"Resonanz"-Raman-Spektroskopie mit 1 nm Auflösung
Takashi Kumagai
Ein Forschungsteam am Fritz-Haber-Institut in Berlin unter der Leitung von Dr. Takashi Kumagai demonstrierte die spitzenverstärkte "Resonanz"-Raman-Spektroskopie. Die "Resonanz"-Raman-Spektroskopie ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur Analyse einer bestimmten chemischen Struktur mit hoher Empfindlichkeit, aber ihre räumliche Auflösung wurde aufgrund der Beugungsgrenze auf wenige hundert nm begrenzt. Extreme Feldeinschlüsse an einem Metallspitzengipfel durch lokalisierte Oberflächenplasmonanregung ermöglichen es, diese Einschränkung zu durchbrechen und nun eine Auflösung von 1 nm zu erreichen. Die spitzenverstärkte Ramanspektroskopie nutzt die Vorteile der atomaren Auflösung der Rastersondenmikroskopie und der verbesserten Raman-Streuung durch lokalisierte Oberflächenplasmonanregung. Das Forschungsteam zeigte eine spitzenverstärkte Resonanz-Raman-Streuung, bei der sowohl physikalische als auch chemische Verbesserungsmechanismen wirksam sind. Der zugrundeliegende Prozess wurde durch Modifikation der lokalisierten Oberflächenplasmonresonanz im Rastertunnelmikroskopübergang und durch Aufzeichnung von Zinkoxidschichten unterschiedlicher Dicke untersucht, die eine leicht veränderte elektronische Struktur aufweisen. Darüber hinaus wird die Korrelation zwischen spitzenverstärkter Resonanz-Raman-Streuung und lokalen elektronischen Zuständen in Kombination mit der Rastertunnel-Spektroskopie aufgelöst, die den lokalen elektronischen Zustand der Zinkoxidschicht abbildet. Die Ergebnisse zeigen explizit, dass ein begrenztes elektromagnetisches Feld mit lokalen elektronischen Resonanzen im (Sub-)Nanometerbereich interagieren kann.
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