Sci Adv综述：中红外光谱成像技术的发展、机理、应用

纳米技术

2021-05-16

基于本征振动对比度的中红外光谱成像目前广泛应用于样品鉴定、表征的重要表征手段，但是该方法中的长红外波长区间的空间分辨率较低，导致其难以用于表征生命系统的亚细胞特征。目前，基于中红外光热显微方法能够克服这种局限，表现出非常好的光谱保真度、降低水的背景信号影响。有鉴于此，波士顿大学程继新等综述报道了不同的光热对比机理、探讨了扫描与宽视场的中红外光热显微方法的表征。特别的，作者对中红外光热显微方法在生命科学、材料科学等领域的广泛应用进行总结和展望。进一步的，作者展示了中红外显微的发展前景与潜在应用领域。

本文要点：

（1）

与Raman显微、共聚焦Raman散射显微方法相比，中红外光热显微表现非常独特的特征：中红外吸收的交叉面达到~10⁻²² cm²sr⁻¹，是Raman散射交叉面（~10⁻³⁰ cm²sr⁻¹）的1亿倍；红外吸收与Raman吸收的成像呈互补性，比如Raman散射对极性分子有更好的选择性，特别是对C-H、C-D、C=C、C≡C伸缩振动，红外吸收基于偶极矩，对C-O、C=O、C≡N、磷酸基等基团有更好的选择性，因此共聚焦Raman散射对脂质代谢（lipid metabolism）、选择性对分子的C-D、C≡C基团成像，中红外吸收成像对葡萄糖、蛋白质、核酸和药物中的C≡N键具有较好的成像能力。

（2）

作者对中红外吸收成像的聚焦机理进行系统性总结和介绍，总结了各种表征技术，展示了广泛的应用前景。

参考文献

Yeran Bai et al. Bond-selective imaging by optically sensing the mid-infrared photothermal effect, Science Advances 2021, 7 (20), eabg1559

DOI: 10.1126/sciadv.abg1559

https://advances.sciencemag.org/content/7/20/eabg1559