微流控流池几何结构优化实现液相共振软X射线散射精准表征分子纳米结构

来自国际联合团队的研究人员针对液相共振软X射线散射（LP-RSoXS）技术中硅氮化物（SiN）薄膜形变导致的信号衰减问题，通过系统研究流池构型与X射线传输效应，提出以50 nm SiN厚度和104 μm窗口孔径为核心的最优设计模型，突破了传统角区信号主导的认知，为液相纳米结构定量分析提供了关键技术支撑。

　　

液相共振软X射线散射（Liquid-phase Resonant Soft X-ray Scattering, LP-RSoXS）作为一种新兴的无标记检测技术，能够在液态环境中解析分子或杂化材料的化学特异性纳米结构。然而，微流控流池中硅氮化物（SiN）薄膜在压力作用下的形变会以非线性方式衰减信号，严重制约定量分析精度与实验优化效率。本研究通过直接观测不同流池构型下的薄膜形变行为，构建了综合SiN薄膜弯曲效应、入射X射线束剖面以及材料特异性共振散射截面的预测模型，成功模拟出碳K边（carbon K-edge）能量范围内探测器的有效散射强度分布。

研究发现，流池窗口区域的总信号分布图显示：增大窗口宽度与提高聚合物浓度会使各向异性散射强度从中心向边缘迁移。通过系统优化，最终确定采用50 nm厚度SiN薄膜与104 μm窗口孔径的组合，可在典型溶质浓度及碳K边能量范围内实现总信号强度最大化。这一结论颠覆了"角落区域主导散射信号"的传统认知，为LP-RSoXS技术的定量化应用提供了明确的设计准则，显著推动了对液态环境中分子及杂化纳米结构材料的精准表征能力。