扫描探针显微镜(Scanning Probe Microscope，SPM)已经成为开展纳米科技研究的最有力工具之一，并且成为开展许多原创性研究的核心手段。SPM技术不仅给原子/分子/纳米尺度结构显微成像、结构操纵、物性测量、功能表征和失效评价带来了革命性突破，同时也是发展纳米尺度局域空间多物理参量测量的新原理、新方法和新技术的重要平台，为研究纳米尺度限域条件下多物理参量及其相互耦合效应提供了重要新方法，有力推动了物理、化学、材料、生命科学等学科的深入发展。最新发展起来的原子力红外显微术（AFM-IR）为纳米化学研究提供了重要手段，但AFM-IR技术无法实现纳米尺度空间变温环境下的化学分析，从而极大限制了对纳米结构动态演化的研究。

近日，中国科学院上海硅酸盐研究所研发了一种纳米尺度变温化学表征技术—— 扫描热化学显微术（Scanning thermal chemical microscopy，STCM）。该纳米表征新方法将AFM-IR技术与具有自主知识产权的AFM导电针尖原位加热技术相结合，建立了融纳米尺度原位加热、纳米化学成像和纳米尺度红外光谱测量等功能为一体的高分辨纳米化学表征技术。STCM实现了纳米尺度物相与化学官能团在AFM针尖纳米尺度变温下的纳米化学动态表征，为观察材料外场下纳米结构稳定性提供了一种新方法。科研人员利用该新方法开展了钙钛矿甲胺铅碘（MAPbI₃）晶体纳米尺度变温条件下结构稳定性机制研究，通过变温纳米红外光谱和变温纳米热化学显微成像，揭示了甲胺根离子取向、偏析以及畴结构动态变化与钙钛矿纳米尺度结构稳定性之间的密切关联，为探讨多场作用下MAPbI₃材料结构变异与功能耦合提供了新思路。

相关研究成果以“Nanoscale stability behavior of the CH₃NH₃PbI₃ perovskite via scanning thermal chemical microscopy” 为题发表在Journal of Materials Chemistry C (12，1575，（2024））上。上述工作第一作者为上海硅酸盐所应余欣硕士毕业生，通讯作者是上海硅酸盐所曾华荣研究员。相关工作得到科技部重点研发计划和上海市基础研究特区计划等项目的资助和支持。

论文链接：https://doi.org/10.1039/D4TC02940B。

高分辨扫描热化学显微术（STCM）

MAPbI₃晶体的AFM形貌像(a)及其纳米尺度原位变温红外光谱(b)

MAPbI₃晶体在不同温度下畴结构动态演化的热化学像