La spectroscopie Raman améliorée par pointe a résolu la diffusion Raman par "résonance" avec une résolution de 1 nm dans des films d'oxyde de zinc ultrafins épitaxiés sur une surface d'argent monocristallin. La diffusion Raman à "résonance" améliorée par pointe peut être utilisée pour étudier une structure chimique spécifique à l'échelle nanométrique et même au niveau d'une seule molécule et fournit également une nouvelle approche pour la caractérisation optique à l'échelle atomique des états électroniques locaux. Ce sera un outil puissant pour étudier, par exemple, défauts locaux dans les matériaux de faible dimension et sites actifs de catalyse hétérogène.

Une équipe de recherche de l'Institut Fritz-Haber de Berlin, dirigé par le Dr Takashi Kumagai, a démontré la spectroscopie Raman de « résonance » améliorée par la pointe. La spectroscopie Raman par résonance est un outil puissant pour analyser une structure chimique spécifique à une sensibilité élevée, mais sa résolution spatiale a été limitée à quelques centaines de nm en raison de la limite de diffraction. Un confinement de champ extrême au sommet d'une pointe métallique par excitation localisée de plasmons de surface permet de briser cette limitation et d'atteindre maintenant une résolution de 1 nm. La spectroscopie Raman améliorée par pointe tire parti de l'imagerie à résolution atomique de la microscopie à sonde à balayage et de la diffusion Raman améliorée grâce à une excitation localisée des plasmons de surface. L'équipe de recherche a révélé une diffusion Raman à résonance améliorée par pointe dans laquelle des mécanismes d'amélioration physiques et chimiques sont opérationnels. Le processus sous-jacent a été examiné en modifiant la résonance plasmonique de surface localisée dans la jonction du microscope à effet tunnel et en enregistrant des films d'oxyde de zinc d'épaisseur différente qui présentent une structure électronique légèrement différente. En outre, la corrélation entre la diffusion Raman à résonance améliorée par pointe et les états électroniques locaux est résolue en combinaison avec la spectroscopie à effet tunnel qui cartographie l'état électronique local du film d'oxyde de zinc. Nos résultats montrent explicitement qu'un champ électromagnétique confiné peut interagir avec des résonances électroniques locales à l'échelle (sub)nanométrique.