27.10.2017
Spitzenverstärkte Raman-Spektroskopie einfach erklart
Die spitzenverstärkte Raman-Spektroskopie (TERS) kann eine räumliche Auflösung von unter einem Nanometer erzielen und damit molekulare Strukturen und Abläufe "sichtbar" machen, die mit anderen spektroskopischen Methoden verborgen bleiben. Jedoch sind die theoretischen Grundlagen für diese extrem hohe Auflösung bislang nur unzureichend verstanden. Ein Forscher-Team um Prof. Volker Deckert, Abteilungsleiter am Leibniz-Institut für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT), hat in einer Veröffentlichung erstmals die zugrundeliegenden Effekte mit relativ einfachen theoretischen Modellen beschrieben.
Die Forscher aus Spanien und Jena fanden mit Hilfe elektrodynamischer Berechnungen heraus, dass die Topographie der winzigen, plasmonischen Metallpartikel an der Oberfläche der TERS-Spitze großen Einfluss auf die unerwartet hohe räumliche Auflösung und Empfindlichkeit der Methode hat. Elektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen atomar kleine Substrukturen an der Oberfläche der teils kristallinen Silbernanopartikel. An ihnen werden den Modellen zu Folge die erzeugten elektromagnetischen Felder im Nanometerbereich lokalisiert und um mehrere Größenordnungen verstärkt. Die Berechnungen zeigen zudem, dass erst bei einem Abstand von weniger als einem Nanometer zwischen den Substrukturen an der TERS-Spitze und dem Untersuchungsmaterial das Signal um ein Vielfaches verstärkt wird.
Im Gegensatz zu den üblichen quantenmechanischen Modellen, erlaubt die hier eingesetzte klassische elektrodynamische Modellierung einfachere und schnellere Berechnungen der erzeugten elektromagnetischen Felder. Damit lässt sich der Einfluss unterschiedlicher Geometrien der Metallpartikel und deren Substrukturen für verschiedenen experimentelle Anwendungen im Vorfeld testen.
Quelle: Leibniz-Institut für Photonische Technologien (IPHT)