美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校貝克曼先進科學技術研究所的研究人員表示，他們已經開發出一種新方法，可以提高使用原子力顯微鏡 (AFM) 對納米級化學成像的檢測能力。這些改進降低了與顯微鏡相關的噪音，提高了可研究樣品的精度和范圍。

AFM 可以掃描材料的表面，但不能輕易識別分子組成。研究人員此前開發了一種 AFM 和紅外光譜的組合，稱為 AFM-IR。AFM-IR 顯微鏡使用懸臂梁，一端連接到支架，另一端連接到尖銳**，以測量通過照射 IR 激光引入的樣品的細微運動。樣品對光的吸收使其膨脹并偏轉懸臂，從而產生紅外信號。然而，這種技術產生了限制數據質量的噪聲源。

上圖，與新的零偏轉方法相比，使用先前的偏轉 AFM-IR 檢測收集的 4nm 厚聚合物薄膜產生的化學信號 [來源：貝克曼先進科學技術研究所]。

研究人員創建了一個理論模型來了解儀器的工作原理，從而識別噪聲源。此外，他們開發了一種新方法來檢測紅外信號，提高了精度。

研究人員說，懸臂偏轉容易受到噪音的影響，隨著偏轉的增加，噪音會變得更糟。研究人員沒有檢測懸臂偏轉，而是使用壓電元件作為平臺來保持零偏轉。通過向壓電材料施加電壓，他們能夠在記錄現在編碼在壓電電壓中的相同化學信息的同時，以低噪聲保持小偏轉。

研究人員沒有移動懸臂，而是利用壓電晶體的運動來記錄紅外信號。

據該團隊稱，現在他們已經能夠提高該技術的靈敏度，他們可以對更少量的樣本進行成像，比如細胞膜。他們說，這種方法可用于查看少量存在的復雜混合物，例如單個脂質雙層。