完成单位：中国科学技术大学

精确测定分子的化学结构、识别其化学物种一直是表面科学的核心问题。中国科学技术大学单分子科学团队侯建国、王兵、谭世倞等科研人员在前期工作基础上，采用融合STM、AFM、TERS等扫描探针技术策略，发展了STM-AFM-TERS联用技术，突破了单一显微成像技术的探测局限；利用这一高分辨的综合表征技术，以并五苯分子及其衍生物作为模型体系，结合电、力、光等不同相互作用，实现了对电子态、化学键结构和振动态、化学反应等多维度内禀参量的精密测量。研究团队通过集成高灵敏度的单光子计数器，将拉曼光谱的实空间成像速度提高了2个数量级，成功实现了并五苯分子化学反应前后的动态跟踪与测量。结合理论计算，揭示了分子化学反应过程的机理，验证了实验观测结果。这一融合多维度表征技术策略有望为表面催化、表面合成和二维材料中的化学结构与物种识别以及构效关系的构建提供可行的解决方案，在表面化学、多相催化等研究领域具有重要科学价值。《科学》杂志审稿人评价该技术“将具有跨领域的影响力”。相关研究论文于2021年2月19日发表在《科学》（Science）上。

基于扫描探针的单分子多参量测量示意图: (A)探针，（B）拉曼光谱光路，（C）AFM像，（D）STM像和利用高灵敏单光子计数器同步采集的C-H振动拉曼光谱像，（E）分子骨架结构的拉曼光谱像