Ricerca interdisciplinare a scala nanometrica:
AFM + Raman confocale + SNOM + TERS

Informazioni generali

L'integrazione di SPM e microscopia confocale/spettroscopia Raman a scattering. Grazie al migliorato scattering Raman della punta permette di svolgere microscopia/spettroscopia con una risoluzione di 10nm.

NTEGRA Spectra - AFM / RAMAN CONFOCALE & FLUORESCENZA / SNOM / TERS

Integrazione: la chiave per le nuove scienze

I cambiamenti avvengono alle interfacce e i cambiamenti più interessanti in microscopia stanno avvenendo proprio dove varie tecnologie vengono interfacciate insieme. Lo NTEGRA Spectra è un esempio perfetto, unendo la piena potenza della microscopia a forza atomica (AFM) la microscopia Raman/a fluorescenza e confocale e lo SNOM in una piattaforma.

AFM e Raman confocale/fluorescenza simultanei

NTEGRA Spectra supporta la maggior parte delle tecniche AFM esistenti (oltre 30) permettendo di ottenere informazioni comprensive sulle proprietà fisiche di un campione con scala nanometrica: rigidità locale, elasticità, conduttività, capacità, magnetizzazione, potenziale superficiale, attrito, risposta piezoelettrica, etc. Contemporaneamente all'AFM, le misure di Raman e fluorescenza confocali permettono di avere informazioni sulla composizione chimica del campione, sulla struttura cristallina, sulla sua orientazione, sulla presenza di impurità e difetti, sulla conformazione macromolecolare e altro ancora.

Le misure possono essere fatte con geometria di eccitazione laser diretta o invertita. Il campione può essere mantenuto in un'atmosfera controllata o in un ambiente liquido, tutto con il controllo della temperatura. Il completo spettro Raman/Fluorescenza viene registrato in ciascun punto di una scansione 2D o 3D e analizzato con un potente software. Grazie alle eccellenti prestazioni di NTEGRA Spectra, è possibile studiare distribuzioni spettrali tridimensionali con una risoluzione spaziale che si avvicina al limite teorico. 

Microscopia e spettroscopia a scala molecolare

La limitazione della risoluzione spaziale per via della diffrazione e la debolezza del segnale Raman sono le due sfide principali nella microscopia Raman. Usando l' luce visibile, la risoluzione della microscopia confocale classica non riesce a scendere sotto i 200 nm. Il segnale Raman è spesso solo un milionesimo del segnale di fluorescenza. Il nuovo mondo delle nanotecnologie ha scoperto un fenomeno affascinante: il campo magnetico può essere fortemente aumentato vicino ad asperità metalliche a scala nanometrica ("nano-antenne").

L'effetto risultante è chiamato Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) e, quando sfruttato insieme alla punta di un SPM, si puo` avere il Tip-Enhanced Raman Scattering (TERS).

Usando delle punte particolarmente acuminate e preparate appositamente, lo NTEGRA Spectra puo moltiplicare l'intensità del segnale Raman proveniente da un particolare punto della superficie, di alcuni nanometri di diametro, di alcuni ordini di grandezza. E` possibile riconoscere anche singole molecole dal loro spettro. La risoluzione laterale del Raman (TERS) e le mappe di fluorescenza non è più limitati dalla diffrazione della luce e può scendere sotto i 15 nm.

Diverse configurazioni di un microscopio AFM confocale con Raman/Fluorescenza

Upright, eccitazione dall'alto Una configurazione unica per ottenere simultaneamente immagini AFM - Raman - TERS e SNOM di campioni opachi (o di campioni su substrati opachi).
Invertito Ottimizzato per ottenere simultaneamente immagini AFM - Raman - TERS e SNOM di campioni su substrati trasparenti (adatto a cellule in vivo, nanoparticelle, etc.).
Illuminazione laterale Utilizzato per facilitare le misure TERS di campioni opachi.
Microscopia a scansione ottica del campo vicino con fibra (SNOM) Tecniche SNOM basate su una fibra di quarzo.
Microscopia a scansione del campo vicino con il Cantilever  (SNOM) Tecniche SNOM basate su un cantilever con un'apertura.

•     Microscopia a Forza Atomica (oltre 30 tecniche)
•     Microscopia confocale Raman / Fluorescenza / Microscopia di Rayleigh
•     Scanning Near-Field Optical Microscopy ( SNOM / NSOM )
•     Ottimizzato per TERS, TEFS, TERFS) e scattering SNOM (s-SNOM)

HybriD Mode™

Lo NTEGRA Spettra è equipaggiato con una nuova elettronica e un software che permettono di combinare l'innovativo HybriD Mode™ (HD-AFM™ Mode) per studiare le proprietà nano-meccaniche e il Raman per le mappe chimiche della stessa area con un'unica sessione di misura.

Rigidezza di un sandwich di polimeri HDPE/LDPE tagliato con un microtomo	Sovrapposizione della mappa Raman: HDPE (rosso), LDPE (blu)	Topografia AFM

Principia di funzionamento

Tecniche:

• AFM (proprietà meccaniche, elettriche, magnetiche, nanomanipolazione, etc.)
• Microscopia ottica confocale e immagini confocali laser (Rayleigh)
• Immagini e spettrometria Raman confocale
• Immagini e spettrometria a fluorescenza confocale
• Scanning Near-Field Optical Microscopy (SNOM)
• Tip Enhanced Raman and Fluorescence Microscopy (TERS, TEFS, TERFS)

Ambiente controllato:

• Temperatura
• Umidità
• Gas
• Liquidi
• Ambiente elettromagnetico
• Campo magnetico esterno

Applicazioni

• Grafene, nanotubi e altri materiali di carbonio
• Semiconduttori
• Nanotubi, nanofili, punti quantici e altri nanomateriali
• Polimeri
• Caratterizzazione ottica dei dispositivi: laser semiconduttori, fibre ottiche, guide d'onda, dispositivi plasmonici
• Studio dei tessuti cellulari, del DNA, dei virus e di altri campioni biologici
• Controllo delle reazioni chimiche

Fiocchi di grafene	Foglio di Ni	Film di PC-PVAC	MoO3
30x30 um	20x20 um	30x30 um	30x30 um

Specifiche tecniche

AFM-Raman measurements can run in air, in controlled atmosphere or in liquid — all with variable temperature (for Inverted configuration)

Some features listed are optional — not included into basic system configuration
* NT-MDT AFM can be integrated with Renishaw inVia or with NT-MDT spectrometer. Specifications are given for the latter. Renishaw specifications can be found at www.renishaw.com/AFM-Raman
** Exact value of spectral resolution highly depends on how “resolution” is defined