您好,欢迎您查看分析测试百科网,请问有什么帮助您的?
分辨率 | 500nm | 仪器类型 | 红外光谱 |
波数范围 | 反射 1850-800 cm-1,透射 3600-2700 cm-1 | 仪器种类 | 光谱 |
非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统
美国PSC (Photothermal Spectroscopy Corp, 前身Anasys公司)新发布的一款应用广泛的非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统。基于PSC的光热诱导共振(PTIR)技术,mIRage显微红外光谱仪突破了传统红外的光学衍射限,其空间分辨率高达500 nm,可以帮助科研人员更全面地了解亚微米尺度下样品表面微小区域的化学信息。 O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 光谱是一种快速简单的非接触式光学技术,克服了传统IR衍射的限。与传统FTIR不同,不依赖于残留的IR 辐射分析,而通过检测由于本征红外吸收引发的样品表面快速的光热膨胀或收缩,来反映微小样品区域的化学信息。 |
mIRage工作原理:
• 可调的脉冲式中红外激光汇聚于样品表面,并同时发射与红外激光共线性的532 nm的可见探测激光;
• 当IR吸收引发样品材料表面的光热效应,并被可见的探测激光所检测到;
• 反射后的可见探测激光返回探测器,IR信号被提取出来;
• 通过额外地检测样品表面返回的拉曼信号,可以实现同时的拉曼测量。
O-PTIR克服了传统红外光谱的诸多不足:
• 空间分辨率受限于红外光光波长,只有10-20 μm
• 透射模式需要复杂的样品准备过程,且只限于薄片样品
• 无传统ATR模式下的散射像差和接触污染
O-PTIR的优势之处在于:
• 亚微米空间分辨的IR光谱和成像(~500 nm),且不依赖于IR波长
• 与透射模式相媲美的反射模式下的图谱效果
• 非接触测量模式——使用简单快捷,无交叉污染风险
• 很少或无需样品制备过程 (无需薄片), 可测试厚样品
• 可透射模式下观察液体样品
• 实现同时同地相同分辨率的IR和Raman测试,无荧光风险
mIRage应用领域:
故障和缺陷分析
聚合物:多层薄膜,相位分布
生命科学:活细胞、组织、骨骼
微塑料:颗粒、纤维
mIRage 技术参数:
波谱范围 | 模式 | 探针激光 | 样品台小步长 | 样品台X-Y移动范围 |
反射 | 532 nm+785 nm | 100 nm | 110*75 mm | |
IR (3600-2700 cm-1) | 透射 | |||
Raman (3900-200 cm-1) | 反射 |
Customizable to 3000-2800 cm-1 + 1800-1000cm-1
Customizable to 2250-1950 cm-1 + 1800-1000cm-1
应用案例
■ 偏振红外光谱助力胶原蛋白的分子取向研究
在过去的十年里,红外(IR)光谱已被广泛应用于哺乳动物组织中的胶原蛋白研究。对有序胶原蛋白光谱的更好理解将有助于评估受损胶原蛋白和疤痕组织等疾病。因此,利用偏振红外光研究胶原蛋白(I型胶原和II型胶原)的层状结构和径向对称性逐渐成为研究热点。
近期,在Kathleen M. Gough等人的研究中[1],作者采用基于光学光热红外(O-PTIR)技术的PSC非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统 mIRage对样品?500 nm单点区域收集振动光谱,如图1所示。该光学光热红外(O-PTIR)技术的工作原理是光热检测,其中红外量子级联激光器(QCL)激发样品在1800–800 cm-1光谱范围内的分子振动。产生的光热效应通过短波长探测激光器检测。图1A-B中的光谱表明,固有的激光偏振所获得的高对比度所产生的光谱与使用FTIR焦平面阵列和偏振器组合进行的光谱测试近乎一致。并且对于安装在玻璃显微镜的不同载玻片,样品均获得了具有良好SNR的高质量光谱。
图1. 从CaF2窗口利用O-PTIR测试控制肌腱原纤维获得的光谱。用平行于激光偏振的原纤维获得的顶光谱(红色);蓝色是垂直方向上的光谱。右侧是在垂直方向基于1655 cm-1的单波长图像。正方形表示光谱采集位置。比例尺= 1 μm。
