HORIBA(堀场)公司针尖增强拉曼散射（TERS）或纳米拉曼

针尖增强拉曼散射(TERS)或纳米拉曼

随着检测器性能的提高和新的快速高光谱成像技术(如SWIFT可快速采集高空间分辨率图像)的出现,显微拉曼的成像速度有了很大的提高。

与所有传统的共焦技术一样,拉曼共焦成像仍旧受阿贝光衍射极限原理的限制,无法逾越亚微米级别的空间分辨率。

在共焦荧光成像中,超分辨技术(像PALM或STORM)可打破这个空间分辨率的限制,然而这些技术非常依赖于对标记技术,没有标记则无法使用。拉曼光谱的优势是可以提供无标记的详细化学信息。

相对于扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM),扫描探针显微镜(SPM)尤其是原子力显微镜(AFM)的发展已经让人们对纳米世界的了解变得容易、可行。随着近场光学显微技术(SNOM、NSOM)的发展,已有新的方法来探测亚衍射极限的光。

近场透射和反射显微镜可通过锥形光纤或空心悬臂得以实现,而近场荧光则由于光转换效率问题而更具挑战性。由于自发拉曼是种很弱的散射,一般来说,只有百万分之一的激发光子被散射回来,所以除了强共振分子外,SNOM-拉曼(或NSOM-拉曼)从未真正成功过。

即使用最好的光学器件和检测硬件,非共振分子的近场自发拉曼依然非常困难。

在过去的30年,表面增强拉曼散射获得了蓬勃的发展,因其通过表面等离子体共振效应实现了拉曼的单分子检测。针尖增强拉曼散射利用的也是相同的效应,SPM探针针尖作为增强表面在纳米区域促进拉曼散射。

成功的TERS测试常常需要制备合适的探针针尖,即针尖必须涂镀一层粗糙贵金属以便于光进入表面等离子体进行耦合。选择适当的激发波长匹配样品共振以及合适的探针针尖使等离子体耦合效率最大化也有助于大大增强测样点的拉曼信号,从而使其空间分辨率可达到10nm,有报道称使用HORIBA设备时该空间分辨率可达到2nm。

多年来,HORIBA Scientific致力于开发一个光学、机械和软件最优化的SPM耦合平台,使其提供最好的光搜集效率并且可以方便地将拉曼激光导入到SPM针尖实现高效稳定的TERS成像。HORIBA Scientific在拉曼光谱领域的领先地位和创新性可以确保您能自信掌握该新颖技术,让您能够专注于样品测试并相信仪器是我们进行优化的目的。

TERS已被探索用于许多不同的应用领域,并为纳米尺度的化学分析和成像开辟了新的可能。

针尖增强拉曼散射(TERS)把表面增强拉曼光谱和拉曼-AFM分析结合了起来。这一令人激动的研究领域的目标是为拉曼分析提供真正的纳米尺度的空间分辨率。 尽管TERS的原理很简单,但是TERS的实际应用是很复杂的,需要具有相当的光谱学和光学专业知识。 表面增强拉曼散射(SERS)能够使拉曼信号强度增强几个数量级。通过将原子力显微镜(AFM)的针尖包覆SERS活性金属或金属纳米粒子使其具有SERS活性,那么SERS增强效应将可望只在针尖附近很小范围发生。由于针尖的尺度一般都小于100 nm,所以这种测量的空间分辨率也将相应地小于100 nm。 

TERS实验通常需要将激发激光束通过标准的显微镜物镜聚焦,从而产生在衍射极限0.5 ~ 1.0微米范围内尺寸的光斑(具体大小依赖于激发激光波长和所使用的物镜);然后使具有SERS活性的针尖与激光光斑范围内的样品接触。 这里主要有两种类型的拉曼散射过程: 1. 来自衍射极限0.5 ~ 1.0微米激光光斑范围内的常规拉曼散射。 2. 来自针尖的表面增强拉曼散射(即针尖增强拉曼散射)。 由于SERS给出的拉曼强度增强可高达1014-1015倍,那么如果要利用TERS成功实现纳米尺度的拉曼分析,则TERS强度必须达到或超过常规拉曼信号强度。因为与常规拉曼分析相比,TERS所取样的分子数目相应地也减少了几个数量级,因此并非是对所有样品一定能实现TERS强度超过常规拉曼信号。

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