Technika obrazowania nanoIR będąca nanospektroskopią w zakresie podczerwieni, również zwana fototermalnie indukowanym rezonansem, łączy mikroskopię sił atomowych (AFM) i spektroskopię w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR), dzięki czemu pozwala na uzyskanie informacji o składzie chemicznym próbki z rozdzielczością przestrzenną (ang. spatial resolution) w skali nano – nawet do wartości 10 nm.

Dzięki wykorzystaniu przestrajalnego lasera emitującego promieniowanie w określonym zakresie podczerwieni, możliwe jest otrzymywanie widm oraz map charakteryzujących rozkład przestrzenny wybranych substancji chemicznych (np. amidów, wiązań fosforowych lub fosfodiestrowych) na powierzchni badanej próbki.

Poprzez sondę AFM następuje detekcja przejściowej i lokalnej dylatacji próbki podczas podgrzewania jej rezonansowo przy użyciu przestrajalnego lasera w wybranym zakresie spektralnym.

Animacja przedstawiająca kolejność zjawisk w metodzie AFM-IR:

Natężenie sygnału indukowanego fototermalnie rośnie, gdy laser dostrojony jest do częstości, dla których występują pasma absorpcyjne w badanej próbce. Szczegółowy opis metody można znaleźć m.in. w publikacji prof. Aleksandra Dazziego i współpracowników pt. Theory of infrared nanospectroscopy by photothermal induced resonance (J. Appl. Phys., vol. 107, no. 12, 2010), który po raz pierwszy zademonstrował metodę AFM-IR w 2005 r.

Najnowszy system Brukera o nazwie nanoIR3, pozwala wykonywać pomiary w trybie kontaktowym oraz tapping AFM-IR. Jako jedyny taki na świecie, daje możliwość zastosowania konfiguracji obejmującej dodatkowo technikę s-SNOM (skaningowa mikroskopia optyczna rozpraszania bliskiego pola), w tym samym, o nazwie nanoIR3-s, urządzeniu.

Do 2018 roku systemy AFM-IR produkowane były przez firmę Anasys Instruments z Santa Barbara w Stanach Zjednoczonych. Obecnie Anasys jest częścią Brukera, oddziału Nano Surface.

nanoIR3 i wzmocniony rezonansowo tryb kontaktowy (ang. resonance – enhanced AFM – IR)

Obrazowanie ze znacznie większą czułością oraz rozdzielczością przestrzenną może zostać wykonane dzięki wykorzystaniu przestrajalnego lasera kwantowo – kaskadowego QCL (ang. Quantum Cascade Laser), którego częstość pulsów może zostać dopasowana do wybranej częstości rezonansowej, odpowiadającej wybranym modom drgania dźwigni AFM. Na przykład praca we wzmocnionym rezonansowo modzie kontaktowym pozwala na wzmocnienie intensywności sygnału AFM – IR nawet o dwa rzędy wielkości.

Pozostałe parametry lasera:

• Maksymalna rozdzielczość spektralna – 1 cm^-1
• Tryb pracy klasyczny kontaktowy lub tapping AFM-IR

strona producenta

Możliwości zastosowania obrazowania nanoIR oraz s-SNOM:

• Polimery/kopolimery/biopolimery
• Badania naukowe w Life science
• Monowarstwy/filmy
• Nano-technologie, np. nano-włókna i nano-rurki, nano-kompozyty
• Perovskity i ogniwa słoneczne