光学光热红外(O-PTIR)技术可以通过在载物台上轻易地旋转样品来测试平行和垂直于红外激光偏振方向的光谱。并利用光学光热红外(O-PTIR)技术在几个单一频率下对原纤维成像,以获得表观物理宽度的确定性估计。如图1右侧所示,在垂直方向上, 1655 cm-1处记录的单波长图像的红黄带表明该原纤维的宽度不超过500 nm。该尺寸将目标物标定为真正的原纤维,并且可与红外s-SNOM实验中检测到的300 nm原纤维相当。光学光热红外(O-PTIR)技术与nano-FTIR的测试结果相互印证,反映了“原纤维”宽度的标准范围。此外作者观察到,来自原纤维的酰胺I和II谱带比完整肌腱的窄,并且相对强度和谱带形状都发生了变化。这些光谱反映出在偏振红外光下正常I型胶原纤维的更多有用信息,并可作为研究胶原组织的基准。
与基于焦平面阵列检测器的偏振远场傅立叶变换红外(FF-FTIR)光谱相比,光学光热红外(O-PTIR)具有更高的空间分辨率,且可提供单波长光谱。使用FF-FTIR FPA探测往往包括其他非胶原材料。同时,光学光热红外(O-PTIR)还可以提供偏振平行于原纤维取向的原纤维光谱。这也是光学光热红外(O-PTIR)和纳米FTIR光谱对直径为100~500 nm的胶原原纤维给出证实性和互补性结果的首次证明。综上所述,这些结果为进一步研究生物样品中的胶原蛋白提供了广阔的基础。
参考文献:
[1]. Gorkem Bakir, Benoit E. Girouard, Richard Wiens, Stefan Mastel, Eoghan Dillon, Mustafa Kansiz, Kathleen M. Gough, Molecules 2020, 25, 4295; doi:10.3390/molecules25184295.
■ 光热红外显微技术首次应用于刑侦领域指纹中易爆炸物的检测
传统的可视化指纹检测手段,如扑粉,茚三酮熏蒸,真空金属沉积等,尽管可以重建指纹图案,但其同时可能对一些指纹脊状突起中含有的化学物质造成破坏。近年来,许多技术被用于指纹中痕量外源物质的分析鉴定,如解吸电喷雾电离质谱(DESI-MS),液相色谱-质谱(LC-MS),但通常需要额外的溶剂喷雾处理,且空间分辨率不足(~150 μm),或者分析过程会对指纹造成破坏。傅里叶变换红外(FTIR)光谱显微镜,可以探测样品中分子间化学键的固有分子振动,并提供丰富的化学信息, 已成为一种快速、无需标记、无损的样品表征方法,被广泛应用于包括刑侦在内的众多领域。FTIR透射模式测试通常选用红外光透明的材料,而反射模式则选用硅片,聚酯薄膜或铝覆盖的玻璃基底,但两者在指纹分析上多局限于收集在选定波数下指纹中组分物质的二维分布信息。另外对于那些沉积在既不透明也不反射红外的基底上的样品,衰减全反射法(Attenuated total reflectance,ATR)成为选择,但ATR通常不是法医鉴定的一种理想方法,因为ATR要求被分析的样品和ATR晶体紧密接触,往往会导致样品变形甚至后破坏剩余的证据。
基于以上考虑,新加坡国立大学同步辐射光源线站的科学家们和新加坡刑事调查局刑侦部门共同合作开发出了一种新的红外检测手段,即使用基于新型光热红外(Optical- Photothermal InfraRed,O-PTIR)技术的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage来分析指纹中含有的痕量易爆炸物微粒,该技术带来了一系列的优势,如亚微米级的红外光谱和成像分辨率,易操作的远场、非接触显微镜工作模式和明显高于FTIR光谱显微镜的灵敏度。
作者认为O-PTIR技术是一种分析具有挑战性样品的理想手段,如隐藏的指纹,提供隐藏在大量外源物质中的微小(亚微米)粒子的化学信息(如易爆物)且不需要复杂的样品制备过程。这些信息可以通过单波数红外成像和亚微米空间分辨率的红外光谱获得,后者使用目前的FTIR光谱显微镜是无法做到的(分辨率受限于红外波长,约10-20 μm)。另外,该分析手段非常简单快捷,无破坏性,且不需要基于接触的方法(例如ATR光谱技术),使得样品的完整性被完全的保持。特别指出的是,该技术的非破坏性非常重要,尤其是在法医领域,因为它可以允许同时使用其他技术对相同样本进行互补和比对分析,并作为法律证据。此外,随着技术的发展,O-PTIR现在可以与拉曼显微镜相结合,以提供真正的亚微米同步的红外拉曼测试,使得在一个仪器上通过一次测量即可进行互补和验证分析。
■ 亚微米空间分辨同步IR + Raman光谱成像分析 PLA/PHA生物微塑料薄片
来源于石油中的塑料产品已经成为现代生活不可分割的一部分,它们性能优异,用途广泛且相对便宜,但同时也引发了人们对于塑料垃圾在环境中累积问题的担忧,迫使我们尽快采取行动探索替代传统塑料的新型材料。生物塑料, 如聚乳酸(PLA)和聚羟基烷酸酯(PHA)等均来源于天然资源(如糖,植物油等),它们在适当条件下可发生生物降解,因此其制成的产品即使不小心泄漏到环境中,也不会像传统塑料一样长期残留在土壤和水道中,而是终回归自然,安全而又环保。
