光诱导力显微镜的纳米级化学成像研究：技术原理与地球科学应用

Otter, L.M., Förster, M.W., Belousova, E., O’Reilly, P., Nowak, D., Park, S., Clark, S., Foley, S.F. and Jacob, D.E.
GGR Cutting-Edge Review: Geostand Geoanal Res.

Abstract

光诱导力显微镜（PiFM）是一种前沿技术，它结合了原子力显微镜与红外光谱学的优势，可在纳米尺度下以高空间分辨率（约5 nm）和高光谱分辨率（约1 cm⁻¹）同步获取三维形貌数据与分子化学信息。这种非破坏性技术具有时间高效性——仅需常规镜面抛光处理，且成像速度快（仅需数分钟），可通过时间序列研究动态过程。本文综述了该技术的发展历程、工作原理、数据采集与分析方法，并与传统地球化学方法进行对比。我们系统评述了PiFM在材料科学、化学及生物学领域的研究进展，并首次提供地球化学样品中的应用案例，包括锆石微弱生长环带可视化、高压实验样品中流体赋存形态鉴定，以及生物矿物中纳米级有机相的识别。我们证明PiFM分析是一种兼具时间与成本效益的技术，它将高分辨率表面成像与纳米级分子化学信息相结合，从而补充并拓展了传统地球化学分析方法。

DOI: 10.1111/ggr.12373