Microscopía de fuerza atómica independiente de la interacción de la sonda-muestra-Espectroscopia infrarroja: Hacia la asignación compositiva robusta de nanoescala

La técnica AFM-IR basada en fototérmica permite la identificación química de alta resolución y la toma de imágenes a nanoescala. Sin embargo, el contraste en las imágenes IR suele mostrar un efecto enrevesado de las contribuciones químicas y mecánicas. Si bien dicho efecto podría mitigarse mediante el seguimiento de la frecuencia de resonancia en voladizo durante la toma de imágenes o mediante el cálculo de las proporciones de las imágenes recopiladas secuencialmente en diferentes longitudes de onda IR, un esquema de adquisición de datos que puede superar las variaciones mecánicas de la muestra es muy deseable.

Los autores utilizan un método analítico para modelar la función de transferencia en voladizo, es decir, su responsividad en función de la velocidad de repetición de la fuente IR debido a las propiedades mecánicas de la muestra en la ubicación de la punta. Se encontró que esta responsividad se asemejaba a la respuesta en voladizo a la frecuencia oscilante de un piezo que se mueve perpendicularmente al plano de muestra. De esta manera, la señal de desviación en voladizo aportada por la interacción mecánica de la muestra de punta podría aislarse y eliminarse de la señal AFM-IR total. Experimentalmente, se añadió un piezo bajo la muestra, y generó una vibración mecánica fuera del plano a la misma frecuencia de la tasa de repetición láser. La imagen de absorción IR se registró entrelazando las señales piezoeléctricas y AFM-IR totales en la misma imagen. Después, la imagen entrelazada se separó en dos imágenes, y la señal total AFM-IR se dividió por la señal piezoeléctrica para dar la señal de absorción IR pura. Se demostró que este método da el contraste químico más limpio en las imágenes de absorción IR.