虽然典型的PLA和PHA在分子层面上基本不混溶,但得益于其优异的相容性,它们可以以不同比例形成复合材料,创造出许多性质迥异的功能材料。为了更好地理解这两种材料在微观上的相互作用,美国特拉华大学Isao Noda教授课题组与Photothermal Spectroscopy Corp公司合作,利用基于光学光热红外技术(O-PTIR)的新一代非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage对PLA和PHA的复合薄片进行红外拉曼同步成像分析,探究了这两种材料结合的方式和内在机理。
PHA/PLA羰基伸缩振动区域二维同步(A)和异步(B)相关光谱(2D-COS)分析以及交界区域同步O-PTIR红外和拉曼光谱分析(左为红外,右为拉曼)。
O-PTIR作为一种新型的光谱技术,具有传统FTIR显微镜不可比拟的优点,并克服了许多限制。首先,O-PTIR可以提供空间分辨率约为500 nm的红外谱图,远远超过了典型的红外衍射限空间分辨率,且不依赖于入射红外波长。更重要的是,它能够以反射/非接触(远场)工作模式简单快速的生成高质量的类似于FTIR的谱图,从而避免了制备样本薄切片的必要,且光谱与商用FTIR数据库搜索完全兼容和可译。另外,即使样品中包含易产生荧光干扰的组分(压制拉曼信号或造成其饱和),O-PTIR的可调制信号收集特性也确保它完全不受任何荧光的影响。IR和Raman在O-PTIR方法的结合下,可以充分利用这两种互补性技术的优势,实现同步的红外吸收和拉曼散射测量,并相互印证。
参考文献:
[1] Two-dimensional correlation analysis of highly spatially resolved simultaneous IR and Raman spectral imaging of bioplastics composite using optical photothermal Infrared and Raman spectroscopy,Journal of Molecular Structure, DOI: 10.1016/j.molstruc.2020.128045.
■ 非接触式亚微米O-PTIR光谱成像技术研究Ruddlesden-Popper混合钙钛矿边缘的形成
低能量边缘光致发光的研究,对提高Ruddlesden-Popper钙钛太阳能电池效率有着十分重要的影响和意义。在本篇研究中,电子科技大学王志明教授课题组与Photothermal Spectroscopy Corp公司合作,使用O-PTIR技术及新一代的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage研究MAPbBr3在(BA)2(MA)2Pb3Br板边缘分布情况。本研究使用O-PTIR技术探测具有以下优势:首先(BA)2(MA)2Pb3Br10和MAPbBr3之间由于缺少BA,因此其红外光谱具备显著的差异;其次,这种非接触式探测能够有效避免样品高度,探针污染所带来的问题;另外,无论是BA缺陷,还是BA对MA的比例已有使用FTIR光谱研究的报道,具备良好的基础。
图1 O-PTIR观测边缘的MAPbBr3的红外光谱信息。(a)(BA)2(MA)n-1 bn br3n+1(n = 1,2,3,∞)钙钛矿的红外光谱;(b-c)(BA)2(MA)2Pb3Br10和MAPbBr3的中MA+分子在1480 cm-1 (b)和BA+分子 1580 cm-1 (c)的图谱;(d) (BA)2(MA)2Pb3Br10的PL图像;(e)在(d)中所示的中心区域和边缘的红外光谱图
通过O-PTIR的测量(图1),能够观测到随着BA的含量降低,~1580 cm-1处的峰的相对强度减小,峰值伴随着向1585 cm-1的峰值偏移。这主要是由于(BA)2(MA)2Pb3Br10在1580 cm-1附近有两个涉及NH3振动的红外吸收带:一个在1575 cm-1处(BA+),另一个在1585 cm-1处(MA+)。当BA含量降低时,1575 cm-1处的带强度降低,导致峰值强度在约1580 cm-1处降低,并伴随向1585 cm-1偏移。在测试中观测到的另外一个现象为~1480 cm-1与~1580 cm-1的相对强度比增大,因为1478 cm-1的振动(CH3振动)仅与MA+相关,因此~1480 cm-1的强度没有变化,而1580 cm-1却由于BA含量降低而降低,导致比值的降低。
■ 非接触式亚微米O-PTIR光谱成像技术研究高内相乳液聚合演变过程
