Sur le côté gauche, une vue schématique d'une expérience de diffusion Raman à pointe améliorée (TERS) est montrée. Une sonde AFM métallisée est amenée à proximité immédiate d'une surface d'échantillon, un laser est focalisé sur l'interface pointe-échantillon. Un tel montage permet d'obtenir des spectres vibrationnels (spectres Raman) d'une région extrêmement petite, aussi petit qu'une seule molécule ou même une simple liaison. Un exemple de régions de spectres dites Stokes et Anti-Stokes qui sont obtenues par une telle expérience est montré dans la colonne supérieure droite. Une évaluation approfondie des spectres, comme le montrent les auteurs, permet d'obtenir les spectres Raman sensibles à la structure et de manière synchrone les propriétés de résonance plasmon spécifiques de la pointe particulière et de la température respective. De cette façon, les changements induits par la pointe au cours d'une mesure sont révélés, améliorant ainsi considérablement la compréhension de l'expérience. Crédit :Marie Richard-Lacroix et Volker Deckert
La spectroscopie améliorée par plasmon permet aux scientifiques d'atteindre une sensibilité à une seule molécule et une résolution latérale, même jusqu'à une résolution sous-moléculaire. Cependant, un défi majeur pour qu'il devienne un outil d'analyse convivial est que les scientifiques ont manqué de compréhension des paramètres expérimentaux les plus pertinents en ce qui concerne la technologie. Deux chercheurs d'Iéna, L'Allemagne présente maintenant une méthode pour démêler les propriétés plasmoniques au cours de l'expérience et ainsi fournir une approche fiable pour étudier et optimiser directement les conditions expérimentales.
Pour explorer l'échelle nanométrique bien au-delà de la limite de résolution optique, La spectroscopie Raman améliorée (TERS) est largement reconnue comme une technique essentielle mais encore émergente. En utilisant cette méthode spectroscopique sans marqueur, les scientifiques obtiennent des informations sur la composition structurelle et chimique des surfaces avec une résolution à l'échelle nanométrique qui ne sont pas accessibles avec d'autres méthodes. Des exemples où de telles spectroscopies de résolution à l'échelle nanométrique sont cruciales sont les études structurelles :de nouveaux matériaux (par exemple, des couches de diamant, matériaux 2D, etc.), d'agrégats de protéines, des déclencheurs de maladies comme le diabète de type II ou la maladie d'Alzheimer, ou encore de réactions catalytiques au travail. Cependant, Le manque de compréhension des scientifiques des paramètres cruciaux de la sonde actuelle limite encore le potentiel du TERS en tant qu'outil d'analyse convivial. Jusqu'à présent, les scientifiques n'ont pas été en mesure de démêler les paramètres expérimentaux les plus fondamentalement pertinents comme la résonance plasmonique de surface de la pointe, échauffement dû à l'élévation de température en champ proche, et le lien vers la résolution spatiale.
Dans un nouveau papier en Lumière :Science et application , une équipe de recherche d'Iéna, L'Allemagne présente maintenant la première méthode accessible pour obtenir des informations sans précédent sur l'activité plasmonique d'une seule nanoparticule au cours d'une expérience TERS typique. Le professeur Volker Deckert de l'Institut Leibniz de technologie photonique, Iéna, et le Dr Marie Richard-Lacroix de l'Université Friedrich Schiller d'Iéna proposent une méthode simple et purement expérimentale pour évaluer la résonance plasmonique et la température en champ proche subies exclusivement par les molécules contribuant directement au signal TERS. En utilisant un équipement expérimental TERS standard, les scientifiques évaluent la réponse optique détaillée en champ proche, à la fois au niveau moléculaire et en fonction du temps en sondant simultanément les intensités spectrales Stokes et anti-Stokes. Cela leur permet de caractériser les propriétés optiques de chaque pointe TERS individuelle pendant la mesure.
"La méthode proposée pourrait être une étape majeure pour améliorer la convivialité du TERS dans le fonctionnement quotidien, " explique le Pr Deckert. " Les conditions réelles auxquelles les molécules sont soumises d'une expérience à l'autre peuvent désormais être étudiées et optimisées directement, en temps réel, et à l'échelle de l'échantillon. » Ceci est particulièrement pertinent lorsqu'il s'agit d'examiner des échantillons biologiques tels que des protéines qui ne peuvent pas tolérer des températures élevées.
"Au meilleur de nos connaissances, aucune autre méthodologie accessible n'ouvre l'accès à une telle richesse d'informations sur l'activité plasmonique lors d'une expérience TERS typique, " dit le Dr Richard-Lacroix.
"Nous pensons que cette méthodologie contribuera à améliorer la précision des modèles théoriques et facilitera toute investigation plasmonique expérimentale et l'application de TERS dans le domaine de la thermométrie nanométrique, " prévoient les scientifiques.
