组合显微镜技术观察光驱动聚合物的纳米级行为

扩大我们的科学理解通常归结为尽可能仔细地观察正在发生的事情。现在，日本的研究人员已经观察到用激光触发偶氮聚合物薄膜的纳米级行为。

在上个月发表在Nano Letters上的一项研究中，大阪大学的研究人员使用针尖扫描高速原子力显微镜(HS-AFM) 与光学显微镜相结合，在聚合物薄膜变化时创建电影。

偶氮聚合物是光敏材料，这意味着当光线照射到它们上时它们会发生变化。具体来说，光会改变它们的化学结构，从而改变薄膜的表面。这使得它们对于光学数据存储和提供光触发运动等应用很有趣。

能够在捕获图像的同时用聚焦激光启动这些变化被称为原位测量。

“通常通过对聚合物薄膜进行处理(例如用光照射)来研究聚合物薄膜的变化，然后进行测量或观察。然而，这提供的信息有限，”研究主要作者 Keishi Yang 解释道。“使用 HS-AFM 装置(包括带有激光的倒置光学显微镜)，使我们能够触发偶氮聚合物薄膜的变化，同时以高时空分辨率实时观察它们。”

HS-AFM 测量能够以每秒两帧的速度跟踪电影中聚合物薄膜表面的动态变化。还发现所使用的偏振光的方向对最终的表面图案有影响。

使用原位方法的进一步研究预计将有助于彻底了解光驱动偶氮聚合物变形的机制，从而最大限度地发挥这些材料的潜力。

“我们已经展示了观察聚合物薄膜变形的技术，”该研究的资深作者 Takayuki Umakoshi 说。“然而，在这样做的过程中，我们展示了将尖端扫描 HS-AFM 和激光源结合起来用于材料科学和物理化学的潜力。”

对光做出响应的材料和过程在化学和生物学的广泛领域中非常重要，包括传感、成像和纳米医学。原位技术提供了加深理解和最大限度发挥潜力的机会，因此有望应用于各种光学器件。