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如何利用轻敲模式原子力显微镜红外光谱技术解析单个载药聚合物纳米粒子的化学结构及组分分布
摘要： 原子力显微镜红外光谱（AFM-IR）是一种结合原子力显微镜与红外光谱技术的光热检测方法，能以数十纳米空间分辨率明确识别样品的化学成分。目前该技术已在接触模式下成功应用于多种领域，但接触模式不适用于生物医学研究中备受关注的200纳米以下聚合物纳米颗粒（NPs）等柔软或弱粘附样品。本文阐述了创新性轻敲式AFM-IR模式的理论基础，该技术可应对成像与化学绘图中的新挑战。新方法不仅能获取纳米颗粒形貌与成分信息，还可揭示药物分布及核壳结构。尽管浓度极低（<1 wt%），此前只能推测纳米颗粒组分的分布位置，而轻敲式AFM-IR能精确呈现纳米颗?？遣阌氩羧胍┪镞吝咚岬姆植?。研究证实药物优先富集于纳米颗粒表层，这些发现为利用轻敲式AFM-IR通过单颗粒检测与组分定量来控制纳米颗粒制剂质量奠定了基础。
关键词： 轻敲模式、化学成像、核壳结构、药物定位、聚合物纳米颗粒、原子力显微镜红外光谱（AFM - IR）
更新于2025-11-14 15:18:02
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含浸荧光团的微流控传感器用于空间结构与化学氧梯度的同步成像
摘要： 采用溶剂诱导荧光团浸渍（SIFI）方法，将氧传感染料铂(II)四(五氟苯基)卟啉（PtTFPP）浸渍到聚苯乙烯微流控结构的内表面。通过该技术可获得能同步成像化学氧梯度与微流控内部物理结构的微流控氧传感器。研究开发了使用50℃下PtTFPP乙腈溶液的温和荧光团浸渍法，形成10微米深度的含荧光团区域——该区域定位于表面以在使用过程中感知内部流体中的氧。未接触内部流体通道的器件区域不含荧光团，在荧光成像中呈暗色。该技术在直微通道和孔网络器件上进行了验证，后者具有直径300微米、中心间距340微米的支柱，形成40微米的孔喉。使用莱卡显微镜平台上的Lambert LIFA-P频域荧光寿命成像系统，对通道/孔隙内的传感及孔网络器件的跨区域成像进行了检测。经SIFI法制备的不同器件校准曲线完全一致。梯度成像显示：荧光区域对应流体孔网络，暗色支柱区域呈现随梯度变化的荧光寿命，从而实现物理与化学双重成像。更广泛而言，SIFI技术可浸渍其他聚苯乙烯容器（如比色皿或细胞/组织培养容器）的内表面，用于感知内部环境条件。
关键词： 氧气、传感器、浸渍、荧光团、化学成像、孔隙网络、聚苯乙烯、微流控
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于数字微镜器件（DMD）的二进制检测压缩拉曼光谱技术最新研究趋势
摘要： 高维高光谱数据的采集通常是高光谱拉曼成像过程中最耗时的步骤。采用传统阵列式拉曼光谱技术获取化学图像可能需要数小时甚至数天。为提高拉曼数据采集速度，近期已有多种压缩检测（CD）策略被证实可行——这些策略能同步感知并压缩光谱信号。与传统高光谱成像（需先测量完整光谱再进行后处理和成像）不同，压缩检测通过在仅包含目标信息的低维空间中进行测量来提升数据采集速度，从而实现实时成像。单通道探测器的使用为压缩检测策略带来关键优势：利用光学滤波函数获取组分强度?；谎灾?，这些滤波函数实质上是样品中组分特征波长组合的优化模式，每个滤波器透射的强度直接反映了相应得分值。本质上，压缩高光谱图像由"得分"像素（而非"光谱"像素）构成。本文综述了基于数字微镜器件（DMD）的二进制检测策略在压缩拉曼检测设计及性能验证方面的最新进展。
关键词： 化学计量学、多元数据分析、数字光处理器（DLP）、数字微镜器件（DMD）、最优二值滤波器、空间光调制器（SLM）、拉曼光谱、化学成像、压缩检测
更新于2025-09-23 15:22:29
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一种通过间接基质辅助激光解吸/电离质谱法对根-土界面进行广泛分子成像的方法
摘要： 理解根际过程受限于在根-土连续体相关空间尺度内对复杂分子转化进行成像的需求。本研究展示了一种分析方法：先将根际有机化合物提取到PVDF膜上并保持其二维分布，再通过基质辅助激光解吸/电离质谱（MALDI-MS）成像化合物分布。该方法使我们能可视化并鉴定根表及根际假定根系分泌物中的化合物。在柳枝稷根际1.8厘米×0.6厘米的采样区域内，我们观察到至少四个化学性质不同的区域。利用高性能傅里叶变换离子回旋共振质谱，我们准确标注了这些区域共定位的众多分子。
关键词： 化学成像、聚偏氟乙烯膜、空间代谢组学、基质辅助激光解吸电离、根际、液相色谱
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用激光诱导击穿光谱高光谱成像技术通过原位深度剖析研究药片中的微量元素种类
