Os pesquisadores relatam o desenvolvimento de nanoimagem infravermelho hiperespectral com base na nanoespectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (nano-FTIR), permitindo imagens espectroscópicas altamente sensíveis de composições químicas com resolução espacial em nanoescala.

Uma meta na ciência dos materiais, biomedicina e nanotecnologia é o mapeamento composicional não invasivo de materiais com resolução espacial em escala nanométrica. Existe uma variedade de técnicas de imagem de alta resolução (por exemplo, microscopias de elétrons ou de sonda de varredura), mas eles não podem atender às demandas crescentes de alta, sensibilidade química não invasiva.

A análise química em nanoescala tornou-se recentemente possível com a espectroscopia nano-FTIR, uma técnica óptica que combina microscopia óptica de campo próximo de varredura do tipo espalhamento (s-SNOM) e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Ao iluminar a ponta metalizada de um microscópio de força atômica (AFM) com um laser infravermelho de banda larga ou um síncrotron e analisar a luz retroespalhada com um espectrômetro de transformada de Fourier especialmente projetado, espectroscopia infravermelha local com uma resolução espacial de menos de 20 nm foi demonstrada. Contudo, apenas espectros pontuais ou varreduras de linha espectroscópica compreendendo não mais do que algumas dezenas de espectros nano-FTIR poderiam ser obtidos em amostras orgânicas, devido aos longos tempos de aquisição.

Agora, pesquisadores do CIC nanoGUNE (San Sebastian, Espanha), Ikerbasque (Bilbao, Espanha), Cidetec (San Sebastian, Espanha) e o Robert Koch-Institut (Berlim, Alemanha) desenvolveram nanoimagem infravermelho hiperespectral. A técnica permite o registro de matrizes bidimensionais de vários milhares de espectros nano-FTIR - geralmente referidos como cubos de dados hiperespectrais - em algumas horas, e com resolução espacial e precisão melhor que 30 nm.

"A excelente qualidade dos dados permite extrair informações químicas e estruturais resolvidas em nanoescala com a ajuda de técnicas estatísticas (análise multivariada de dados) que usam a informação espectroscópica completa disponível em cada pixel, "diz Iban Amenabar, primeiro autor da obra. Mesmo sem qualquer informação anterior sobre a amostra e seus componentes, pixels com espectros infravermelhos semelhantes podem ser agrupados automaticamente com a ajuda da análise de agrupamento hierárquico. Por imagem e análise de uma mistura de polímero de três componentes (Figura 1) e, os pesquisadores obtiveram mapas químicos em nanoescala que não apenas revelam a distribuição espacial dos componentes individuais, mas também anomalias espectrais explicadas pela interação química local. O pesquisador também demonstrou nanoimagem infravermelha hiperespectral in situ de melanina nativa em cabelo humano.

Para seus experimentos, os pesquisadores usaram o sistema comercial nano-FTIR da Neaspec GmbH, incluindo um contínuo de laser infravermelho médio que cobre a faixa espectral de 1000 a 1900 cm-1. A análise multivariada dos dados hiperespectrais foi feita com a ferramenta de software CytoSpec, que foi desenvolvido pelo co-autor Peter Lasch.

"Com o rápido desenvolvimento de lasers de infravermelho médio de alto desempenho e com a aplicação de estratégias avançadas de redução de ruído, prevemos nanoimagem infravermelha hiperespectral de alta qualidade em poucos minutos, "conclui Rainer Hillenbrand, quem liderou o trabalho. "Vemos um grande potencial de aplicação em vários campos da ciência e tecnologia, incluindo o mapeamento químico de compósitos poliméricos, produtos farmacêuticos, materiais nanocompósitos orgânicos e inorgânicos ou imagens de tecidos biomédicos, " ele adiciona.