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红外光诱导力显微镜揭示挪威云杉纤维壁纳米尺度特征
Kesari, K.K., O’Reilly, P., Seitsonen, J., Ruokolainen, J., Vuorinen, T.
Cellulose
Abstract
应用红外光诱导力显微镜（IR PiFM）对挪威云杉（Picea abies）超薄切片在800–1885 cm⁻¹波数范围内进行成像，扫描步长在0.6至30 nm间可调。基于化学组成差异，细胞壁亚层在低分辨率模式下实现可视化。各亚层光谱显示纤维素基本纤丝（EFs）取向及木质素含量与结构存在差异。高分辨率图像揭示S₁层中存在5–20 nm宽的无木质素区域。从无木质素斑点及其邻近区域采集的全光谱证实了木质素含量的突变以及切向取向基本纤丝的存在。跨无木质素区域的线扫描达到≤5 nm的空间分辨率。IR PiFM基于化学成分分辨结构的能力区别于透射电镜——后者虽在超薄木材切片成像中可达相似空间分辨率，但无法提供化学信息。与拉曼成像相比，IR PiFM可获得空间分辨率提高≥50倍的化学图像。IR PiFM还具有表面敏感特性，这对各向异性样品（如细胞壁）实现高空间分辨率至关重要。这些特性使IR PiFM成为分析木质纤维素生物质顽固性、推动其转化为各类材料与化学品的极具前景的技术。