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精確測定分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)、識別其化學(xué)物種一直是表面科學(xué)的核心問題。即使在單個分子層次上，分子結(jié)構(gòu)、電子態(tài)及其激發(fā)態(tài)、化學(xué)鍵振動、反應(yīng)動力學(xué)行為等多維度的內(nèi)稟屬性均表現(xiàn)出顯著特異性。針對分子多維度內(nèi)稟參量的精密測量是全局性和綜合性理解分子特異性的基礎(chǔ)，但始終是一個極具挑戰(zhàn)性的前沿問題。
在過去40多年里，掃描隧道顯微術(shù)(STM)及其衍生出的多種高分辨的顯微成像技術(shù)，如q-Plus原子力顯微術(shù)(AFM)，已經(jīng)獲得1埃量級的空間分辨能力。但這些顯微技術(shù)缺乏化學(xué)識別能力。2013年，中科大單分子科學(xué)團隊利用針尖增強拉曼成像技術(shù)(TERS)，實現(xiàn)了亞納米級的化學(xué)識別，并于2019年將該技術(shù)的空間分辨推進至1.5埃。
該團隊在前期工作基礎(chǔ)上，采用融合STM、AFM、TERS等掃描探針技術(shù)的策略，發(fā)展了STM-AFM-TERS聯(lián)用技術(shù)，突破了單一顯微成像技術(shù)的探測局限。利用這一高分辨的綜合表征技術(shù)，以并五苯分子及其衍生物作為模型體系，結(jié)合電、力、光等不同相互作用，實現(xiàn)了對電子態(tài)、化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)和振動態(tài)、化學(xué)反應(yīng)等多維度內(nèi)稟參量的精密測量。
這一融合多維度表征技術(shù)策略有望為表面催化、表面合成和二維材料中的化學(xué)結(jié)構(gòu)與物種識別以及構(gòu)效關(guān)系的構(gòu)建提供可行的解決方案，在表面化學(xué)、多相催化等研究領(lǐng)域具有重要科學(xué)價值。
