спектр или часть спектра для каждого пикселя. Это намного эффективнее, чем получение изображений на основе одной длины волны. Предварительные результаты Reading et al . [50] показывают, что направление широкополосного ККЛ через интерферометр может дать легко обнаруживаемый отклик от обычного зонда АСМ, измеряющего тепловое расширение.

Приложения [ править ]

Применения AFM-IR включают в себя характеристику белков, [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [54] полимерных композитов , [15] [36] [38] [39 ] ] [55] [56] бактерии, [37] [57] [58] [59] клетки, [60] [61] [62] [63] [64] биоминералы, [65] [66] фармацевтические науки, [ 17] [35] [67] [68] фотоника / наноантенны, [69] [70] [71] [72]топливные элементы, [73] волокна, [39] [74] кожа, [75] волосы, [76] металлоорганические каркасы , [77] микрокапли, [44] самоорганизующиеся монослои, [25] нанокристаллы, [78] и полупроводники . [79]

Полимеры

Полимеры смеси, композиционные материалы , многослойные пленки и волокна AFM-ИК была использована для определения и отображения полимерных компонентов в смесях, [39] характеризуют интерфейсы в композитах, [80] и даже обратное проектирование многослойных пленок [15] Кроме того , АСМ-ИК была использован для изучения химического состава проводящих полимеров поли (3] [4-этилендиокситиофена) (PEDOT). [56] и проникновение пара в полиэтилентерефталатные волокна ПЭТ. [74]

Белковая наука

Химические и структурные свойства белков определяют их взаимодействия и, следовательно, их функции в широком спектре биохимических процессов. Поскольку Ruggeri et al. В новаторской работе [16], посвященной путям агрегации джозефинового домена атаксина-3, ответственного за спиноцеребеллярную атаксию 3-го типа, наследуемую болезнь неправильного сворачивания белков, AFM-IR была использована для характеристики молекулярных конформаций в широком спектре приложений в белке. и науки о жизни. [81] Этот подход позволил по-новому взглянуть на поведение связанных с заболеванием белков и пептидов, таких как Aβ42, [17] хантингтин [21] и FUS, [53]которые участвуют в возникновении болезни Альцгеймера, Хантингтона и бокового амиотрофического склероза (БАС). Аналогичным образом AFM-IR был применен для изучения функциональных биоматериалов на основе белков. [54]

Науки о жизни [ править ]

АСМ-ИК был использован для детальной спектроскопической характеристики хромосом, [82] бактерий [59] и клеток [60] с наноразмерным разрешением. Например, в случае заражения бактерий вирусами [59] ( Бактериофаги ), а также продукции везикул полигидроксибутирата (ПОБ) внутри клеток Rhodobacter capsulatus [58] и триглицеридов [48] у бактерий Streptomyces (для биотоплива).Приложения). AFM-IR также использовался для оценки и картирования содержания минералов, кристалличности, зрелости коллагена и содержания кислого фосфата с помощью ратиометрического анализа различных полос поглощения в кости. [66] АСМ-ИК также использовался для проведения спектроскопии и химического картирования структурных липидов в коже человека, [75] клетках [60] и волосах [76].

Топливные элементы [ править ]

AFM-IR был использован для изучения гидратированных мембран Nafion, используемых в качестве сепараторов в топливных элементах . Измерения показали распределение свободной и ионно связанной воды на поверхности Нафиона. [73]

Фотонные наноантенны [ править ]

AFM-IR был использован для исследования поверхностного плазмонного резонанса в микрочастицах арсенида индия, сильно легированных кремнием . [79] Кольцевые резонаторы с золотым разъемом были изучены для использования с поверхностно-улучшенной инфракрасной спектроскопией поглощения. В этом случае AFM-IR использовался для измерения усиления локального поля плазмонных структур (~ 30X) при пространственном разрешении 100 нм. [69] [80]

Фармацевтические науки [ править ]

AFM-IR был использован для изучения смешиваемости и разделения фаз в смесях лекарственных и полимеров, [67] [68] химического анализа нанокристаллических частиц лекарственного средства размером 90 нм в поперечнике, [35] взаимодействия хромосом с химиотерапевтическими препаратами, [82] и амилоидов с фармакологическими подходами к контрастированию нейродегенерации. [17]

Заметки [ править ]

  1. ^ Грэм Поултер, директор по исследованиям Specac Instruments: «Энергия, доступная в оптическом приборе, напрямую связана с произведением площади A любой точки в оптической системе, умноженной на телесный угол Ω, заполненный лучом в этой точке. продукт, AΩ, известен как étendue (также называемый «пропускной способностью» или «светимостью») и остается постоянным во всех точках системы. пятно диаметром 0,5 мм площадь A уменьшается в 100 раз и, следовательно, телесный угол Ω должен быть увеличентем же фактором. При освещении чего-либо на плоской поверхности с одной стороны существует физическое ограничение, которое означает, что Ω не может превышать π стерадиан (оно освещается из всего полушария). В зависимости от телесного угла в исходном приборном луче, это сразу же устанавливает рабочий предел минимального размера пятна, который может быть с пользой получен при фокусировке луча вниз ». Поултер разработал оптику в интерфейсе, описанном Ридингом и др . [4]
  2. ^ Center Laser Infrarouge d'Orsay , Инфракрасный лазерный центр Орсе
  3. ^ Схема аналогична схемам с ослабленным полным отражением (НПВО), используемым в традиционной инфракрасной спектроскопии.
  4. ^ Контактный резонанс - это колебательная резонансная частота кантилевера АСМ, которая возникает, когда острие АСМ контактирует с поверхностью образца. Когда ККЛ подает импульс синхронно с контактным резонансом, обнаружение теплового расширения образца по поглощению инфракрасного излучения усиливается добротностью Q контактного резонанса.
  5. ^ Одна фемтограмма 10-15 граммов

