Chemische Bildgebung auf der Nanometerskala mittels spitzenverstärkter Raman-Spektroskopie

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Abstract

Chemische Analysemethoden auf der Nanometerskala sind von zentraler Bedeutung für die Charakterisierung von Nanostrukturen moderner Materialien und biologischer Systeme. Spitzenverstärkte Raman-Spektroskopie (tip-enhanced Raman spectroscopy, TERS) kombiniert die chemische Information, welche durch Raman-Spektroskopie erhalten werden kann, mit der von der oberflächenverstärkten Raman-Streuung (SERS) bekannten Signalverstärkung und der hohen räumlichen Auflösung der Rasterkraftmikroskopie (AFM) bzw. der Rastertunnelmikroskopie (STM). Dabei wird eine metallische oder metallisierte Spitze in den Fokus eines Lasers gebracht, wodurch ein stark verstärktes elektromagnetisches Feld am Spitzenende resultiert, welches als sehr kleine Lichtquelle für Raman-spektroskopische Messungen auf der Nanometerskala dient. Dieser Aufsatz beschäftigt sich hauptsächlich mit den Voraussetzungen für eine effiziente Kopplung des Laserlichts an die Spitze sowie den verbliebenen Herausforderungen und Tücken der spitzenverstärkten Raman-Spektroskopie, welche für die chemische Bildgebung mittels TERS berücksichtigt werden müssen. Beispiele aus aktuellen Publikationen demonstrieren das Potential von TERS für die chemische Bildgebung mit einer räumlichen Auflösung von ca. 10 nm und einer Sensitivität, welche den Nachweis weniger Moleküle ermöglicht in Anwendungen, die von den Materialwissenschaften bis hin zu den Biowissenschaften reichen.

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