近期，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）研究团队在 Environmental Science & Technology 发表研究，利用布鲁克 EMILIE 纳米机电系统傅立叶变换红外光谱技术（NEMS-FTIR），结合船载采样、粒径观测与来源解析，研究格陵兰南部峡湾气溶胶的化学组成、来源及生长过程。研究速览1.测清组成：定量有机官能团和硫酸铵，区分出三类化学特征不同的气溶胶。EMILIE 的高灵敏度支持了低采样负载下的化学分析。2.识别来源：结合 PMF 来源解析与 MSA 指纹峰，获得海洋一次排放和二次生成共同作用的证据。EMILIE 的指纹区信息帮助判断二次组分的来源。3.追踪过程：通过约 1–2 小时分段采样，发现新粒子出现时，原有颗粒同步长大，二次化学特征逐渐增强。EMILIE 提供的小时级化学信息可与粒径谱相互对照。01 测清组成 区分三类气溶胶在相对清洁的极地大气中，颗粒物浓度较低，而形成和生长过程又可能在数小时内发生。较长时间的采样，会将事件不同阶段的化学信息平均在一起。因此，研究既需要低采样负载下的分析能力，也需要尽可能保留不同阶段的化学信息。EMILIE 以 NEMS 芯片作为颗粒物收集和红外分析的基底，较低的检出限为缩短采样时间提供了条件。研究团队在 2024 年 7 月和 2025 年 8 月分别开展船载观测，以约 0.6–0.8 L/min 的流量将颗粒物收集到芯片上，冷冻保存后，使用 EMILIE 与 Bruker INVENIO R 红外光谱仪进行分析。通过官能团拟合与定量，研究者获得了烷基、醇羟基、羧酸、非酸羰基和胺基等信息，并定量分析硫酸铵。当地有机气溶胶质量浓度中位数约为 1.1 μg/m³，高于许多高北极参考站点，提示峡湾可能是重要的夏季局地气溶胶来源。根据光谱相似性，研究团队将样品分成三类：一类富含醇羟基，接近富含糖类等物质的新鲜海喷；一类具有更明显的羧酸和羰基特征，反映海喷相关有机物的氧化处理；另一类硫酸铵占比较高，呈现较强的二次生成特征。这种分析关注的是多个官能团之间的关系。例如，海洋糖类本身就富含氧，因此有机物 O:C 较高，也可能来自新鲜海喷。结合醇羟基、羧酸和羰基的相对变化，才能更合理地解释样品经历的过程。EMILIE 的作用在于低采样负载下的化学定量。在颗粒物浓度较低、可收集样品量有限的条件下，研究者仍能获得多种官能团信息，为后续来源解析提供基础。图1 三类样品的光谱与化学组成。扣除硫酸铵吸收后，可进一步比较有机官能团差异。来源：原文 Figure 2。02 识别来源 寻找海洋生物源化学证据由于一份样品可能同时受到多种来源影响，作者进一步对光谱进行正定矩阵因子分解（PMF），提取出一次海洋因子和二次因子。一次海洋因子与文献中的海喷有机物谱型相似，具有醇羟基和脂肪族 C–H 等吸收特征；二次因子则具有较强的羧酸、非酸羰基和硫酸铵特征。为了进一步判断二次组分的来源，研究者将其与甲磺酸（MSA）和硫酸铵标准物质的光谱组合进行比较。结果发现，二次因子在约 1175 和 1050 cm⁻¹ 处具有 MSA 相关特征，并与约 1100 cm⁻¹ 的硫酸根吸收共同形成相符的指纹区谱形。MSA 是海洋生物释放的二甲基硫（DMS）的重要氧化产物，这为二次因子的海洋生物源贡献提供了化学证据。以 NEMS-FTIR 可定量的有机官能团与硫酸铵质量为基础，一次海洋因子与二次因子的贡献分别约为 53% 和 47%。其中，二次因子还包含其他氧化有机物，并可能混有部分非海洋来源贡献。EMILIE 的作用在于提供关键指纹区信息。NEMS 基底避免了 PTFE 滤膜在部分指纹区的强吸收干扰，使研究者能够结合标准物质，对 MSA 等具有来源指示意义的特征峰进行比较和解释。图2 PMF 因子与文献谱型和标准物质的比较。右侧放大图展示 MSA 相关峰及硫酸根吸收，为海洋二次来源提供证据。来源：原文 Figure 4。03追踪过程 观察颗粒生长时成分变化2024 年 7 月 4 日，团队观测到一次新粒子形成和生长事件。约 13:00 后，小粒径颗粒明显增加，总数浓度由每立方厘米数百个升至约 4000 个。新出现的粒子模态逐渐长到约 30 nm，原有粒子模态也由约 40 nm 增长至 80 nm。在同一事件中，研究者通过多次芯片采样获得不同阶段的 NEMS-FTIR 光谱。随着事件发展，样品中醇羟基和胺相关吸收的相对贡献总体降低，羧酸、铵和硫酸根特征增强；PMF 二次因子贡献由开始时约 23% 持续升高，并在事件后期成为主导。粒径变化与化学变化共同支持了凝结增长的作用。新形成颗粒体积较小，对整体质量的贡献可能有限；而事件期间产生的低挥发性物质，还可以凝结到原有颗粒上，使其长大并改变组成。因此，背景颗粒群的化学性质也会受到这一过程影响。图3 新粒子形成事件中的粒径分布、分段采样光谱与 PMF 因子贡献。约 13:00 后出现新的小粒径模态，已有颗粒同步增长，样品逐渐呈现更强的二次生成特征。来源：原文 Figure 5。EMILIE 的作用在于支持小时级分段采样与事件解析。在这一案例中，其高灵敏分析支持了约 1–2 小时尺度的采样。芯片采样后进行离线分析，较短的采样积分时间使不同阶段的化学变化得以保留，并可与同期粒径谱相互对照。事件中原有颗粒增长至约 80 nm，同时组成向更富硫酸铵的状态转变，提示其成为云凝结核的能力可能增强。作者进一步提出，冰川退缩对峡湾营养供应和生物生产力的影响，可能沿着 DMS 排放、二次颗粒生成等路径影响当地气溶胶。相关联系仍需要结合前体气体和云凝结核的直接观测进一步验证。欢迎与我们交流 EMILIE 在气溶胶采样与红外化学分析中的应用。