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h i j k l m Hammiche, A .; Pollock, HM; Чтение, М .; Claybourn, M .; Тернер, PH; Джудес, К. (1999). "Фототермическая ИК-Фурье-спектроскопия: шаг к ИК-Фурье микроскопии с разрешением лучше, чем предел дифракции". Прикладная спектроскопия . 53 (7): 810–815. Bibcode : 1999ApSpe..53..810H . DOI : 10.1366 / 0003702991947379 . S2CID  93359289 .
  2. ^ Б с д е е г ч я J Anderson, MS (2000). «Инфракрасная спектроскопия с атомно-силовым микроскопом». Прикладная спектроскопия . 54 (3): 349–352. Bibcode : 2000ApSpe..54..349. . DOI : 10.1366 / 0003702001948538 . S2CID 103205691 . 
  3. ^ a b c d e f g h Hammiche, A .; Bozec, L .; Conroy, M .; Pollock, HM; Миллс, G .; Уивер, JMR; Цена, DM; Чтение, М .; Хурстон, диджей; Песня, М. (2000). «Высокая локализация термических, механических и спектроскопических характеристик полимеров с использованием миниатюрных термозондов». J. Vac. Sci. Technol. B . 18 (3): 1322–1332. Bibcode : 2000JVSTB..18.1322H . DOI : 10.1116 / 1.591381 . S2CID 55856483 . 
  4. ^ a b c d e f g h i j k l m n o Reading, M .; Цена, DM; Гранди, DB; Смит, РМ; Bozec, L .; Conroy, M .; Hammiche, A .; Поллок, HM (2001). «Микротермический анализ полимеров: современные возможности и перспективы на будущее». Макромол. Symp . 167 : 45–62. DOI : 10.1002 / 1521-3900 (200103) 167: 1 <45 :: помощь-masy45> 3.0.co; 2-н .
  5. ^ a b c d e f g Ридинг, М .; Гранди, Д .; Hammiche, A .; Bozec, L .; Поллок, HM (2002). «Термический наноразбор и анализ с использованием микро-ИК-спектроскопии и других аналитических методов». Колебательная спектроскопия . 29 (1): 257–260. DOI : 10.1016 / s0924-2031 (01) 00185-0 .
  6. ^ a b c d e f g h i j k l m n Hammiche, A .; Bozec, L .; Pollock, HM; Немецкий, М .; Ридинг, М. (2004). «Прогресс в ближнепольной фототермической инфракрасной микроскопии». Журнал микроскопии . 213 (2): 129–134. DOI : 10.1111 / j.1365-2818.2004.01292.x . PMID 14731294 . S2CID 38880191 .  
  7. ^ a b c d e f g h Ридинг, М .; Гранди, Д .; Pollock, HM; Хаммиче, А. (2004). Микротермический анализ с использованием нового теплового зонда высокого разрешения . Встреча УСВ в Соединенном Королевстве. Ноттингем.
  8. ^ a b c d e f g h i Dazzi, A .; Prazeres, R .; Глотин, Ф .; Ортега, JM (2005). «Локальная инфракрасная микроскопия с субволновым пространственным разрешением с использованием наконечника атомно-силового микроскопа в качестве фототермического датчика». Письма об оптике . 30 (18): 2388–2390. Bibcode : 2005OptL ... 30.2388D . DOI : 10.1364 / OL.30.002388 . PMID 16196328 . 
  9. ^ a b c d e Dazzi, A .; Глотин, Ф .; Ортега, JM (сентябрь 2006 г.). «Субволновая инфракрасная спектромикроскопия с использованием АСМ в качестве датчика местного поглощения». Инфракрасная физика и техника . 49 (1–2): 113–121. Bibcode : 2006InPhT..49..113D . DOI : 10.1016 / j.infrared.2006.01.009 .
  10. ^ a b c d e е Dazzi, A .; Prazeres, R .; Глотин, Ф .; Ортега, JM (2007). «Анализ нанохимического картирования, выполненного акустооптическим методом на основе АСМ (« AFMIR »)». Ультрамикроскопия . 107 (12): 1194–1200. DOI : 10.1016 / j.ultramic.2007.01.018 . PMID 17382474 . 
  11. ^ a b c d Дацци, А. (2008). «Инфракрасная спектроскопия с разрешением менее 100 нанометров и построение изображений на основе фототермической техники ближнего поля (PTIR)». В Kneipp, J .; Лаш П. (ред.). Биомедицинская колебательная спектроскопия . С. 291–312. DOI : 10.1002 / 9780470283172.ch13 . ISBN 9780470283172.
  12. ^ Б с д е е г ч я J - Хилл, штат Джорджия; Райс, JH; Мич, SR; Craig, D .; Kuo, P .; Водопьянов, К .; Ридинг, М. (2009). «Субмикрометровое инфракрасное изображение поверхности с использованием сканирующего зондового микроскопа и лазера с параметрическим генератором света». Письма об оптике . 34 (4): 433. Bibcode : 2009OptL ... 34..431H . DOI : 10.1364 / OL.34.000431 . PMID 19373331 .  (опубликовано онлайн, февраль 2008 г.)
