Tip Enhanced Raman Scattering (TERS) oder Nano-Ram

Durch Einsatz leistungsfähigerer Detektoren und schnellen neuen Hyperspektralen Imaging Technologien wie SWIFT, konnte die Geschwindigkeit der Erfassung räumlich hochauflösender Mappings bei der Ramanmikroskopie drastisch gesteigert werden.

Wie alle konventionellen konfokalen Techniken, ist die konfokale Ramanbildgebung jedoch auf die von Abbe formulierte physikalische Diffraktionsgrenze des Lichtes begrenzt.

Super-Resolution Techniken (wie PALM oder STORM) können die Grenze der räumlichen Auflösung für die konfokale Fluoreszenzmikroskopie umgehen. Diese Methoden nutzen hierfür Fluoreszenzfarbstoffe um die gewünschten Probenbereiche zu markieren. Der große Charme der Ramanspektroskopie besteht jedoch gerade in der Tatsache, die chemischen Identifizierung ohne vorherige Markierung durchzuführen. Ohne eine solche Markierung lassen sich jedoch Super-Resolution Methoden nicht verwenden.

Die Entwicklung der Rastersondenmikroskopie (SPM) und insbesondere der Rasterkraftmikroskopie (AFM) vereinfacht die Visualisierung der Nanowelt und bietet eine kostengünstige Alternative zu Techniken wie der Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM). Durch Verwendung nahfeldoptischer Mikroskopietechniken (SNOM, NSOM) lässt sich außerdem Licht mit einer räumlichen Auflösung unterhalb der Diffraktionsgrenze detektieren.

tip-enhanced Raman (TERS) or nano-Raman - HORIBA

Nahfeld-Mikroskopie in Transmission und Reflektion lassen sich einfach unter Verwendung von spitz zulaufenden optischen Fasern oder hohlen Spitzen durchführen, während Nahfeldfluoreszenz aufgrund der Lichteffizienz eine Herausforderung darstellt. SNOM-Raman (oder NSOM-Raman) war jedoch, mit Ausnahme von sehr stark resonanten Molekülschwingungen, aufgrund der schwachen Signalintensität selten erfolgreich. Im nicht resonanten Fall ist nur in etwa jedes Millionste gestreute Photon ein Ramanphoton.

Somit ist Nahfeld-Raman selbst mit der bestmöglichen Optik und Detektion bei nicht resonanten Molekülen beinahe unmöglich.

An oberflächenverstärkter Ramanstreuung wurde in den letzten 30 Jahren erfolgreich geforscht, unter anderem aus der Motivation heraus, einzelne Moleküle über den Effekt der Oberflächenplasmonenresonanz zu detektieren. Tip-Enhanced Raman Scattering verwendet diesen Effekt, indem die Oberfläche der SPM-Spitze die Ramanstreuung in einem nanoskaligen Bereich verstärkt.

Erfolgreiche TERS Messungen erfordern in der Regel sorgfältig angefertigte Sonden-Spitzen. Diese werden mit einer rauen Edelmetallbeschichtung versehen, damit das eingestrahlte Licht mit den Oberflächenplasmonen in Wechselwirkung treten kann. Durch geeignete Wahl der Anregungswellenlänge können sowohl möglichen Resonanzen der Probe, wie auch die Effizienz der Plasmonenkopplung am SPM-Tip maximiert werden. In der Folge ergibt sich so eine extrem große Verstärkung des lokalen Ramansignals. Es lassen sich beim Scannen der Probe Ortsauflösungen in der Größenordnung von 10nm erreichen. Die beste Ortsauflösung, welche mit einer Geräteausstattung von HORIBA publiziert wurde, beträgt 2nm.

Im Laufe der Jahre hat HORIBA Scientific eine gekoppelte SPM Plattform mit optimierter Optik, Mechanik und Software entwickelt, um die bestmögliche Lichtsammlungseffizienz und einfache Fokussierung des Ramanlasers auf den SPM-Tip zu erreichen. Dies garantiert effiziente und stabile Bedingungen für TERS Imaging. Die führende Rolle und Innovation von HORIBA Scientific im Bereich der Ramanspektroskopie lässt Sie diese neue Technik sicher und mit Fokus auf die Probenmessungen angehen, im Vertrauen, dass die Instrumentierung für Ihre Zwecke optimiert wurde.

TERS eröffnet neue Möglichkeiten der nanoskaligen chemischen Analyse und Bildgebung und wird in vielen verschiedenen Applikationsfeldern als neue Methode entdeckt.

This is where HORIBA's integrated solutions excel. Check out the power of AFM-Raman and TERS

Um mehr über diese Technik und die Möglichkeit zu erfahren, all Ihre Bedürfnisse in einem einzigen leistungsstarken Instrument zu vereinen, füllen Sie folgendes Kontaktformular aus, rufen ihr lokales HORIBA Scientific Team an, oder schreiben eine Email.