【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】掃描探針顯微鏡(Scanning Probe Microscope，SPM)已經(jīng)成為開展納米科技研究的最有力工具之一，并且成為開展許多原創(chuàng)性研究的核心手段。SPM技術(shù)不僅給原子/分子/納米尺度結(jié)構(gòu)顯微成像、結(jié)構(gòu)操縱、物性測量、功能表征和失效評價帶來了革命性突破，同時也是發(fā)展納米尺度局域空間多物理參量測量的新原理、新方法和新技術(shù)的重要平臺，為研究納米尺度限域條件下多物理參量及其相互耦合效應(yīng)提供了重要新方法，有力推動了物理、化學(xué)、材料、生命科學(xué)等學(xué)科的深入發(fā)展。最新發(fā)展起來的原子力紅外顯微術(shù)(AFM-IR)為納米化學(xué)研究提供了重要手段，但AFM-IR技術(shù)無法實現(xiàn)納米尺度空間變溫環(huán)境下的化學(xué)分析，從而極大限制了對納米結(jié)構(gòu)動態(tài)演化的研究。
 

　　近日，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研發(fā)了一種納米尺度變溫化學(xué)表征技術(shù)—— 掃描熱化學(xué)顯微術(shù)(Scanning thermal chemical microscopy，STCM)。該納米表征新方法將AFM-IR技術(shù)與具有自主知識產(chǎn)權(quán)的AFM導(dǎo)電針尖原位加熱技術(shù)相結(jié)合，建立了融納米尺度原位加熱、納米化學(xué)成像和納米尺度紅外光譜測量等功能為一體的高分辨納米化學(xué)表征技術(shù)。STCM實現(xiàn)了納米尺度物相與化學(xué)官能團(tuán)在AFM針尖納米尺度變溫下的納米化學(xué)動態(tài)表征，為觀察材料外場下納米結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提供了一種新方法?？蒲腥藛T利用該新方法開展了鈣鈦礦甲胺鉛碘(MAPbI3)晶體納米尺度變溫條件下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性機制研究，通過變溫納米紅外光譜和變溫納米熱化學(xué)顯微成像，揭示了甲胺根離子取向、偏析以及疇結(jié)構(gòu)動態(tài)變化與鈣鈦礦納米尺度結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性之間的密切關(guān)聯(lián)，為探討多場作用下MAPbI3材料結(jié)構(gòu)變異與功能耦合提供了新思路。
 

　　相關(guān)研究成果以“Nanoscale stability behavior of the CH3NH3PbI3 perovskite via scanning thermal chemical microscopy” 為題發(fā)表在Journal of Materials Chemistry C (12，1575，(2024))上。上述工作第一作者為上海硅酸鹽所應(yīng)余欣碩士畢業(yè)生，通訊作者是上海硅酸鹽所曾華榮研究員。相關(guān)工作得到科技部重點研發(fā)計劃和上海市基礎(chǔ)研究特區(qū)計劃等項目的資助和支持。
 

高分辨掃描熱化學(xué)顯微術(shù)(STCM)
 

MAPbI3晶體的AFM形貌像(a)及其納米尺度原位變溫紅外光譜(b)
 

MAPbI3晶體在不同溫度下疇結(jié)構(gòu)動態(tài)演化的熱化學(xué)像