图2 光学显微镜照片和二维拉曼成像假色图图3 不同位置的拉曼峰位分布图图4 应力分布曲线

图：RAMANtouch拉曼显微镜（左），RAMANwalk拉曼显微镜（右）

文章题目：A multimodal view at cancerous liver tissue by chemical bioimaging and image segmentation strategies发表期刊：ChemRxiv研究单位：德国慕尼黑大学无机与分析化学研究所研究技术：激光面阵列红外成像、荧光成像、质谱成像、µXRF成像等样本类型：大鼠肝癌组织空间组学技术，作为现代生物学研究的前沿阵地，巧妙的融合了显微镜技术与分子生物学的精髓，致力于探索生物分子在细胞或组织中的空间布局及其相互作用的奥秘。在此视角下，生物学研究得以更为精确地解读细胞间的交流、组织的结构与功能，以及疾病的发生机制，揭示不同区域间的异质性，如肿瘤核心与边缘、血管附近与远离血管区域的基因表达差异，为精准医疗和个性化治疗策略的制定提供了宝贵依据。2023年9月25日，德国明斯特大学无机与分析化学研究所Uwe Karst教授团队在ChemRxiv上发表了题为A multimodal view at cancerous liver tissue by chemical bioimaging and image segmentation strategies的文章。在这项研究中，研究团队采用了布鲁克的激光面阵列红外成像光谱仪HYPERION II ILIM对患有肝癌的大鼠肝组织进行了超快速成像，该成像技术可以非标记、无损的快速完成整块切片组织的快速成像，同时还能达到5µm的亚细胞级空间分辨率，这一成像速度比同等空间分辨率下的质谱成像和µXRF成像快2～3个数量级。这项技术为肿瘤的快速诊断、疾病发生发展机制、预后评估和个性化治疗提供了全新的工具，更好地推动了空间组学技术的发展朝着更高分辨率、更快速度和更低成本的方向发展。从下图可以看出，基于量子级联激光器的红外显微成像中，无需探针标记和对切片进行任何处理，即可对整片大鼠肝脏组织进行成像，仅需20分钟就可完成成像数据采集（共采集810万个像素点，每个像素点采集1张红外光谱，空间分辨率为5µm，采集区域约2.2 cm×0.9 cm）。然后对红外光谱中1734cm-1的脂质特征峰、1651cm-1的蛋白质特征峰、1238cm-1的核酸特征峰、1030cm-1糖原特征峰进行积分处理，均可以将癌变区域与正常区域进行有效区分，其中基于1030cm-1糖原特征峰的积分处理，还可以将固生肝癌组织和细胞改变灶识别出来。图1. 肝癌及邻近受损肝组织分子生物成像(trabecular HCC: 小梁腺瘤生长型肝癌组织；solid HCC: 固生肝癌组织；HCA： 肝细胞腺瘤；FCA: 细胞改变灶)从下图可以看出，基于高信噪比的激光红外指纹光谱，通过UMAP算法，可以通过假彩图对多种成分做出细分，比如肝癌细胞、癌细胞间血管化的基质细胞、正常肝细胞、糖原沉积和固生肝癌组织等。相较于传统的H&E染色，能看到更深入的细节和肿瘤细胞的微环境，为肿瘤发生发展机制和肿瘤分型等方面的研究提供了新的手段的研究思路，有望将现有研究工作推到新的高度。图2. 分子成像数据的图像分割与H&E染色的比较。（UMAP假彩图: 灰色-背景、黑色-组织边缘、褐色-肝癌细胞、深蓝色-癌细胞间血管化的基质细胞、橙色-正常肝细胞、浅蓝色-正常干细胞、黄色-糖原沉积、紫色-固生肝癌组织）激光红外显微镜LUMOS II ILIM布鲁克光谱丨400-777-2600

