mIRage光热红外光谱成像技术助力揭示6600万年前石盐晶体有机流体包裹体中的分子分馏现象

近期，北京大学与法国国家科学研究中心的研究人员共同在知名刊物《Analytical Chemistry》发表成果，该研究首次利用亚微米mIRage光热红外光谱技术，成功获取约6600万年前石盐晶体内部有机流体包裹体的分子指纹光谱及空间分布成像。该研究直观揭示了单个晶体内部因分子分馏作用导致的有机化合物化学成分变化与其荧光颜色梯度之间的直接关联。

研究发现，石盐晶体中一条宽度不足20微米的有机油包裹体，并被鉴定为同一流体包裹体组合，其呈现出从橙色到蓝色的连续荧光梯度。通过O-PTIR光热红外技术对迹线上不同颜色的点位进行高空间分辨率扫描，获得了清晰的化学官能团分布图像(图1)。数据分析表明，从橙色荧光区域到蓝色荧光区域，CH₂和CH₃基团相对于C=O羰基的浓度显著增加，即（CH₂+CH₃）/C=O比值呈上升趋势(图1)。这一荧光颜色的变化极可能源于极性组分和芳香组分在矿物表面（如岩盐裂隙壁）上的优先吸附：即一种类似于液相色谱的“地球色谱”分馏效应。该发现成功地揭示了单个岩盐晶体中有机流体包裹体荧光颜色变化与其内部化学组成变化之间的对应关系。

图1. (A)地质流体包裹体的光学图像；(B) 光学图像中不同位置的特征光热红外光谱。及光热红外结果。(C)~(E)对应于选定区域的CH2、CH3和C=O官能团峰强图像。(G)和(H) CH2/C=O与CH3/C=O峰强比值图像。

图2: 五个不同位置光热红外光谱与荧光梯度的相关性分析，揭示了极性组分和芳香组分在矿物表面（如岩盐裂隙壁）上的优先吸附。

本研究首次在不破坏包裹体原始组合的前提下，充分利用O-PTIR光热红外技术的直接样品测量和高空间分辨率等优势实现了对极端环境下微米级地质样品化学成分的原位、无损分析。该技术为追溯生命起源、理解地下碳流体运移及优化碳封存策略提供了全新的微观视角。

mIRage亚微米光热红外光谱显微镜介绍：该产品利用光学光热红外光谱技术（O-PTIR）突破红外衍射极限。该技术通过可调谐脉冲式中红外激光激发样品表面的光热响应，并采用532nm的探测激光测量该光热响应，其空间分辨＜500nm。 此外该空间分辨率不受红外波数的影响，消除分辨率对波数的依赖性，保证数据一致性。