No lado esquerdo, é mostrada uma vista esquemática de um experimento de espalhamento Raman com ponta aprimorada (TERS). Uma sonda AFM metalizada é colocada em estreita proximidade com a superfície de uma amostra, um laser é focalizado na interface ponta-amostra. Tal configuração permite obter espectros vibracionais (espectros Raman) de uma região extremamente pequena, tão pequeno quanto uma única molécula ou mesmo uma única ligação. Um exemplo das chamadas regiões de espectros de Stokes e Anti-Stokes obtidas por tal experimento é mostrado na coluna superior direita. Uma avaliação completa dos espectros, como mostrado pelos autores, permite obter os espectros Raman sensíveis à estrutura e de forma síncrona as propriedades de ressonância plasmônica específicas da ponta particular e a respectiva temperatura. Desta forma, mudanças induzidas pela ponta durante uma medição são reveladas, melhorando, conseqüentemente, a compreensão do experimento. Crédito:Marie Richard-Lacroix e Volker Deckert
A espectroscopia aprimorada do Plasmon permite que os cientistas alcancem a sensibilidade de uma única molécula e uma resolução lateral, mesmo em resolução submolecular. Um grande desafio para que ele se torne uma ferramenta analítica amigável, no entanto, é que os cientistas não têm compreensão da maioria dos parâmetros experimentais relevantes no que diz respeito à tecnologia. Dois pesquisadores de Jena, A Alemanha agora apresenta um método para desvendar as propriedades plasmônicas durante o experimento e, assim, fornecer uma abordagem confiável para investigar e otimizar diretamente as condições experimentais.
Para explorar a nanoescala muito além do limite de resolução óptica, A espectroscopia Raman com ponta (TERS) é amplamente reconhecida como uma técnica essencial, mas ainda emergente. Usando este método espectroscópico livre de marcadores, os cientistas obtêm insights sobre a composição estrutural e química de superfícies com resolução em nanoescala que não são acessíveis com outros métodos. Exemplos em que tais espectroscopias de resolução em nanoescala são cruciais são as investigações estruturais:de novos materiais (por exemplo, camadas de diamante, Materiais 2-D etc.), de agregados de proteína, de gatilhos para doenças como diabetes tipo II ou Alzheimer, ou mesmo de reações catalíticas no trabalho. Contudo, A falta de compreensão dos cientistas de parâmetros cruciais da sonda real ainda limita o potencial do TERS como uma ferramenta analítica amigável. Até agora, os cientistas não foram capazes de desvendar os parâmetros experimentais mais fundamentalmente relevantes, como a ressonância de plasmon da superfície da ponta, aquecimento devido ao aumento da temperatura de campo próximo, e o link para a resolução espacial.
Em um novo jornal em Luz:Ciência e Aplicação , uma equipe de pesquisa de Jena, A Alemanha agora apresenta o primeiro método acessível para obter insights sem precedentes sobre a atividade plasmônica de uma única nanopartícula durante um experimento TERS típico. Prof. Volker Deckert do Instituto Leibniz de Tecnologia Fotônica, Jena, e a Dra. Marie Richard-Lacroix da Friedrich Schiller University Jena propõem um método simples e puramente experimental para avaliar a ressonância do plasmon e a temperatura de campo próximo experimentada exclusivamente pelas moléculas que contribuem diretamente para o sinal TERS. Usando equipamento experimental TERS padrão, os cientistas avaliam a resposta óptica detalhada de campo próximo, tanto no nível molecular quanto em função do tempo, sondando simultaneamente as intensidades espectrais de Stokes e anti-Stokes. Isso permite que eles caracterizem as propriedades ópticas de cada ponta TERS individual durante a medição.
"O método proposto pode ser um passo importante para melhorar a usabilidade do TERS na operação do dia-a-dia, "O Prof. Deckert explica." As condições reais às quais as moléculas são submetidas de um experimento para o outro podem agora ser investigadas e otimizadas diretamente, em tempo real, e na escala da amostra. "Isso é especialmente relevante quando se trata de examinar amostras biológicas como proteínas que não toleram altas temperaturas.
"Para o melhor de nosso conhecimento, nenhuma outra metodologia acessível abre acesso a tanta informação sobre a atividade plasmônica durante um experimento TERS típico, "Dr. Richard-Lacroix diz.
“Acreditamos que esta metodologia irá contribuir para melhorar a precisão dos modelos teóricos e facilitar qualquer investigação plasmônica experimental e a aplicação de TERS no campo da termometria em nanoescala, "prevêem os cientistas.