图：RAMANtouch拉曼显微镜（左），RAMANwalk拉曼显微镜（右）

显微镜大师班展示创新技术和专业知识FT-IRBRUKER当尖端技术与充满激情的头脑相遇时，会发生什么？神奇——这正是今天 FTIR 显微镜大师班上所展开的内容。会议由 Sydney Analytical 主办，由来自布鲁克光谱的Koman T.博士主持，不仅信息丰富，而且具有变革性。我们很荣幸邀请我们大学的校友 Koman 回到校园。他在 Peter Lay教授、Bob Armstrong 教授和我的指导下，从研究振动光谱学的博士到成为布鲁克光谱专家。他与下一代研究人员分享他的专业知识和实践经验，感觉像一个完整循环时间链的故事，充满着不断的进取和无私的奉献。布鲁克LUMOS II FT-IR显微镜和最新OPUS 9.0 软件该研讨会深入探讨了布鲁克 LUMOS II FT-IR 显微镜和最新的 OPUS 软件工具，展示了从谱图采集，积分处理，化学成像等基本技术到先进的机器学习方法，包括ACI智能化学成像分析、智能光谱区域选择和 OPUS 9 中开创性的 Purency AI 微塑料智能分析工作流程。参会人员不仅学习了软件和理论知识，还参与了实际操作，并找到将这些技术应用到自己的研究中的方法。最后一个环节是现场样品测试，以一种与每个参会者产生深刻共鸣的方式，将理论带入生活。像这样的研讨会让我们看到协作学习的强大魅力。它们提升了我们的技能，激发了我们的好奇心，并帮助我们拓展新的应用可能。非常感谢 Koman、Sydney Analytical 的振动光谱团队以及所有参与者，是你们使这次活动取得了如此巨大的成功！如果您渴望将您的振动光谱学技能提升到一个新的水平，请继续关注更多机会。带上您的热情、您的问题，是的 — 甚至是您的样品 — 起来亲身体验。让我们一起突破研究的界限。

Conclusion

考古学家在发掘现场。图源：pixabay

Naarasneva测量站安装了新的研究设备——MIRO，用于在线测量N2O和CH4。这次是由欧盟联合资助的TUPS项目。自2021年，由芬兰农林部在“Catch the Carbon”计划中资助的TURNEE项目已经在造林后的泥炭沼泽上进行连续二氧化碳浓度测量。🔭芬兰的Naarasneva测量站此前用于研究前泥炭生产沼泽的气候排放，现在泥炭沼泽已被植树造林，并长期监测总排放量的变化，同时研究将泥炭沼泽变成森林对太阳辐射反射的影响、水样、风和温湿度等气象信息。该项目涉及Helsinki大学（大气和地球系统科学中心和森林科学系）和 Oulu大学、芬兰气象研究所和Seinäjoki应用科学大学等，能够获取泥炭地重新造林对气候影响的全面信息，用于芬兰的碳中和目标。

