要擴大我們對科學的理解，往往需要盡可能地觀察正在發生的事情。現在，來自日本的研究人員在用雷射觸發偶氮聚合物薄膜時，觀察到了它們的奈米級行為。在最近發表於《奈米快報》（Nano Letters）上的一項研究中，大阪大學的研究人員使用尖端掃描高速原子力顯微鏡（HS-AFM）結合光學顯微鏡來製作聚合物薄膜變化時的影片。

高速原子力顯微鏡與雷射照射系統結合，用於原位即時觀察偶氮聚合物的變形過程。資料來源：大阪大學

偶氮聚合物是一種光活性材料，這意味著當光線照射到它們時，它們會發生變化。具體來說，光線會改變它們的化學結構，從而改變薄膜的表面。這使得它們在光學資料儲存和提供光觸發運動等應用中頗具吸引力。

能夠在捕捉影像的同時用聚焦雷射引發這些變化稱為原位測量。

“通常，研究聚合物薄膜的變化時，需要對其進行處理，例如用光照射，然後進行測量或觀察。然而，這只能提供有限的信息，”該研究的第一作者Keishi Yang 解釋說。”使用高速原子力顯微鏡（HS-AFM）裝置，包括一台帶有雷射器的倒置光學顯微鏡，使我們能夠觸發偶氮聚合物薄膜的變化，同時以高時空分辨率對其進行實時觀測。”

(a）與雷射輻照系統整合的高速原子力顯微鏡概述b）偶氮聚合物變形的高速原子力顯微鏡影像。資料來源：美國化學學會

高速原子力顯微鏡測量能夠以每秒兩幀的速度追蹤聚合物薄膜表面的動態變化。研究也發現，所使用的偏振光的方向會對最終的表面圖案產生影響。

利用原位方法進行的進一步研究有望深入了解光驅動偶氮聚合物變形的機制，從而最大限度地發揮這些材料的潛力。

該研究的資深作者Takayuki Umakoshi 說：”我們已經展示了觀察聚合物薄膜形變的技術。不過，在此過程中，我們展示了將尖端掃描HS-AFM 和激光源結合起來，用於材料科學和物理化學的潛力”。

對光有反應的材料和過程在化學和生物學的多個領域都很重要，包括感測、成像和奈米醫學。原位技術為加深理解和最大限度地發揮潛力提供了機會，因此有望應用於各種光學設備。

編譯自/ scitechdaily