在凝聚態(tài)物理與二維材料研究領(lǐng)域，多層石墨烯的堆垛順序（如ABA、ABC堆垛）及其層間耦合效應(yīng)，直接決定了材料的電子能帶結(jié)構(gòu)與量子輸運(yùn)特性。對(duì)這一微觀結(jié)構(gòu)的表征，長(zhǎng)期以來(lái)依賴進(jìn)口近紅外顯微鏡。2026年1月，蘇州卡斯圖電子有限公司自主研發(fā)的MIR100近紅外顯微鏡正式交付天津大學(xué)凝聚態(tài)物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，并在多層石墨烯堆垛分析中展現(xiàn)出與進(jìn)口設(shè)備相當(dāng)?shù)某上裥阅芘c測(cè)量精度，為國(guó)產(chǎn)科研儀器替代提供了關(guān)鍵技術(shù)實(shí)證。
一、技術(shù)挑戰(zhàn)：多層石墨烯堆垛觀測(cè)的核心需求
多層石墨烯的堆垛結(jié)構(gòu)觀測(cè)需滿足三大核心要求：一是亞微米級(jí)空間分辨率，以區(qū)分單層與多層石墨烯的界面特征；二是高對(duì)比度成像能力，需通過(guò)近紅外波段（700-2500nm）的光學(xué)響應(yīng)差異識(shí)別堆垛順序；三是非破壞性測(cè)量，避免電子束或機(jī)械接觸對(duì)樣品本征特性的影響。傳統(tǒng)可見光顯微鏡受衍射極限限制，無(wú)法清晰分辨多層石墨烯的堆垛細(xì)節(jié)；掃描電子顯微鏡（SEM）雖分辨率高，但需真空環(huán)境與導(dǎo)電涂層，易引入樣品損傷。近紅外顯微鏡憑借其對(duì)石墨烯層間范德華力的敏感響應(yīng)，成為該領(lǐng)域的主流觀測(cè)工具，但此前市場(chǎng)長(zhǎng)期被歐美品牌占據(jù)。
二、MIR100的技術(shù)進(jìn)展：從硬件到算法的全棧優(yōu)化
蘇州卡斯圖MIR100近紅外顯微鏡通過(guò)三項(xiàng)核心技術(shù)進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了在多層石墨烯研究中的性能提升：
1. 寬波段高靈敏度光學(xué)系統(tǒng)：設(shè)備搭載700-2500nm可調(diào)諧近紅外光源與高量子效率InGaAs探測(cè)器，在1550nm波段的光學(xué)分辨率達(dá)0.8μm，可清晰捕捉多層石墨烯堆垛界面的光吸收差異。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，其對(duì)ABC堆垛與ABA堆垛的對(duì)比度區(qū)分度達(dá)35%，與進(jìn)口設(shè)備（的38%相當(dāng)，滿足堆垛順序的定性分析需求。
2. AI驅(qū)動(dòng)的低噪聲成像算法：針對(duì)石墨烯樣品信號(hào)微弱的特點(diǎn)，MIR100集成多幀疊加降噪與自適應(yīng)對(duì)比度增強(qiáng)算法。在天津大學(xué)的實(shí)測(cè)中，設(shè)備對(duì)5層石墨烯堆垛的成像信噪比（SNR）達(dá)42dB，較傳統(tǒng)近紅外顯微鏡提升20%，明顯減少了基底噪聲干擾。
3. 非接觸式動(dòng)態(tài)觀測(cè)能力：設(shè)備支持室溫常壓環(huán)境下的實(shí)時(shí)成像，可對(duì)石墨烯在電場(chǎng)、溫度場(chǎng)作用下的堆垛結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)追蹤。
四、國(guó)產(chǎn)替代的價(jià)值：從成本到服務(wù)的優(yōu)勢(shì)
相較于進(jìn)口設(shè)備，MIR100在高?？蒲袌?chǎng)景中展現(xiàn)出顯著的綜合優(yōu)勢(shì)：
1. 成本可控：設(shè)備采購(gòu)成本僅為進(jìn)口同類產(chǎn)品的50%，且無(wú)需支付高額的進(jìn)口關(guān)稅與維護(hù)費(fèi)用；
2. 服務(wù)響應(yīng)：提供48小時(shí)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持與定制化軟件升級(jí)，解決了進(jìn)口設(shè)備“售后周期長(zhǎng)、維修成本高”的問(wèn)題；
3. 功能拓展：開放光學(xué)參數(shù)調(diào)節(jié)接口，支持用戶根據(jù)石墨烯研究需求自定義波長(zhǎng)組合與成像模式，靈活性優(yōu)于封閉式的進(jìn)口系統(tǒng)。
五、結(jié)語(yǔ)：國(guó)產(chǎn)儀器在科研領(lǐng)域的“進(jìn)步”之路
MIR100在天津大學(xué)的成功應(yīng)用，標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)近紅外顯微鏡已突破多層石墨烯堆垛分析的技術(shù)壁壘，從“可用”邁向“好用”。對(duì)于高?？蒲袌F(tuán)隊(duì)而言，這不僅意味著更低的設(shè)備門檻與更高的研究效率，更代表著國(guó)產(chǎn)儀器在凝聚態(tài)物理等前沿領(lǐng)域的技術(shù)話語(yǔ)權(quán)提升。未來(lái)，蘇州卡斯圖將持續(xù)優(yōu)化近紅外成像技術(shù)，拓展其在二維材料、量子器件等領(lǐng)域的應(yīng)用，為中國(guó)科研儀器的自主創(chuàng)新注入更多動(dòng)能。