在當今的環境科學研究中，微塑料污染已成為生態問題。這些微小的塑料顆粒，尤其是納米級別的微塑料（NPs），因其尺寸小、難以被傳統檢測手段識別，給環境監測和污染治理帶來了巨大挑戰。然而，隨著科技的不斷進步，納米紅外光譜儀（AFM-IR）的出現為微塑料的檢測和研究帶來了新的曙光。

Bruker的共振增強 AFM-IR 模式

AFM-IR：納米尺度的“火眼金睛”

AFM-IR是一種將原子力顯微鏡（AFM）與紅外光譜技術相結合的檢測手段。它通過將紅外激光照射到樣品表面，利用AFM探針檢測樣品因吸收紅外光而產生的熱膨脹信號，從而實現對納米尺度物質的化學成分和結構的分析。這種技術不僅具有高的空間分辨率（可達10納米），還能提供豐富的化學信息，是研究微塑料的理想工具。

布魯克 Anasys nanoIR3 納米紅外光譜

微塑料檢測的新突破

近期，一項發表在《Environmental Science:Nano》雜志上的研究 [Local infrared spectral measurement system for the inspection of independent nano-plastic particles in water-based solutions]展示了布魯克AFM-IR （Anasys Instruments)在微塑料檢測中的強大潛力。

漂浮在海洋中的微塑料被誤認為是浮游植物或海藻，并可能通過食物鏈進行積累對捕食者造成慢性健康影響。但納米塑料的體積比微塑料小得多，其生物效應和納米物理性質尚不清楚。從自然界收集的納米塑料的形態和物理性能也難以測量和分析。

本研究提出了一種新的氣泡積累方法，該方法可以捕獲在水基溶劑中稀釋的單個納米顆粒，并評估每個獨立納米顆粒的形狀和局部紅外光譜。研究人員已經用納秒激光燒蝕產生的確定尺寸的納米顆粒演示了這個系統。隨著微泡的濃縮過程，已經能夠通過AFM-IR分析單個納米顆粒的材料特性。

納米粒子的原子力顯微鏡圖像和納米紅外光譜圖。

納米紅外光譜分析結果表明，隨著氧化反應的進行，納米顆粒的粒徑逐漸減小。這種納米粒子濃度和分析的系統方法特別有助于生物適應性研究，因為納米粒子物理性質的鑒定可以更好地理解環境/生物效應和關系以及納米粒子聚集機制和粒子之間的原子相互作用。

微塑料的“指紋”識別

微塑料在環境中會經歷復雜的物理和化學變化，例如氧化反應。這些變化不僅影響微塑料的物理性質，還可能改變其毒性。納米紅外光譜能夠通過檢測微塑料表面的化學官能團（如羰基、羥基等）的變化，為微塑料的“指紋”識別提供了可能。例如，在上述研究中，AFM-IR檢測到了納米顆粒表面因氧化而產生的羰基（1735 cm?1）和羥基（3400 cm?1）等特征吸收峰，這些特征峰為微塑料的來源和老化程度提供了重要線索。

從實驗室到實際應用

AFM-IR技術在微塑料檢測中的應用不限于實驗室研究。其高靈敏度和高分辨率的特點使其有望成為環境監測中的重要工具。通過進一步優化檢測方法和提高檢測效率，AFM-IR有望在實際水體樣本中快速、準確地檢測微塑料的存在，為環境治理提供科學依據。

結語

納米紅外光譜儀（AFM-IR）的出現為微塑料的研究和檢測帶來了新的機遇。它不僅能夠揭示微塑料的化學本質，還能幫助我們更好地理解微塑料在環境中的行為和影響。隨著技術的不斷進步，AFM-IR有望在未來成為微塑料污染治理的重要手段，為保護地球環境貢獻力量。

參考文獻

[1] Kanehara I, Nagasaka T, Seki H, et al. Local infrared spectral measurement system for the inspection of independent nano-plastic particles in water-based solutions[J]. Environmental Science: Nano, 2025, 12(2): 1107-1115.

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