  13. ^ а б Водопьянов, К .; Хилл, Джорджия; Райс, JH; Мич, SR; Крейг, DQM; Чтение, ММ; Dazzi, A .; Kjoller, K .; Пратер, К. (осень 2009 г.). Нано-спектроскопия в диапазоне длин волн 2,5-10 мкм с использованием атомно-силового микроскопа . Границы оптики Лазерная наука XXV.
  14. ^ a b c d Hammiche, A .; Bozec, L .; Немецкий, MJ; Чалмерс, Дж. М.; Эверил, Нью-Джерси; Poulter, G .; Чтение, М .; Гранди, DB; Мартин, Флорида; Поллок, HM (2004). «Средне-инфракрасная микроспектроскопия сложных образцов с использованием фототермической микроспектроскопии ближнего поля (PTMS)». Спектроскопия . 19 (2): 20–42. с опечаткой, 19 (5), 14 мая 2004 г.
  15. ^ a b c d e Eby, T .; Gundusharma, U .; Lo, M .; Sahagian, K .; Marcott, C .; Кьоллер, К. (13 июня 2012 г.). «Обратный инжиниринг полимерных мультислоев с использованием наноразмерной ИК-спектроскопии и термического анализа на основе АСМ». Спектроскопия Европы . 24 (3): 18–21.
  16. ^ а б в г д Руджери, Ф.С. Longo, G .; Faggiano, S .; Lipiec, E .; Пасторе, А .; Дитлер, Г. (28 июля 2015 г.). «Инфракрасная наноспектроскопия, характеризующая олигомерные и фибриллярные агрегаты во время образования амилоида» . Nature Communications . 6 (1): 7831. Bibcode : 2015NatCo ... 6.7831R . DOI : 10.1038 / ncomms8831 . ISSN 2041-1723 . PMC 4525161 . PMID 26215704 .   
  17. ^ a b c d e f g h i Руджери, Франческо Симоне; Хабчи, Джонни; Чиа, Шон; Хорн, Роберт I .; Вендрусколо, Микеле; Ноулз, Туомас PJ (2021-01-29). «Инфракрасная наноспектроскопия выявляет отпечаток молекулярного взаимодействия ингибитора агрегации с одиночными олигомерами Aβ42» . Nature Communications . 12 (1): 688. DOI : 10.1038 / s41467-020-20782-0 . ISSN 2041-1723 . PMC 7846799 . PMID 33514697 .   
  18. ^ a b c d e f g Руджери, Франческо Симоне; Маннини, Бенедетта; Шмид, Роман; Вендрусколо, Микеле; Ноулз, Туомас П.Дж. (10.06.2020). «Определение вторичной структуры одиночных молекул белков с помощью инфракрасной абсорбционной наноспектроскопии» . Nature Communications . 11 (1): 2945. Bibcode : 2020NatCo..11.2945R . DOI : 10.1038 / s41467-020-16728-1 . ISSN 2041-1723 . PMC 7287102 . PMID 32522983 .   
  19. ^ a b Мюллер, Томас; Симоне Руджери, Франческо; Кулик, Анджей; Шиманович Ульяна; Мейсон, Томас; Ноулз, Туомас; Дитлер, Джованни (2014). «Наноразмерные пространственно разрешенные инфракрасные спектры от одиночных микрокапель» . Лаборатория на чипе . 14 (7): 1315–1319. arXiv : 1401,8204 . DOI : 10.1039 / C3LC51219C . PMID 24519414 . S2CID 16702240 .  
  20. ^ a b Руджери, Франческо Симоне; Хабчи, Джонни; Черрета, Андреа; Дитлер, Джованни (2016). «Основанные на АСМ методы одиночной молекулы: раскрытие патогенных видов амилоидов» . Текущий фармацевтический дизайн . 22 (26): 3950–3970. DOI : 10.2174 / 1381612822666160518141911 . ISSN 1381-6128 . PMC 5080865 . PMID 27189600 .   
  21. ^ а б в г Руджери, Ф.С. Vieweg, S .; Cendrowska, U .; Longo, G .; Чики, А .; Lashuel, HA; Дитлер, Г. (8 августа 2016 г.). «Наноразмерные исследования связывают зрелость амилоида с возникновением полиглутаминовых заболеваний» . Научные отчеты . 6 (1): 31155. Bibcode : 2016NatSR ... 631155R . DOI : 10.1038 / srep31155 . ISSN 2045-2322 . PMC 4976327 . PMID 27499269 .   
  22. ^ a b c Адамчик, Йозеф; Руджери, Франческо Симоне; Берриман, Джошуа Т .; Чжан, Афанг; Ноулз, Туомас П.Дж.; Мезенга, Рафаэле (2021 г.). «Эволюция конформации, наномеханика и инфракрасная наноспектроскопия единичных амилоидных фибрилл, превращающихся в микрокристаллы» . Передовая наука . 8 (2): 2002182. DOI : 10.1002 / advs.202002182 . ISSN 2198-3844 . PMC 7816722 . PMID 33511004 .   
