拥有与所研究现象的空间和能量尺度相匹配的实验工具是开展科学研究的基础。对生物学、量子材料和电子学等领域的很多问题而言，这意味着需要同时具备纳米级空间分辨率与远红外能量探测的能力。例如，研究用于光电电路量子材料的集体电子振荡，生物系统中蛋白质分子的振动模式等。
同步辐射红外纳米光谱（SINS）技术，将宽谱同步辐射与原子力显微镜结合在一起，实现纳米尺度上的红外成像和光谱分析。然而，由于缺少合适的光源和探测器，这项技术无法应用于远红外波段。在这项工作中，研究人员将SINS的应用范围延展到远红外的波长范围，开启了全新的实验机制，形成纳米尺度和远红外谱段下研究异质材料能力，有望用于从凝聚态物理到生物学的广泛领域。
2014年，SINS在ALS光源上实验成功，并应用于光束线2.4和光束线5.4的用户终端站。该技术将红外光聚焦于原子力显微镜（AFM）的尖锐金属端，然后在尖端和样品表面收集反向散射光，并将其发送到探测器，空间分辨率一般为10~20nm，远小于光的波长，克服并超越衍射极限1000倍。
可用波长范围主要取决于光学元素和探测器。探测器通常为汞-镉-碲（MCT）类型的，可探测范围没有达到远红外或更长的波长。传统的远红外探测器虽可以实现探测，但对于典型的AFM尖端振荡频率来说，探测反应速度太慢。为了克服这些问题，研究人员开发了一种快速且高度敏感的铜掺锗（Ge:Cu）探测器，将SINS的可用波长范围拓展到31µm。
为了证明该技术的适用性和普遍性，研究人员测量了不同类型的代表性功能材料，包括电介质和极性氧化物、有机分子系统以及超薄2D范德瓦尔斯材料；探测了许多行为和激发，包括晶格振动（声子）、自由电子振荡（等离子体激元）和分子振动。实验中，利用厚度、晶体取向和施加电压等高灵敏参数，确定各种材料的不同光谱特征。
研究人员展示了通过施加静电电压调控石墨烯器件的远红外、纳米级等离子体属性的能力，为在远红外波段开展石墨烯以及其他新型2D材料的研究提供可能。与此同时，研究人员不断推动技术的发展，使其覆盖整个红外线波段范围，并一直延伸到太赫兹频率，以期在更宽的光谱范围内研究更丰富的新材料。
