拉曼和红外（IR）光谱仪可测量分子振动和声子，从而提供有关样品化学成分，分子构象和化学结构的丰富信息。然而，这两种方法基于不同的物理机制来探测振动状态：红外光谱通过电偶极相互作用来测量光的吸收，拉曼光谱通过样品偏振度张量来测量非弹性散射光。通常，红外光谱对特定化学基团上的振动模式（通常具有强偶极子）更敏感，而拉曼光谱对涉及多个原子的集体振动模式（通常具有大的极化率）更敏感。纳米技术的出现，以及在纳米尺度上理解化学成分的需要，加速了红外和拉曼光谱与扫描探针法的结合，产生了新的纳米光谱表征技术。

有鉴于此，德州农工大学的Dmitry Kurouski、法国巴黎萨克雷大学的Alexandre Dazzi教授、瑞士联邦理工学院的Renato Zenobi教授和美国国家标准与技术研究院的Andrea Centrone等人，综述了两种方法，即光热诱导共振（PTIR）（也称为AFM-IR）和尖端增强拉曼光谱（TERS）。总结了AFM-IR和TERS的基本原理以及它们最近的关键应用进展。讨论了目前在材料科学、纳米技术、生物学、医学、地质学、光学、催化、艺术保护等领域的最新应用。

本文要点

1）重点介绍了这两种技术之间的主要差异，互补性和可能的协同应用领域。总结了TERS和AFM-IR的典型特征。这两种技术之间的主要区别在于采样深度的范围。虽然TERS信号通常是从样品的顶部几纳米产生的，但AFM-IR的采样深度可以达到几毫米。这个单一的特性可能是迄今为止AFM-IR之间有限的应用空间重叠的主要驱动力。IR和TERS以及所需的空间分辨率可以用作选择最适合给定应用方法的第一判别方法。

2）尽管TERS和AFM-IR都利用扫描探针平台来克服光衍射极限，但它们是在不同的研究重点和独特的物理机制的推动下独立发展的。然而，这两种技术的快速创新已经使一些测量性能指标远远超出了最初的预期，从而为协同TERS和AFM-IR表征开辟了新机遇。

3）比较AFM-IR和TERS的最新应用表明，至少在二维材料的表征和生物分子构象的表征两个领域，可以受益于这两种技术的光谱互补性。此外，最近在水环境中同时使用AFM-IR和TERS进行的开创性工作突显了另一个重叠的新兴领域，但是，这需要进一步的技术进步来促进其广泛应用。鉴于活跃的TERS和AFM-IR研究，相信探针制造、激光和理论方面的创新将有助于进一步提高这些技术的信噪比和通量，从而在更极端和多样化的环境中实现新的应用。

参考文献：

Dmitry Kurouski et al. Infrared and Raman chemical imaging and spectroscopy at the nanoscale. Chem. Soc. Rev., 2020.

DOI: 10.1039/C8CS00916C

https://doi.org/10.1039/C8CS00916C