  23. ^ Рамер, Георг; Руджери, Франческо Симоне; Левин, Авиад; Ноулз, Туомас П.Дж.; Сентроне, Андреа (24.07.2018). «Определение конформации полипептида с наноразмерным разрешением в воде» . САУ Нано . 12 (7): 6612–6619. DOI : 10.1021 / acsnano.8b01425 . ISSN 1936-0851 . PMID 29932670 .  
  24. ^ a b c d e f g h я Bozec, L .; Hammiche, A .; Pollock, HM; Conroy, M .; Эверил, Нью-Джерси; Тури, Л. (2001). «Локальная фитотермальная инфракрасная спектроскопия с использованием проксимального зонда». Журнал прикладной физики . 90 (10): 5159. Bibcode : 2001JAP .... 90.5159B . DOI : 10.1063 / 1.1403671 .
  25. ^ a b c d e f Lu, F .; Jin, M .; Белкин, М.А. (2014). «Инфракрасная наноспектроскопия с усилением наконечника с помощью определения силы расширения молекул». Природа Фотоника . 8 (4): 307–312. Bibcode : 2014NaPho ... 8..307L . DOI : 10.1038 / nphoton.2013.373 .
  26. ^ HM Pollock & DA Smith (2002). «Использование зондов ближнего поля для колебательной спектроскопии и фототермической визуализации». В JM Chalmers & PR Griffiths (ред.). Справочник по колебательной спектроскопии вып. 2 . С. 1472–92.
  27. Перейти ↑ FL Martin & HM Pollock (2010). «Микроспектроскопия как инструмент для распознавания наномолекулярных клеточных изменений в биомедицинских исследованиях». В JAV Narlikar & YY Fu (ред.). Оксфордский справочник по нанонауке и технологиям, том. 2 . С. 285–336.
  28. ^ a b c d e f g h i j Dai, X .; Моффат, JG; Wood, J .; Ридинг, М. (апрель 2012 г.). «Термическая сканирующая зондовая микроскопия в развитии фармацевтики». Расширенные обзоры доставки лекарств . 64 (5): 449–460. DOI : 10.1016 / j.addr.2011.07.008 . PMID 21856345 . 
  29. ^ а б в Горбунов В.В. Гранди, Д .; Чтение, М .; Цукрук, В.В. (2009). «7, Микро- и наномасштабный локальный термический анализ». Термический анализ полимеров, основы и приложения . Джон Вили и сыновья.
  30. ^ J Ye; M чтение; Н. Готцен и Г. ван Аше (2007). «Сканирующая термозондовая микроскопия: нанотермический анализ с рамановской микроскопией». Микроскопия и анализ . 21 (2): S5 – S8.
  31. ^ a b «Пример воздействия (REF3b)» . Рамки передового опыта в исследованиях.
  32. ^ HM Pollock (2011). «К химическому картированию с субмикронным разрешением: спектроскопическое определение границ раздела фаз в ближнем поле» (PDF) . Форум по материаловедению . 662 : 1–11. DOI : 10,4028 / www.scientific.net / msf.662.1 . S2CID 43540112 .  
  33. ^ a b Lahiri, B .; Holland, G .; Центроне, А. (4 октября 2012 г.). «Химическая визуализация за пределами дифракционного предела: экспериментальная проверка метода PTIR». Маленький . 9 (3): 439–445. DOI : 10.1002 / smll.201200788 . PMID 23034929 . 
  34. ^ Dazzi, A .; Глотин, Ф .; Карминати, Р. (2010). «Теория инфракрасной нано-спектроскопии с помощью фоторезонанса, индуцированного тепловым излучением». Журнал прикладной физики . 107 (12): 124519–124519–7. Bibcode : 2010JAP ... 107l4519D . DOI : 10.1063 / 1.3429214 .
  35. ^ a b c d Каценмейер, Аксюк В.А. Центроне, А. (2013). «Наноразмерная инфракрасная спектроскопия: улучшение спектрального диапазона метода фототермического индуцированного резонанса» . Аналитическая химия . 85 (4): 1972–1979. DOI : 10.1021 / ac303620y . PMID 23363013 . 
  36. ^ a b c Войлок, младший; Kjoller, K .; Lo, M .; Prater, CB; Кинг, WP (31 августа 2012 г.). «Инфракрасная спектроскопия в нанометровом масштабе гетерогенных полимерных наноструктур, изготовленных методом нанообработки на основе наконечников» . САУ Нано . 6 (9): 8015–8021. DOI : 10.1021 / nn302620f . PMID 22928657 . 
  37. ^ a b Mayet, A .; Deiset-Besseau, A .; Prazeres, R .; Ортега, JM; Дацци, А. (2013). «Анализ продукции бактериального полигидроксибутирата с помощью мультимодального наноизображения». Достижения биотехнологии . 31 (3): 369–374. DOI : 10.1016 / j.biotechadv.2012.05.003 . PMID 22634017 . 
