基于多模态微型表面力装置限域的水的界面敏感拉曼显微光谱

现代界面科学日益呈现多学科交叉特征。对界面相互作用的独特洞察需要新的多模态技术，以同时互补的物理与化学测量来探测表面。我们在此描述一种显微镜的设计与测试，该显微镜采用球-平面模式的微型表面力装置（μSFA）进行力-距离测量，同时获取限域区的拉曼光谱。该显微镜使用简单的光学装置，将独立光路分离用于（i）牛顿环的照明与成像，以及（ii）拉曼模式激发与高效信号收集。我们通过考察非对称（特氟龙-水-玻璃）与对称（特氟龙-水-特氟龙）构型中的特氟龙薄膜对该方法进行基准测试。在距离与拉曼信号上均以纳米级灵敏度观测到特氟龙-玻璃界面附近的水。我们对浸没于水中的特氟龙与玻璃表面之间限域接触区域进行了化学分辨、无标记成像。值得注意的是，我们估计该组合方法可在数分钟内实现单水单分子层灵敏度的振动光谱。总之，拉曼-μSFA能够探索表面间的分子限域，并具有化学选择性及与相互作用力的关联。