在高内相乳液(HIPE)中,初始离散单元在聚合过程中或之后转变成由窗口高度互联聚合体的时间和方式,一直是一个有争议的问题。2D O-PTIR(optical photothermal infrared)新表面成像技术为探索这个polyHIPE的窗口形成机理提供了机会,只要检测目标区域的大小相对于分辨率来说足够大。2D PTIR技术基于以下工作原理:一束红外激光聚焦在样品表面;被吸收的红外光使样品升温,诱导光热响应;这种本征的光热响应被一束可见光所检测;因此可与FTIR透射模式质量相媲美的图谱被使用反射模式所得到。该技术有四大优势:使用可见光为检测光,可以将分辨率提高到 ~ 500 nm;非接触式的光学显微镜;分辨率不依赖于红外光波长;不会产生弥散的伪影。同济大学万德成教授课题组与Photothermal Spectroscopy Corp公司合作,利用光学光热红外技术(O-PTIR)技术及新一代的非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统mIRage(图1)对polyHIPE的聚合体进行了红外光谱和成像分析,探究其演变过程及形成机理。
图1. A) 3% 表面活性剂用量诱导的polyHIPE选取区域的光学照片, B) 相应的mIRage 2D O-PTIR图像。C) 插图为典型的选定区域附近的局部表面形貌(通过SEM),D) 插图为立方状样品的光学照片(≈5×5×5 cm3)。(B)图条件:红色代表强烈的反应,绿色代表几乎没有反应,而黄色代表对1492 cm-1处的激光束的中等反应。
图2. 在1600 (绿色)和1492 cm -1(红色)激光束照射下的多聚体表面的mIRage 2D O-PTIR图像。B) 一系列的FTIR光谱提取采样点(箭头尾)。每个采样点的高度比为1600/1492 cm-1,如(C)所示,相邻的采样点为250 nm
■ 科学家借助mIRage首次成功直观揭示神经元中淀粉样蛋白聚集机理
老年神经退行性疾病,如阿尔茨海默症(AD)、肌萎缩性侧索硬化症、Ⅱ型糖尿病等,目前困扰着全大约5亿人,且这个数字仍在不断迅速增长。尤其是阿尔兹海默症(占70%以上),目前仍未有行之有效的诊断方法,因此无法得到有效的治疗或预防。尽管当代病理学研究已经证实这种病理变化与具有神经毒性的β淀粉样蛋白质的聚集有关,但其在神经元或脑组织中的聚集机制目前尚不清楚。现有的方法, 如电子显微镜、免疫电子显微镜、共聚焦荧光显微镜、超分辨显微镜,通常都需要对样品进行化学加工(标记染色等),可能会对淀粉样蛋白结构本身造成影响。而非标记方法,如表面增强拉曼光谱(SERS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR), 前者受限于亚细胞水平上的低信噪比、自发荧光及不可逆的光损伤,后者其空间分辨率受限于红外光波长(≈5–10 μm),且光谱可解译性和准确性受到弹性细胞光散射所产生的米氏散射效应(Mie scattering effects)的严重影响,使得直接在亚微米尺度上研究淀粉样蛋白质在神经元内的聚集行为十分困难。
近日,瑞典隆德大学的Klementieva教授团队与美国PSC公司的Mustafa Kansiz博士合作,使用全新非接触式亚微米分辨红外测量系统,在亚微米尺度上研究了淀粉样蛋白沿着神经突直到树突棘的聚集行为(图1B和C),这是以往的实验技术手段所不可能实现的。该技术是在非接触模式下工作,不会对神经元造成损伤,这在研究脆弱或粘性的物质时显得尤为重要。另外,该技术还能获得亚微米尺度的红外光谱,且不含由于背景失真或米氏散射造成的散射伪影。新的技术进步表明,全新的非接触式亚微米分辨红外测量系统mIRage现在可以用来做活细胞成像,并保持相同的亚微米空间分辨率。在这种情况下,全新的非接触式亚微米分辨红外测量系统有望在β片层结构在活神经元的突触附近的化学成像中发挥关键作用,并提供一个新的机会来研究神经毒性淀粉样蛋白如何从一个患病的神经元传播到一个健康的神经元,揭示阿尔茨海默症的形成和发展机制。该工作发表在2020年的Advanced Sciences上(DOI: 10.1002/advs.201903004)。
图1. (A) 美国PSC公司非接触式亚微米分辨红外测量系统mIRage实物图;(B)亚微米红外成像示意图:神经元树突的AFM形貌图,其中神经元直接在CaF2基底下生长。mIRage采用两束共线性光束: 532 nm可见(绿色)提取光束和脉冲红外(红色)探测光束,样品的光热响应被检测为样品由于对脉冲红外光束的吸收而引发的绿色光部分强度的损失,使红外检测的空间分辨率提高到≈500 nm. (C) 小鼠大脑皮层初级神经元, 在CamKII促进下表达为tdTomato荧光蛋白,使得神经元结构填满红色,图片标尺为20 μm。(D) 图C区域放大图片,箭头指示树突上的神经元刺。
更多详细信息请参考:https://qd-china.com/zh/news/detail/2003031055084
参考文献:Super‐Resolution Infrared Imaging of Polymorphic Amyloid Aggregates Directly in Neurons.
