p Fig. 1:Esquema da medição de espalhamento Raman de ressonância aprimorada na ponta. O espalhamento Raman por ressonância aprimorada na ponta é medido por uma ponta de prata fabricada por moagem de feixe de íons focalizado (FIB). Plasmon de superfície localizada (LSP) é excitado por um laser de excitação, que gera espalhamento Raman aprimorado de filmes de óxido de zinco (ZnO) ultrafinos crescidos em uma superfície de prata (Ag) de cristal único. Crédito:Takashi Kumagai
p A espectroscopia Raman aprimorada pela ponta resolveu o espalhamento Raman de "ressonância" com resolução de 1 nm em filmes de óxido de zinco ultrafinos crescidos epitaxialmente em uma superfície de prata de cristal único. O espalhamento Raman de "ressonância" aprimorado pela ponta pode ser usado para investigar uma estrutura química específica em nanoescala e até mesmo no nível de uma única molécula e também fornece uma nova abordagem para a caracterização óptica em escala atômica de estados eletrônicos locais. Esta será uma ferramenta poderosa para estudar, por exemplo, defeitos locais em materiais de baixa dimensão e sítios ativos de catálise heterogênea. p Uma equipe de pesquisa do Instituto Fritz-Haber em Berlim, liderado pelo Dr. Takashi Kumagai, demonstrou espectroscopia Raman de "ressonância" com ponta aprimorada. A espectroscopia de ressonância Raman é uma ferramenta poderosa para analisar uma estrutura química específica em alta sensibilidade, mas sua resolução espacial foi restrita a algumas centenas de nm devido ao limite de difração. O confinamento de campo extremo em um ápice de ponta de metal por meio de excitação de plasmon de superfície localizada permite quebrar essa limitação e agora atingir resolução de 1 nm. A espectroscopia Raman aprimorada pela ponta aproveita a imagem de resolução atômica da microscopia de sonda de varredura e o espalhamento Raman aprimorado por meio da excitação de plasmon de superfície localizada. A equipe de pesquisa revelou espalhamento Raman de ressonância aprimorada na ponta, em que os mecanismos de aprimoramento físico e químico estão operando. O processo subjacente foi examinado modificando a ressonância de plasmon de superfície localizada na junção do microscópio de tunelamento de varredura e registrando filmes de óxido de zinco de diferentes espessuras que exibem uma estrutura eletrônica ligeiramente diferente. Além disso, a correlação entre o espalhamento Raman por ressonância aprimorada na ponta e os estados eletrônicos locais é resolvida em combinação com a espectroscopia de tunelamento de varredura que mapeia o estado eletrônico local do filme de óxido de zinco. Nossos resultados mostram explicitamente que um campo eletromagnético confinado pode interagir com ressonâncias eletrônicas locais em escala (sub) nanométrica.
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p Fig.2:Espectro Raman de ressonância aprimorada pela ponta de filmes de ZnO ultrafinos em uma superfície de Ag (111). (a) Imagem STM de filmes de ZnO de 2 e 3 monocamadas epitaxialmente crescidos em Ag (111) a 78 K. (b) Esquema do filme de ZnO. (c) Espectro Raman de ressonância aprimorada pela ponta do filme ZnO. Crédito:Takashi Kumagai
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p Fig. 3 Correlação entre espalhamento Raman intensificado pela ponta e a estrutura eletrônica local do filme de ZnO. (a-b) Imagem STM e mapeamento STS do filme ZnO. (c) Espectros Raman aprimorados pela ponta registrados em diferentes locais sobre o filme ZnO (vermelho e azul) e a superfície Ag (preto). (d) STS de corrente constante gravado em diferentes locais do filme ZnO. (e-g) Perfil de linha de altura STM, Intensidade STS, e intensidade Raman. A linha é indicada em (a-b). (h) Espectros Raman de ressonância aprimorada pela ponta registrados ao longo da linha em (a-b). Crédito:Takashi Kumagai