  38. ^ a b c Kjoller, K .; Prater, C .; Шетти, Р. (1 ноября 2010 г.). «Определение характеристик полимеров с использованием наноразмерной инфракрасной спектроскопии». Американская лаборатория . 42 (11).
  39. ^ а б в г Дацци; Prater, CB; Ху, Q .; Чейз, ДБ; Rabolt, JF; Маркотт, К. (2012). «AFM-IR: сочетание атомно-силовой микроскопии и инфракрасной спектроскопии для наноразмерной химической характеристики» . Прикладная спектроскопия . 66 (12): 1365–1384. Bibcode : 2012ApSpe..66.1365D . DOI : 10.1366 / 12-06804 . PMID 23231899 . 
  40. ^ "Anasys Instruments Limited" . Проверка компании .
  41. ^ Заключительный отчет, грант EPSRC EP / C007751 / 1 (PDF) (Отчет).
  42. ^ Kjoller, K .; Felts, JR; Cook, D .; Prater, CB; Кинг, WP (2010). «Высокочувствительная инфракрасная спектроскопия нанометрового масштаба с использованием микрокантилевера контактного режима с внутренней лопастью резонатора». Нанотехнологии . 21 (18): 185705. Bibcode : 2010Nanot..21r5705K . DOI : 10.1088 / 0957-4484 / 21/18/185705 . PMID 20388971 .  185705
  43. ^ Чо, H .; Felts, JR; Ю, МФ; Бергман, Луизиана; Вакакис, А.Ф .; Кинг, WP (2013). «Усовершенствованный атомно-силовой микроскоп, инфракрасная спектроскопия для быстрой химической идентификации в нанометровом масштабе». Нанотехнологии . 24 (44): 444007. Bibcode : 2013Nanot..24R4007C . DOI : 10.1088 / 0957-4484 / 24/44/444007 . PMID 24113150 . 444007
  44. ^ a b Muller, T .; Ruggeri, FS; Кулик, AJ; Шиманович, У .; Мейсон, ТО; Ноулз, TPJ; Дитлер, Г. (2014). «Наноразмерные пространственно разрешенные инфракрасные спектры от одиночных микрокапель». Лаборатория на чипе . 14 (7): 1315–1319. arXiv : 1401,8204 . DOI : 10.1039 / C3LC51219C . PMID 24519414 . S2CID 16702240 .  
  45. ^ a b «К химическому картированию с субмикронным разрешением: спектроскопическое определение границ раздела фаз в ближнем поле. Поллок, HM». Форум по материаловедению (662): 1–11. Ноябрь 2010 г.
  46. ^ Дай, X .; Моффат, JG; Mayes, AG; Чтение, М .; Крейг, DQM; Belton, PS; Гранди, ДБ (2009). "Аналитическая микроскопия на основе термического зонда: термический анализ и фототермическая инфракрасная микроспектроскопия с преобразованием Фурье вместе с термическим нанодиском в сочетании с капиллярным электрофорезом". Аналитическая химия . 81 (16): 6612–9. DOI : 10.1021 / ac9004869 . PMID 20337375 . 
  47. ^ Harding, L .; Qi, S .; Hill, G .; Чтение, М .; Крейг, DQM (май 2008 г.). «Развитие микротермического анализа и фототермической микроскопии как новых подходов к исследованиям совместимости лекарственных средств и вспомогательных веществ». Международный фармацевтический журнал . 354 (1–2): 149–157. DOI : 10.1016 / j.ijpharm.2007.11.009 . PMID 18162342 . ; 354 (1-2) 149-5.
  48. ^ а б Моффат, JG; Mayes, AG; Belton, PS; Крейг, DQM; Ридинг, М. (2009). "Композиционный анализ металл-хелатирующих материалов с использованием ближнепольной фототермической инфракрасной микроспектроскопии с преобразованием Фурье". Аналитическая химия . 82 (1): 91–7. DOI : 10.1021 / ac800906t . PMID 19957959 . 
  49. ^ Дай, X .; Belton, P .; DeCogan, D .; Моффат, JG; Ридинг, М. (2011). «Тепловое движение микрочастиц, наблюдаемое на шероховатой поверхности: новое наблюдение и его значение для высокопроизводительного анализа и синтеза». Thermochimica Acta . 517 (4): 121–125. DOI : 10.1016 / j.tca.2011.01.037 .
  50. ^ a b c Чтение, M .; Hammiche, A .; Pollock, HM; Rankl, C .; Rice, J .; Capponi, S .; Гранди Д. Два новых метода сканирующей зондовой микроскопии для фототермической ИК-визуализации и спектроскопии . Королевское химическое общество TAC. Кембридж, Великобритания.30 марта - 1 апреля 2015 г.
  51. ^ "Тепловые зонды VertiSense ™ (VTR)" . Appnano.com.