测试数据
1、多层薄膜
高光谱成像: 1 sec/spectra. 1 scan/spectra | 很少或无需样品制备的多层高分子膜的O-PTIR分析 高分子薄膜层间的亚微米空间分辨O-PTIR分析 |
2、高分子
高分子膜缺陷。左:尺寸为240 μm的两层薄层上缺陷的光学图像; 右:在无缺陷处(红色)和缺陷处(蓝色)的样品的IR谱图,998 cm-1处为of isotactic polypropylene 的特征红外吸收峰 | 环氧树脂包埋聚苯乙烯球的亚微米分辨O-PTIR线扫描 PS和PMMA微塑料混合物的亚微米红外拉曼同步O-PTIR 光谱和成像分析 |
3、生命科学
左:70*70 μm范围的血红细胞的光学照片;中:红色条框区域在1583cm-1处的Raman照片;右:红血细胞选择区域的同步的IR和Raman图谱 | 矿物质的红外成像:小鼠骨骼中的蛋白质分布分析 |
上左:水中上皮细胞的光学照片; | PLA/PHBHx生物塑料薄片的O-PTIR光谱和成像分析 |
4、医药领域
左:PLGA高分子和Dexamethasone药物分子的混合物表面的光学照片
中:在1760 cm-1 出的高光谱图像,显示了 PLGA在混合物中的分布,图像尺寸40 μm * 40 μm
右:在1666 cm-1 出的高光谱图像,显示了 Dexamethasone在混合物中的分布,图像尺寸40 μm *40 μm
5、法医鉴定
左:800 nm纤维的光学照片
右:纳米纤维不同区域的O-PTIR图谱
6、其他领域
• 故障分析和缺陷
• 微电子污染
• 食品加工
• 地质学
• 考古和文物鉴定
发表文章
[1] Depth-resolved mid-infrared photothermal imaging of living cells and organisms with submicrometer spatial resolution, Ji-Xin Cheng et al., Sci. Adv. 2016, 2, e1600521.
[2] Mid-Infrared Photothermal Imaging of Active Pharmaceutical Ingredients at Submicrometer Spatial Resolution, Ji-Xin Cheng et al., Anal. Chem. 2017, 89, 4863-4867.
[3] Label-Free Super-Resolution Microscopy. Springer, Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering.
[4] Advances in Infrared Microspectroscopy and Mapping Molecular Chemical Composition at Submicrometer Spatial Resolution, Spectroscopy 2018.
[5] Evolution of a Radical-Triggered Polymerizing High Internal Phase Emulsion into an Open-Cellular Monolith, Macromolecular Chemistry and Physics, 2019.
[6] A Global Perspective on Microplastics, Journal of Geophysical Research: Ocean, 2019.
[7] Super-Resolution Infrared Imaging of Polymorphic Amyloid Aggregates Directly in Neurons (Front Cover), Advanced Science, 2020.
[8] Self-formed 2D/3D Heterostructure on the Edge of 2D Ruddlesden-Popper Hybrid Perovskites Responsible for Intriguing Optoelectronic Properties and Higher Cell
Efficiency, Applied Physics, 2020.
[9] Two-Dimensional Correlation Analysis of Highly Spatially Resolved Simultaneous IR and Raman Spectral Imaging of Bioplastics Composite Using Optical Photothermal Infrared and Raman Spectroscopy, The Journal of Molecular Structure, 2020.
[10] Super resolution correlative far-field submicron simultaneous IR and Raman microscopy: a new paradigm in vibrational spectroscopy, Advanced Chemical Microscopy for Life Science and Translational Medicine, 2020.
[11] Submicron-resolution polymer orientation mapping by optical photothermal infrared spectroscopy, International Journal of Polymer Analysis and Characterization, 2020.