摘要： 激光诱导击穿光谱（LIBS）高光谱成像技术能够测定复杂样品中元素种类的二维和三维空间分布。本研究采用LIBS高光谱成像技术分析药片中的微量元素种类。首先在四种成分复杂、非均质的药片上采集代表性LIBS光谱，结果显示药片包衣层中钛含量较高，而钠、镁、钾的含量较低且存在波动。主成分分析显示，由于钠、镁、钾含量的差异，四种药片得到明确区分。通过二维LIBS高光谱成像，生成了药片包衣层中特定x-y区域内的钠、镁、钾空间分布图。后续的三维LIBS高光谱成像进一步阐明了这些微量元素种类在药片表面、包衣层及药片核心区域的完整x-y-z三维空间分布，从而实现了对每片药片中微量元素种类的原位深度剖析，并测定了各药片的均匀性与一致性。据我们所知，这是首次报道将多元分析、LIBS及LIBS高光谱成像技术联用，用于测定药片中微量元素种类的二维和三维空间分布，并量化药片均匀性的研究。
关键词： 化学成像、激光诱导击穿光谱、化学计量学、药物分析、原子光谱学
更新于2025-09-23 15:19:57
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智能纳米容器 || 用于研究纳米容器的高级光谱技术：原子力显微镜-红外光谱联用技术（AFM-IR）
摘要： 多年来，纳米结构合成技术的进步催生了大量纳米容器。构建纳米容器的材料涵盖多种化合物，包括小分子、聚合物、胶束、树枝状大分子、介孔二氧化硅纳米颗粒、层状双氢氧化物、埃洛石纳米管和金属有机框架（MOFs）?；谡庑┎牧系哪擅兹萜骶哂心诓扛艏洌捎糜诖⒋婊蚍庾翱拱┮┪铩⒒菏醇梁退砦郊恋瓤吞逦镏?。凭借这种特殊结构，纳米容器在药物递送系统、防腐和环境保护等应用领域备受关注。例如，当纳米容器用作药物递送装置时，采用傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱等光谱技术表征药物/装置特性具有显著优势。
关键词： 原子力显微镜红外光谱（AFM-IR）、纳米尺度、光谱学、化学成像、纳米容器
更新于2025-09-23 15:19:57
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高光伏渗透率下空调资源的两阶段优化调度
摘要： 通过原子力显微镜（AFM）机械探测光-物质相互作用实现红外化学显微技术，突破了衍射极限。其中日益受到关注的技术是光诱导力显微镜（PiFM），该技术利用悬臂梁机械共振振荡与光-物质相互作用产生的光诱导力之间的机械外差信号检测。迄今为止，PiFM仅采用一种外差配置方式。本文通过引入两种新方案——谐波外差检测和序列外差检测，推广了PiFM的外差配置方式。在谐波外差检测中，激光重复频率与悬臂梁两个机械共振模式差的整数分频相匹配，光热膨胀产生的拍频高次谐波与悬臂梁振荡混合形成PiFM信号。序列外差检测则通过使激光脉冲重复频率与偏振调制频率的组合匹配两个AFM机械模式差，从而产生可检测的PiFM信号。这两种广义外差配置为PiFM提供了实现~10纳米空间分辨率化学成像和宽带光谱学的新途径，适用于从结构化聚合物薄膜、极化激元氮化硼材料到独立细菌肽聚糖细胞壁等跨学科多种异质材料。广义外差配置为PiFM及相关轻敲模式AFM-IR的实施提供了灵活性，并为PiFM增加了可实现纳米级空间分辨率靶向信号提取的调制通道。
关键词： 光诱导力显微镜、纳米级空间分辨率、化学成像、红外化学显微镜、外差配置、宽带光谱学
更新于2025-09-19 17:13:59
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通过多模态化学与功能成像实现关联材料表征
摘要： 多模态化学成像技术可同步提供纳米级（部分情况下达原子级）的高分辨率化学与物理信息。通过耦合采集物理和化学信息的多种模态，我们能够解决生物系统、电池与燃料电池研究、催化、制药、光伏、医学等领域的科学问题。这种组合系统能实现材料特性与化学组成的局部关联，使探究化学结构如何驱动功能性的基础问题成为可能。本综述展示了最新研究进展，并从多个平台出发阐述了化学成像技术在各类样品表征中的应用前景。具体包括：红外与拉曼光谱联用扫描探针显微镜、光学显微镜与质谱联用、非线性光学显微镜，以及离子/电子/探针显微镜与质谱的联合应用。我们还讨论了组合硬件产生的数据所面临的挑战、相关分析方法、机器学习技术，以及解读多模态研究中获取的多维数据所需的处理工具。
关键词： 拉曼光谱、离子显微镜、非线性光学显微镜、质谱分析、电子显微镜、红外光谱、化学成像、扫描探针显微镜、数据分析、光学显微镜
更新于2025-09-10 09:29:36
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拉曼光谱与成像技术在园艺产品质量与安全检测中的进展
摘要： 本文概述了拉曼技术在园艺产品质量与安全检测中的应用，重点介绍并演示了用于实际评估园艺产品的拉曼光谱与成像技术。首先阐述了拉曼散射原理，随后对背散射拉曼光谱、透射拉曼光谱、空间偏移拉曼光谱、拉曼化学成像、表面增强拉曼光谱等测量技术进行介绍与比较。讨论并对比了拉曼测量仪器（包括激发光源、波长分离装置、探测器、商用集成系统与定制开发系统）及系统校准方法。通过番茄和胡萝卜等典型园艺产品的拉曼光谱与图像数据分析实例，介绍了数据预处理、光谱混合分析、定量分析等拉曼数据处理方法。最后综述了拉曼光谱与成像技术在园艺产品质量与安全评价中的应用。
关键词： 园艺产品、拉曼光谱、品质、激光、安全、化学成像
更新于2025-09-09 09:28:46