  52. ^ Pollock, Hubert M .; Казарян, Сергей Г. (2006). «Микроспектроскопия в среднем инфракрасном диапазоне». Энциклопедия аналитической химии . С. 1–26. DOI : 10.1002 / 9780470027318.a5609.pub2 . ISBN 9780470027318.
  53. ^ а б Камар, Сима; Ван, Гочжэнь; Randle, Сюзанна Дж .; Руджери, Франческо Симоне; Варела, Хуан А .; Линь, Джули Цяоцзинь; Филлипс, Эмма С.; Мияшита, Акинори; Уильямс, Деклан; Стрёль, Флориан; Медоуз, Уильям; Ферри, Родылин; Дардов, Виктория Дж .; Tartaglia, Gian G .; Фаррер, Линдси А .; Kaminski Schierle, Gabriele S .; Камински, Клеменс Ф .; Холт, Кристин Э .; Fraser, Paul E .; Шмитт-Ульмс, Герольд; Кленерман, Дэвид; Ноулз, Туомас; Вендрусколо, Микеле; Святой Георгий-Хислоп, Питер (2018-04-19). «Разделение фаз FUS модулируется молекулярным шапероном и метилированием катион-π-взаимодействий аргинина» . Cell . 173 (3): 720–734.e15. DOI : 10.1016 / j.cell.2018.03.056 .ISSN  0092-8674 . PMC  5927716 . PMID  29677515 .
  54. ^ а б Шэнь, Йи; Руджери, Франческо Симоне; Виголо, Даниэле; Камада, Аяка; Камар, Сима; Левин, Авиад; Изерман, Кристиана; Альберти, Саймон; Джордж-Хислоп, Питер-стрит; Ноулз, Туомас П.Дж. (2020). «Биомолекулярные конденсаты претерпевают общий переход от жидкости к твердому телу, опосредованный сдвигом» . Природа Нанотехнологии . 15 (10): 841–847. Bibcode : 2020NatNa..15..841S . DOI : 10.1038 / s41565-020-0731-4 . ISSN 1748-3395 . PMC 7116851 . PMID 32661370 .   
  55. ^ Marcott, C .; Lo, M .; Kjoller, K .; Prater, C .; Нода, И. (2011). «Пространственная дифференциация субмикрометрических доменов в сополимере поли (гидроксиалканоата) с использованием приборов, сочетающих атомно-силовую микроскопию (АСМ) и инфракрасную (ИК) спектроскопию». Прикладная спектроскопия . 65 (10): 1145–1150. Bibcode : 2011ApSpe..65.1145M . DOI : 10.1366 / 11-06341 . PMID 21986074 . S2CID 207353084 .  
  56. ^ a b Ghosh, S .; Remita, H .; Ramos, L .; Dazzi, A .; Deiset-Besseau, A .; Beaunier, P .; Goubard, F .; Обер, PH; Brisset, F .; Ремита, С. (2014). «Наноструктуры ПЭДОТ, синтезированные в гексагональных мезофазах». Новый химический журнал . 38 (3): 1106–1115. DOI : 10.1039 / c3nj01349a . S2CID 98578268 . 
  57. ^ Deiset-Besseau, A .; Prater, CB; Virolle, MJ; Дацци, А. (2014). «Мониторинг накопления триацилглицеринов с помощью атомно-силовой микроскопии на основе инфракрасной спектроскопии у видов Streptomyces для биодизельного применения». Журнал писем по физической химии . 5 (4): 654–658. DOI : 10.1021 / jz402393a . PMID 26270832 . 
  58. ^ a b Mayet, A .; Dazzi, A .; Prazeres, R .; Ортега, JM; Джайлард, Д. (2010). «Идентификация in situ и визуализация бактериальных полимерных наногранул с помощью инфракрасной наноспектроскопии». Аналитик . 135 (10): 2540–2545. Bibcode : 2010Ana ... 135.2540M . DOI : 10.1039 / c0an00290a . PMID 20820491 . 
  59. ^ a b c Dazzi, A .; Prazeres, R .; Глотин, Ф .; Ортега, JM; Ас-Савафта, М .; де Фрутос, М. (2008). «Химическое картирование распространения вирусов среди инфицированных бактерий фототермическим методом». Ультрамикроскопия . 108 (7): 635–641. DOI : 10.1016 / j.ultramic.2007.10.008 . PMID 18037564 . 
  60. ^ a b c Ruggeri, Francesco S .; Маркотт, Кертис; Динарелли, Симона; Лонго, Джованни; Жирасоле, Марко; Дитлер, Джованни; Ноулз, Туомас П.Дж. (2018). «Идентификация окислительного стресса в красных кровяных тельцах с наномасштабным химическим разрешением с помощью инфракрасной наноспектроскопии» . Международный журнал молекулярных наук . 19 (9): 2582. DOI : 10,3390 / ijms19092582 . S2CID 52185910 . 