[12] Bulk to nanometre-scale infrared spectroscopy of pharmaceutical dry powder aerosols, Analytical Chemistry, 2020.
[13] Optical Photothermal Infrared Micro-Spectroscopy – A New Non-Contact Failure Analysis Technique for Identification of<10mm Organic Contamination in the Hard drive and other Electronics Industries. Microscopy Today, 2020.
[14] Spontaneous Formation of 2D-3D Heterostructures on the edges of 2D RuddlesdenPopper Hybrid Perovskite Crystals, Chemistry of Materials, 2020.
[15] Simultaneous Optical Photothermal Infrared (OPTIR) and Raman Spectroscopy of Submicrometer Atmospheric Particles, Analytical Chemistry, 2020.
[16] Detection of high explosive materials within fingerprints by means of optical-photothermal infrared spectromicroscopy, Analytical Chemistry, 2020.
[17] Polarized O-PTIR of collagen and individual fibril strands reveals orientation, Molecules Special Edition: “Biomedical Raman and Infrared Spectroscopy: Recent Advancement and Applications, 2020.
用户单位
科学研究 | 生物医学应用 |
部分用户评价:
非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统 ,mIRage
非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统 信息由QUANTUM量子科学仪器贸易(北京)有限公司为您提供,如您想了解更多关于非接触式亚微米分辨红外拉曼同步测量系统 报价、型号、参数等信息,欢迎来电或留言咨询。
在高内相乳液(HIPE)中,初始离散单元在聚合过程中或之后转变成由窗口高度互联聚合体的时间和方式,一直是一个有争议的问题。2D O-PTIR(optical photothermal infrared)新表面成像技术为探
低能量边缘光致发光的研究,对提高Ruddlesden-Popper钙钛太阳能电池效率有着十分重要的影响和意义。在本篇研究中,电子科技大学王志明教授课题组与Photothermal Spectroscopy Corp公司合
微和纳米塑料(MNPs)是一种新兴的污染物分类,由聚合物产品直接释放或分解形成。近期已有报告指出在人体血液中发现了微和纳米塑料,对人类健康和环境构成了很大的风险。目前,对于降解的MNPs特征和量化分析研究又缺乏可靠的方法。 传统的光学和电子显微镜不能提供样品化学成分的详细信息;质谱方法可以表征聚合物类型但这些技术又具有破坏性,无法获得MNP大小或形态的
高性能纤维及其复合材料集应用价值与经济价值于一身,是引领新材料技术与产业变革的排头兵,也是各国工业及经济发展竞争的焦点之一。高性能纤维成分及结构的测试,对后期材料的物理和化学性能的研究及应用具有非常重要的指导意义。 目前,纤维识别和表征通常依赖于使用传统红外光谱,但纤维细丝的尺寸可以从亚微米到几十微米变化,当光纤直径与测量波长的尺寸相似时,
随着大量塑料的使用和随意处置,微塑料几乎污染了整个地球,科学家也愈发关注对微塑料的研究。环境中微塑料的尺寸往往小于5μm,传统红外因受限于微米级别空间分辨率,以及不同尺寸颗粒变化的实际红外吸收峰相较于理想吸收峰散射严重等问题,很难对样品进行有效的定性和定量分析。美国PSC公司推出的非接触式亚微米红外拉曼同步光谱显微系统-mIRage,得益于其500 nm空间分辨率、不因颗粒尺寸变化而发生散射且无需接触测量等优势,有效解决了绝大多数环境微塑料样品光谱显微测试