在今天的分享的内容中，我们将展示两个小可爱。它们有什么共同点呢？ - 它们是人类最好和最忠诚的朋友！ - 它们都可以用自己的方式分析样本。 - 它们都具有非常出色的检测限（甚至低于 ppm）。 - 它们都可以在广泛的刑侦工作中体现自己的价值。 - 我们能强烈的感受到它们的无限的可能。 - 我们喜欢它们，它们偶尔会在我们的办公室呆上一段时间。虽然我们的产品系列中不配备狗狗，但我们肯定很乐意为您提供有关FTIR光谱仪的帮助。

使用RAMANtouch对石棉纤维进行拉曼分析，能够识别石棉，并评估其潜在风险。由于RAMANtouch具备高空间分辨率的特点，即便是极小的石棉纤维也不在话下。如此高的精度为准确评估和有效管理石棉相关风险提供了保障。澳大利亚卡里基尼国家公园的蓝石棉警告牌令人窒息的石棉石棉作为一种天然矿物，因其出色的耐热性和耐用性，在20世纪得到了广泛应用。石棉还具备多功能性，可被应用于建筑、造船和汽车制造等行业。石棉是天然的纤维状的硅酸盐类矿物质的总称，一般来说，石棉材料长度超过5 µm，直径小于为3 µm，长宽比至少为3:1。石棉挑战尽管石棉用途广泛，但对健康的危害也很大。在石棉的加工和处理的过程中，产生的石棉纤维会漂浮在空气中，很容易被人体吸入。一旦进入肺部，这些极小的纤维就会引起严重的健康问题，包括肺癌、石棉肺和间皮瘤。因此，已经实施了限制其使用和减少暴露的法规。现在，人们正在努力清除旧建筑中的石棉，以更安全的替代品取而代之。面临的挑战是石棉纤维有时隐藏在其他材料中，外观上与非石棉物质相似。外部铺着石棉瓦的老屋因此，我们需要委托专业公司，使用复杂的分析技术（例如，扫描电子显微镜（SEM）或X射线衍射仪（XRD））来鉴别石棉。虽然这些方法是鉴别石棉的标准选择，但需要大量的样品制备和高度专业的工作人员。此外，SEM和XRD测试方法本身也有局限性。SEM能够提供元素图，但无法鉴别矿物；XRD能够鉴别矿物，但却无法提供成像。然而，在石棉分析中，同时鉴别石棉矿物，并测定其纤维尺寸，都是至关重要、缺一不可的。拉曼显微镜能够弥补这些技术的不足，它是被石棉分析领域被忽视的一个方法。拉曼显微镜既能鉴别物质，又能进行成像，是SEM和XRD的可行替代方法。石棉纤维拉曼分析这就是布鲁克全新收购的RAMANtouch的用武之地！它通过提供高分辨率的拉曼成像，能够分析和描绘纳米级别的纤维。我们可以通过下方例子来说明RAMANtouch的功能。RAMANtouch拉曼显微镜在一栋使用了可能含有石棉防火材料的建筑物中，我们采集了一个样本，并将获得的样本光谱与谱库进行了比较，结果发现该样品材料确实是由温石棉（一种石棉）制成的。除了鉴别纤维外，我们还对该纤维进行了成像，这对于测定纤维的尺寸至关重要：因为不是所有的硅酸盐材料都可以被定义为石棉，该材料必须呈纤维状，长度超过5 µm，直径小于为3 µm，长宽比至少为3:1。它是材料能否被归类于石棉的判定标准。在测定纤维尺寸期间，我们使用温石棉的特征峰值389 cm-1，生成了样品的彩色编码图（见下），每种颜色代表样品中不同位置的峰值强度。这张图片说明了石棉之所以如此危险的原因。尽管此处检测到的温石棉被认为比外形更薄、更长的青石棉危险性要低，但末端锋利的纤维外形依然非常明显。疑似石棉纤维的光谱和拉曼成像。样品光谱与温石棉（一种典型的石棉矿物）相符通过使用RAMANtouch进行分析，可明确建筑物中是否含有石棉。了解了纤维的化学成分和尺寸后，我们就可以安全地处理该材料。