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尖端增强拉曼光谱 (TERS) 作为一种在纳米尺度上表面成像的技术，已成为科学家研究无机材料表面缺陷以及单个生物分子的有效工具。然而，在用其尝试扫描大尺度表面时，TERS在实验室环境条件下工作半小时后，热效应和振动会使系统偏离焦点。
日本大阪大学和德岛大学的联合研究团队对TERS 成像进行了改进，新方法用于二硫属化物晶体的 TERS 成像时间可长达6小时，是之前研究的12倍（Sci. Adv., doi: 10.1126/sciadv.abo4021）。 在位置传感器和反馈回路的引导下，该团队的成像系统检测到了表面缺陷和与缺陷相关的光学信号。
图 能够补偿尖端漂移的TERS成像系统
TERS 将基于激光的拉曼显微镜与原子力显微镜或扫描隧道显微镜相结合。尖端以小至 10 nm的步长“踩”过目标样品的表面，并记录每次的图像。
每一步收集足够多的散射光来配准图像至少需要几百毫秒，因此收集 1 μm2 的 TERS 图像大约需要 30 分钟。 在此期间，扫描尖端偏离其水平位置，光学器件在垂直方向偏离焦点，从而降低信号质量并结束成像过程。
根据Optica研究员、大阪大学应用物理学教授Prabhat Verma的观点，TERS已经达到了可以用于商业应用的成熟阶段，比如检测光子芯片，但不可避免的尖端漂移限制了样品表面的可分析尺寸。
基于此，Verma和他的同事们使用一个波长为 488 nm 引导激光器和一个横向位置传感器来校正焦点。信号通过一个与物镜耦合的闭环压电扫描仪传输，以稳定激光焦点的位置。为了补偿尖端漂移，研究人员使用振镜扫描尖端周围的激光点并产生瑞利散射图像，同时也用于反馈回路以稳定尖端位置。
Verma 表示，设计漂移补偿系统是该团队面临的最大挑战，得益于多年的 TERS 设计经验，研究人员最终克服了这一障碍。
团队之所以选择二硫化钨作为 TERS 平台的测试样品，是因为二硫属化物被广泛应用于各种光电器件。Verma认为新型 TERS 方法同样适用于材料科学和生物学中的样品检测。 他还表示，TERS 成像的时间窗口可以延长到六个小时以上，即使样本产生的光信号极其微弱也无妨。