植入式医疗器械(IMD)已广泛应用于诊断、治疗、器官修复等生物医学领域。但是,科学家和医疗工作者发现植入式医疗设备在长期使用过程中,蛋白质、酶和代谢物等物质会不可逆地附着在其工作表面,逐步破坏IMD的电化学和生物学特性,导致植入设备的故障及患者的严重感染。目前,在植入式医疗器械设备表面构建防污涂层被认为是解决该问题直接且有效的方法。 近期,曾宏波院士团队受 “藤蔓刺”结构的启发,将BSA@PSBMA涂层涂覆在IMD
红外光谱可通过提供分子键位的信息,直接识别官能团,是表征微电子器件中失效分析和有机污染分析的常见工具。但红外的实际空间分辨率在5 ~ 20 μm之间,小于10 μm的污染和失效微区将无法进行有效解析,严重限制了其在微尺寸样品中的实用性。常用的FTIR通常只能分析尺寸大于30 μm的样品。反射和衰减全反射模式(ATR)的光谱会因失效微电子元件在微米尺度上的粗糙性出现伪影,这些伪影将导致波段失真,降低了准确识别未知物的可能性。同时,ATR模式需要与样品紧密接触
从头脂肪生成(DNL)是脂肪和肝脏组织产生脂质代谢的关键过程。该途径的失调与肥胖、非酒精性脂肪性肝病和II型糖尿病密切相关。但是DNL在细胞内的研究非常困难,常规的脂质染料缺乏特异性,抗体和小分子染料很难特异性标记这些脂质体。虽然目前可以使用葡萄糖基代谢探针等同位素来标记这些物质,但是很难具备亚微米级别的空间分辨率,同时无法对细胞内部进行成像,也不能提供脂质的特性和其他环境生物分子的组成信息。这些都极大的限制了脂质体的相关研究,尤其是活细胞内脂质代谢的研究
红外显微光谱法是非破坏性、结构敏感的检测方法,目前已在基于分子结构的单细胞领域的研究中发挥重大作用,诸如蛋白构象改变、氧化还原、脂质体的产生与降解等。但是受制于红外光谱仪本身的限制,对于生物组织样品来说制样非常困难,因此极大的限制了红外光谱在生物医学方面的应用。O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 光学光热红外光谱是一种快速简单的非接触式光学技术,通过检测由于本征红外吸收引发的样品表面快速的光热膨胀或收缩,克服了传统
报告简介:红外光谱学是一种重要的结构表征技术,在物质鉴定和表征领域发挥着重要作用。但是受制于红外光波长的限制,其空间分辨率十分有限(20 -50 μm),且容易收到受到弹性光散射所产生的米氏散射效应(Mie scattering effects)的影响,这些问题限制了红外光谱对于原位样品的鉴定能力。O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 光学光热红外光谱是一种快速简单的非接触式光学技术,通过检测由于本征红外吸收引发的样
由于红外光谱技术对于分子结构的敏感性,能够在无任何标记的情况下实现对生物样品成分的鉴定和分布解析,对于不便于荧光标记的生物组分鉴别十分有利,使得其在生命科学领域的应用越来越广泛。近期Maryam Rahmati等人使用亚微米红外拉曼同步测量技术在Materials Today上报道骨生物材料对骨骼再生的研究中成功揭示了红外显微镜在组织样品分析中的潜力。众所周知,生物骨骼有机材料能够模仿天然组织功能,是作为受损骨骼良好的替代物。Maryam等通过设计两个富含
[报告简介]O-PTIR (Optical Photothermal Infrared) 光谱是一种快速简单的非接触式光学技术,克服了传统IR衍射的限。与传统FTIR不同,不依赖于残留的IR 辐射分析,而通过检测由于本征红外吸收引发的样品表面快速的光热膨胀或收缩,来反映微小样品区域的化学信息。O-PTIR技术将分辨率显著地提升至400~500 nm,能够在溶液中直接分析细胞、组织、材料表面的红外光谱,对生命科学领域的常用样本,如细胞爬片,组织切片等有着良好
背景简介 油画中的油漆颜料虽可以保存几个世纪,但其不是化学惰性的。在长期的保存过程中,油漆成分会和周围的环境发生缓慢的化学反应,从而导致其劣化并产生有害影响。目前,研究人员已经发现了一些存在在油画中的有害化学反应,例如金属皂的形成。金属皂通常是由油画艺术品中的高活性颜料铅白(水白蜡)和锌白(氧化锌)形成的。除此之外,Al、K、Ca、Cu、Cd 和 Mn等元素也会发生类似的反应。周围环境中的众多因素(例如,水、挥发性酸、温度、颜料溶解等)也会引发并
近年来,红外光谱和显微成像技术有了突飞猛进的发展,尤其是在生命科学领域,得益于红外光谱技术对于分子结构的敏感性,其能够在无任何标记的情况下实现对生物样品成分的鉴定和分布解析,这对于不便于荧光标记的一些生物样品鉴别十分有利。然而目前大多数的红外光谱空间分辨率受限于红外光的衍射限,只有10-20 μm,且依赖于红外光波波长。另外多数红外检测设备对于生物样品制样过程也有着严格要求,如样品切片厚度,细胞和组织尺寸,含水量,需要荧光染色等,这对于生命科学研究非常不利
