贝克曼高级科学技术研究所 与新的零偏转方法相比，使用以前的偏转原子力显微镜-红外检测(顶部)收集的4纳米厚的聚合物膜产生的化学信号
学分:贝克曼高级科学技术研究所 贝克曼高级科学技术研究所的研究人员开发了一种新方法，利用原子力显微镜来提高纳米级化学成像的检测能力
这些改进减少了与显微镜相关的噪音，提高了可研究样品的精度和范围
“闭环原子力显微镜-红外光谱成像用于纳米分子表征”的研究发表在《自然通讯》上
原子力显微镜用于扫描材料表面，以生成材料高度的图像，但这种技术不容易识别分子组成
研究人员以前已经开发了一种结合原子力显微镜和红外光谱的方法，称为原子力显微镜-红外
原子力显微镜-红外显微镜使用悬臂，这是一种一端连接到支架，另一端连接到尖端的光束，通过照射红外激光来测量样品的细微移动
样品对光的吸收导致其膨胀并偏转悬臂，从而产生红外信号
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的工程学创始人教授兼癌症中心主任罗希特·巴尔加瓦说:“虽然这项技术被广泛使用，但它的性能是有限的。”
“问题是有未知的噪声源限制了数据的质量
" 研究人员创建了一个理论模型来理解仪器的工作原理，从而识别噪声源
此外，他们开发了一种新的方法来检测红外信号，提高了精度
巴格瓦领导的化学成像和结构实验室的研究生塞斯·肯克尔说:“悬臂偏转容易受到噪声的影响，随着偏转的增加，噪声会变得更糟。”
“我们没有检测悬臂偏转，而是使用压电元件作为保持零偏转的平台
通过向压电材料施加电压，我们可以保持低噪声的小偏转，同时记录现在编码在压电电压中的相同化学信息
" 研究人员利用压电晶体的运动来记录红外信号，而不是移动悬臂
“这是第一次有人控制压电致动器来检测信号
肯克尔说:“其他研究人员通过使用更复杂的检测系统来应对噪音等挑战，这些系统不能解决与原子力显微镜-红外相关的潜在问题。”
“由于噪音问题，人们只能使用这种技术来测量具有强信号的样本，”巴尔加瓦说
“随着灵敏度的提高，我们可以成像更小体积的样品，如细胞膜
" 除了测量更多样的样本，研究人员还希望使用这种技术来测量更小的样本量
“我们可以用这种技术来观察小体积的复杂混合物，就像一个单一的脂质双层，”巴尔加瓦说
“巴尔加瓦实验室开发的新技术令人兴奋
我们小组有兴趣立即使用这种技术来了解复杂表面上的蛋白质变形，”化学系负责人、拉里·福克纳化学捐赠讲座教授凯瑟琳·墨菲说
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