几十年来，红外光谱技术在两个不同的领域取得了进展：提高空间分辨率和拓宽光谱信息。尽管基于原子力显微镜（AFM）的红外显微镜克服了阿贝衍射极限，达到了10 纳米空间分辨率，时域二维红外光谱（2DIR）提供了对分子结构、模式耦合和能量转移的深入分析。近日，理海大学Xiaoji G. Xu弥合了这两种技术之间的界限，并开发了AFM-2DIR纳米光谱学。

本文要点：

1) 该方法结合了2DIR的丰富光谱信息和AFM的空间精度，从而实现检测样品对尖端增强飞秒IR脉冲序列的光热响应，以及通过FFT提取空间分辨光谱信息。在原理验证实验中，作者阐明了羰基振动模式的非谐性。

2) 此外，通过对来自尖端增强近场光子的高动量进行相位匹配，作者对h¹⁰BN中的双曲声子极性子进行了光热探测。该测量揭示了声子极性和声子之间以及不同极性子模式之间的能量转移，这得益于界面处的散射。AFM-2DIR纳米光谱法能够原位研究非均质材料和纳米结构中的振动非谐性、耦合和能量转移，特别适用于在IR频率下揭示二维材料中的弛豫过程。

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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