微塑料,作为一种新兴污染物,泛指直径小于5 mm的塑料颗粒,充斥于从海洋到陆地的所有环境里。科学家再次发现塑料会在机械作用、生物降解、光降解、光氧化降解等过程的共同作用下逐渐被分解成碎片,形成微塑料,被海洋生物吞食,在生物体内不断积累,随着生物链,造成更广泛的危害。如硅橡胶,作为一种重要的合成橡胶,因其优良的耐热性,常用于高温、高湿环境中使用(例如消毒、蒸煮)的产品,例如婴儿奶嘴、烘焙模具和密封圈等。但这些产品在反复高温水热作用下的老化情况以及微塑料颗粒的
报告简介: 半导体器件,尤其是高密度的集成电路,常见的污染莫过于微粒和有机化学品污染。该类污染物常落于器件的关键部位并毁坏器件的功能成为致命缺陷。目前微粒的量度尺寸已经降到亚微米级,这种亚微米级的小尺寸污染检测与鉴别尚未有高效准确的表征手段。有机化学品污染以多种形式存在,如人的皮肤油脂,净化室空气,机械油,清洗溶剂等。如何在凹凸不平的集成电路微区里发现并鉴定有机化学品污染,提升器件良品率,已成为众多科研工作者的研究课题。传统的傅里叶变换红外光谱F
红外光谱技术研究古生物化石的现状我国是古生物化石大国,但古生物化石保护形势十分严峻。许多重要化石产地均没有得到有效保护,遭到了不同程度的破坏。因此,对化石产地监测和保护工作刻不容缓,而监测工作则是保护工作的基础和支撑。红外光谱技术是一种常用的地物探测技术,它利用特定波段范围的红外光对地物进行探测,其光谱特征可间接判定物体物理或化学特性的变化。化石的主要矿物成分是磷灰石、方解石及少量的石英,但由于碳酸盐容易受到流体的侵蚀,造成化石的自然风化现象较为严重,其光
拉曼光谱技术近年来,拉曼光谱和成像技术, 得益于其相对于红外光谱技术优异的空间分辨率等优势,在研究样品的分子振动方向得到了广泛的应用,尤其是生物样品,因为水中的拉曼光谱背景信号更弱。相干拉曼散射显微技术(Coherent Raman scattering microscopy)近些年也得到了大力的发展,其基于相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-Stokes Raman scattering)或受激拉曼散射(stimulated Raman
前言芯片是科技领域核心技术,是电子产品的“心脏”,是国家“工业粮食”。在新一轮科技革命与产业变革背景下,大力推动高科技产业的创新发展对于抢占全球高科技领域制高点、增强国家产业发展优势和提高国际竞争力的战略作用更加凸显。 而如何解决芯片/半导体器件有机异物污染问题,成为众多科研工作者的研究难题。虽然元素和无机分析存在高空间分辨率技术,如SEM-EDX,但在微米和亚微米尺度上识别有机污染物一直是巨大挑战。在过去的几十年里,传统的傅里叶变换红外光谱FT
近代量子力学和凝聚态物理学的建立,大地扩展了人类对材料的认识,将材料研究从力学性能等宏观尺度拓展到了电子行为主导的微观尺度,超导、拓扑材料等新奇物态被相继发现,催生了量子材料器件研究及应用的新领域。电输运性质是材料基本的物理属性之一,量子材料新奇宏观物理效应如Shubnikov-de Haas(SdH)量子振荡、量子霍尔效应、反常量子霍尔效应等,都需要通过电输运测量来研究。此外电输运测量也是一种广泛、有力的研究手段,通过调控外界参量(如温度、磁场、压力等)
前言历史绘画品,其组成结构通常比较复杂,除主要化合物外,还有一些低含量的物质,或来自艺术品本身,或与其老化过程(如分子的迁移或聚集)以及之前的保存处理方式密切相关。其中一类从绘画品检测到的微量化合物,多为微米级的颗粒物和层状物,其尺寸小于10 μm (尺寸/厚度)。为了解这些历史绘画品的组成、物理性质、历史背景和进一步理解可能的退化过程,一项重要的工作就是对这些微量化合物进行详细的组成表征,获取这些信息是发现合适的预防/保存方法来避免/减少这些老化过程的进
[报告简介]在此次研讨会上,来自美国PSC公司的Mustafa Kansiz博士将介绍一种全新的光热红外技术(O-PTIR),包括其在生命科学、聚合物研究、微粒(微塑料)、工业故障分析等应用实例,并进行现场在线仪器演示。通过现场在线仪器演示,大家可以直接了解光学光热红外(O-PTIR)光谱新突破技术是如何给红外光谱领域带来革命的;以及它是如何与拉曼结合,实现同时同区域同分辨率的红外+拉曼显微镜表征等内容。在演示过程中需要进行红外拉曼测量和成像的样品包括:·
群组论坛--红外光谱技术
进入本群论坛