  61. ^ Clede, S .; Lambert, F .; Sandt, C .; Каскакова, С .; Унгер, М .; Harte, EM; Plamont, A .; Сен-Форт, Р .; Deiset-Besseau, A .; Gueroui, Z .; Hirschmugl, C .; Lecomte, S .; Dazzi, A .; Vessieres, A .; Поликар, К. (2013). «Обнаружение производного эстрогена в двух линиях клеток рака молочной железы с использованием одноядерного мультимодального зонда для визуализации (SCoMPI), полученного с помощью панели люминесцентных и вибрационных методов» (PDF) . Аналитик . 138 (19): 5627–5638. Bibcode : 2013Ana ... 138.5627C . DOI : 10.1039 / c3an00807j . PMID 23897394 .  
  62. ^ Policar, C .; Waern, JB; Plamont, MA; Clède, S .; Mayet, C .; Prazeres, R .; Ортега, JM; Vessières, A .; Дацци, А. (2011). «Субклеточная ИК-визуализация металл-карбонильной группы с использованием фототермически индуцированного резонанса». Angewandte Chemie International Edition . 123 (4): 890–894. DOI : 10.1002 / ange.201003161 .
  63. ^ Dazzi, A .; Поликар, К. (2011). Чабал, CMPJ (ред.). «Характеристика биоинтерфейса с помощью расширенной ИК-спектроскопии». Эльзевир, Амстердам: 245–278. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  64. ^ Mayet, C .; Dazzi, A .; Prazeres, R .; Аллот, Ф .; Глотин, Ф .; Ортега, JM (2008). «ИК-спектромикроскопия живых клеток с длиной волны менее 100 нм». Письма об оптике . 33 (14): 1611–1613. Bibcode : 2008OptL ... 33.1611M . DOI : 10.1364 / OL.33.001611 . PMID 18628814 . 
  65. ^ Marcott, C .; Lo, M .; Ху, Q .; Kjoller, K .; Боски, А .; Нода, И. (2014). «Использование двумерного корреляционного анализа для улучшения спектральной информации, получаемой из АСМ-ИК-спектров с высоким пространственным разрешением» . Журнал молекулярной структуры . 1069 : 284–289. Bibcode : 2014JMoSt1069..284M . DOI : 10.1016 / j.molstruc.2014.01.036 . PMC 4093835 . PMID 25024505 .  
  66. ^ a b Gourio-Arsiquaud, S; Marcott, C .; Ху, Q .; Боски, А. (2014). «Изучение изменений в составе кости в наноразмерном разрешении: предварительный отчет» . Calcified Tissue International . 95 (5): 413–418. DOI : 10.1007 / s00223-014-9909-9 . PMC 4192085 . PMID 25155443 .  
  67. ^ a b Van Eerdenbrugh, B .; Lo, M .; Kjoller, K .; Marcott, C .; Тейлор, LS (2012). «Наноразмерная визуализация в среднем инфракрасном диапазоне фазового разделения в смеси лекарственного средства и полимера». Журнал фармацевтических наук . 101 (6): 2066–2073. DOI : 10.1002 / jps.23099 . PMID 22388948 . 
  68. ^ a b Van Eerdenbrugh, B .; Lo, M .; Kjoller, K .; Marcott, C .; Тейлор, LS (2012). «Оценка смешиваемости смесей декстрана или мальтодекстрина с поли (винилпирролидоном) в среднем инфракрасном диапазоне в наномасштабе». Молекулярная фармацевтика . 9 (5): 1459–1469. DOI : 10.1021 / mp300059z . PMID 22483035 . 
  69. ^ a b Lahiri, B .; Holland, G .; Аксюк, В .; Центроне, А. (2013). «Наноразмерное отображение плазмонных горячих точек и темных мод с помощью фототермического резонанса». Нано-буквы . 13 (7): 3218–3224. Bibcode : 2013NanoL..13.3218L . DOI : 10.1021 / nl401284m . PMID 23777547 . 
  70. ^ Войлок, младший; Законы.; Робертс, КМ; Подольский, В .; Вассерман, DM; Кинг, WP (2013). «Поглощение в ближнем поле инфракрасного излучения плазмонными полупроводниковыми микрочастицами, изученное с помощью атомно-силовой инфракрасной спектроскопии». Письма по прикладной физике . 102 (15): 152110. Bibcode : 2013ApPhL.102o2110F . DOI : 10.1063 / 1.4802211 .
  71. ^ Katzenmeyer, AM; Chae, J .; Kasica, R .; Holland, G .; Lahiri, B .; Центроне, А. (2014). "Наноразмерные изображения и спектроскопия плазмонных мод с помощью техники PTIR" . Современные оптические материалы . 2 (8): 718–722. DOI : 10.1002 / adom.201400005 .
  72. ^ Houel, J .; Sauvage, S .; Boucaud, P .; Dazzi, A .; Prazeres, R .; Глотин, Ф .; Ортега, JM; Miard, A .; Леметр, А. (2007). «Сверхслабая абсорбционная микроскопия одиночной полупроводниковой квантовой точки в среднем инфракрасном диапазоне». Письма с физическим обзором . 99 (21): 217404. Bibcode : 2007PhRvL..99u7404H . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.99.217404 . PMID 18233255 . 217404
