最近，我国科学技能大学侯建国院士领衔的单分子科学团队的董振超研讨组与罗毅研讨组，在单分子拉曼成像范畴获得重大进展，将空间分辩率面向新极限，完成了埃级单化学键分辩的分子内各种振荡形式的实空间成像，并提出了一种全新的分子化学结构重构技能扫描拉曼埃分辩显微术（Scanning Raman Picoscopy，SRP）。该效果于2019年11月8日在《国家科学谈论》上在线宣布，并于近期正式出书。

  准确确认分子的化学结构关于任何一个分子相关范畴都具有至关重要的含义，是深刻理解分子的化学、物理、生物等性质和功用的要害。扫描隧道显微镜和原子力显微镜具有在实空间对单分子骨架进行成像的出色才能，但这些技能一般缺少准确确认单分子结构所有必要的化学信息。拉曼散射光谱中包含了丰厚的分子振荡结构信息，不同化学基团的拉曼光谱的谱形特征各不相同，因而拉曼光谱可当作分子化学基团的“指纹”辨认东西，但惯例拉曼成像技能达不到扫描针尖技能所具有的的超高空间分辩率。因而，将二者结合开展起来的针尖增强拉曼光谱技能（TERS），可以战胜各自技能的缺点，交融两种技能的优势，为完成单分子化学结构的确认供给了或许。

  2013年，由侯建国院士领衔的单分子科学团队初次展现了亚纳米分辩的单分子拉曼成像技能 [Nature 498, 82 (2013)]，将具有化学辨认才能的空间分辩率进步到了一个纳米以下（~5 Å），此项突破性效果已被世界同行引证八百屡次。在此基础上，研讨者们一方面探究单分子拉曼成像技能空间分辩率的极限，另一方面考虑怎么样充沛的发挥这项技能的一起优势。最近，该团队在《国家科学谈论》(National Science Review 6, 1169−1175 (2019)) 宣布研讨论文“Visually Constructing the Chemical Structure of a Single Molecule by Scanning Raman Picoscopy”， 将空间分辩率面向了一个新的极限，并为最新技能提出了一种重要的新运用。他们经过改善低温（液氦）超高真空针尖增强拉曼光谱系统和精密调控针尖顶级高度局域的等离激元场，将空间分辩率进步到了1.5 Å的埃级单个化学键辨认水平，在实空间获得了分子各种本征振荡形式完好的空间成像图画，并发现和调查到了分子对称和反对称振荡形式中明显不同的干与效应。更重要的是，他们根据埃级分辩的分子振荡形式成像图以及由此提醒的新物理效应，结合化学基团的拉曼指纹数据库，提出了一种可视化构建分子结构的新办法：扫描拉曼埃分辩显微术（Scanning Raman Picoscopy，SRP）”。SRP办法充沛显示了根据拉曼信号的针尖扫描技能“矛头毕显”、在实空间准确确认分子化学结构的才能。研讨者以单个镁卟啉分子作为模型系统，选用“搭积木”(Lego-like)方法把各个化学基团拼接起来，完成对整个分子化学结构的构建。埃级分辩的扫描拉曼显微术所具有的这种解析不知道分子化学结构的才能，无疑将引起化学、物理、资料和生物等范畴科研人员的广泛爱好，催生这一范畴的很多相关研讨。能预见，经过和AI、机器学习相结合，SRP有望开展成为一种老练和通用的技能，将为在单个化学键标准上确认单分子的化学结构、原位研讨外表物理化学进程和外表催化反应等供给新的手法，也为生物分子的高分辩成像和结构确认供给了新的思路。

  张尧教授、杨犇博士生和Atif Ghafoor博士为这篇文章的一起榜首作者。该系列研讨工作得到了基金委、科技部、中科院、教育部、安徽省等单位的支撑。

  图片说明：扫描拉曼埃分辩显微术（SRP）的艺术化效果图。高度局域化的等离激元电磁场会明显地增强针尖下方单个分子内部局域化学基团的拉曼散射信号。将不同化学基团简正振荡形式对应的拉曼成像图样进行兼并，就可以运用相似“堆积木”的方法将各个化学基团拼接起来，构建出完好的分子化学结构。

  （合肥微标准物质科学国家研讨中心、中科院量子信息与量子科学技能创新研讨院、科研部)