  73. ^ a b Awatani, T .; Midorikawa, H .; Кодзима, Н .; Ye, J .; Маркотт, К. (2013). «Морфология водных транспортных каналов и гидрофобных кластеров в Нафионе с помощью АСМ-ИК-спектроскопии с высоким пространственным разрешением и визуализации». Электрохимические коммуникации . 30 : 5–8. DOI : 10.1016 / j.elecom.2013.01.021 .
  74. ^ a b Akyildiz, HI; Lo, M .; Dillon, E .; Робертс, АТ; Эверитт, Х.о .; Юр, JS (2014). «Формирование новых фотолюминесцентных гибридных материалов путем последовательной инфильтрации пара в полиэтилентерефталатные волокна». Журнал материаловедения . 29 (23): 2817–2826. Bibcode : 2014JMatR..29.2817A . DOI : 10,1557 / jmr.2014.333 .
  75. ^ a b Marcott, C .; Lo, M .; Kjoller, K .; Доманов, Ю .; Balooch, G .; Луенго, GS (2013). «Наноразмерная инфракрасная (ИК) спектроскопия и визуализация структурных липидов в роговом слое человека с использованием атомно-силового микроскопа для прямого обнаружения поглощенного света от настраиваемого источника ИК-лазера». Экспериментальная дерматология . 22 (6): 419–421. DOI : 10.1111 / exd.12144 . PMID 23651342 . S2CID 11641941 .  
  76. ^ a b Marcott, C .; Lo, M .; Kjoller, K .; Fiat, F .; Багдадли, Н .; Balooch, G .; Луенго, GS (2014). «Локализация структурных липидов человеческого волоса с помощью наномасштабной инфракрасной спектроскопии и визуализации». Прикладная спектроскопия . 68 (= 5): 564–569. Bibcode : 2014ApSpe..68..564M . DOI : 10.1366 / 13-07328 . PMID 25014600 . S2CID 22916551 .  
  77. ^ Katzenmeyer, AM; Canivet, J .; Holland, G .; Farrusseng, D .; Центроне, А. (2014). "Оценка химической неоднородности на наномасштабе в смешанных лигандных металл-органических каркасов с помощью техники PTIR". Angewandte Chemie International Edition . 53 (11): 2852–2856. DOI : 10.1002 / anie.201309295 . PMID 24615798 . 
  78. ^ Розен, EL; Buonsanti, R .; Llordes, A .; Sawvel, AM; Миллирон, диджей; Хелмс, Б.А. (2012). «Исключительно мягкое реактивное удаление природных лигандов с нанокристаллических поверхностей с использованием соли Меервейна». Angewandte Chemie International Edition . 51 (3): 684–689. DOI : 10.1002 / anie.201105996 . PMID 22147424 . 
  79. ^ a b Houel, J .; Homeyer, E .; Sauvage, S .; Boucaud, P .; Dazzi, A .; Prazeres, R .; Ортега, JM (2009). «Поглощение в среднем инфракрасном диапазоне, измеренное с разрешением λ / 400 с помощью атомно-силового микроскопа» . Opt Express . 17 (13): 10887–10894. Bibcode : 2009OExpr..1710887H . DOI : 10,1364 / OE.17.010887 . PMID 19550489 . 
  80. ^ a b «Наноразмерная инфракрасная спектроскопия полимерных композитов», americanlaboratory.com
  81. ^ Kurouski Дмитрий; Дацци, Александр; Зеноби, Ренато; Сентроне, Андреа (08.06.2020). «Инфракрасная и рамановская химическая визуализация и спектроскопия на наноуровне» . Обзоры химического общества . 49 (11): 3315–3347. DOI : 10.1039 / C8CS00916C . ISSN 1460-4744 . PMC 7675782 . PMID 32424384 .   
  82. ^ a b Липец, Эвелина; Ruggeri, Francesco S .; Бенадиба, Карин; Борковская, Анна М .; Коберский, Ян Д .; Мищик, Юстина; Wood, Bayden R .; Дикон, Глен Б.; Кулик, Анджей; Дитлер, Джованни; Квятек, Войцех М. (10.10.2019). «Инфракрасное наноспектроскопическое картирование одной метафазной хромосомы» . Исследования нуклеиновых кислот . 47 (18): e108. DOI : 10.1093 / NAR / gkz630 . ISSN 1362-4962 . PMC 6765102 . PMID 31562528 .   

Внешние ссылки [ править ]

  • Инфракрасное изображение за пределами дифракционного предела (NIST Andrea Centrone Group) [1]
  • Микроспектроскопия с субволновым разрешением (группа Михаила Белкина Техасского университета) [2]
  • Группа наномасштабной микроскопии и спектроскопии (Университет Вагенингена, группа Руджери). [3]