Des chercheurs du groupe Nanooptics du CIC nanoGUNE (Saint-Sébastien) démontrent que l'imagerie infrarouge à l'échelle nanométrique, établie comme une technique sensible à la surface, peut être utilisée pour la nano-identification chimique de matériaux situés jusqu'à 100 nm sous une surface. Les résultats montrent en outre que les signatures infrarouges des couches minces superficielles diffèrent de celles des couches souterraines du même matériau, qui peut être exploitée pour distinguer les deux cas. Les résultats, récemment publié dans Communication Nature , pousser la technique une étape importante plus loin vers la chimiométrie quantitative à l'échelle nanométrique en trois dimensions.

Spectroscopie optique avec lumière infrarouge, telles que la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), permet l'identification chimique des matériaux organiques et inorganiques. Les plus petits objets qui peuvent être distingués avec les microscopes FTIR conventionnels ont des tailles à l'échelle du micromètre. Les scientifiques du CIC nanoGUNE (Saint-Sébastien), cependant, utilisé nano-FTIR pour résoudre des objets, qui peut être aussi petit que quelques nanomètres.

En nano-FTIR (qui est basé sur la microscopie optique en champ proche), la lumière infrarouge est diffusée à une pointe métallisée pointue d'un microscope à sonde à balayage. La pointe est balayée à travers la surface d'un échantillon d'intérêt et les spectres de lumière diffusée sont enregistrés en utilisant les principes de détection par transformée de Fourier. L'enregistrement de la lumière diffusée par la pointe donne les propriétés spectrales infrarouges de l'échantillon et donc la composition chimique d'une zone située directement sous l'apex de la pointe. Étant donné que la pointe est balayée sur toute la surface de l'échantillon, Le nano-FTIR est généralement considéré comme une technique de caractérisation de surface.

Mais surtout, la lumière infrarouge qui est nano-focalisée par la pointe ne sonde pas seulement une zone nanométrique sous la pointe, mais en fait sonde un volume nanométrique en dessous de la pointe. Les chercheurs du CIC nanoGUNE ont maintenant montré que les signatures spectrales des matériaux situés sous la surface de l'échantillon peuvent être détectées et identifiées chimiquement jusqu'à une profondeur de 100 nm. Par ailleurs, les chercheurs ont montré que les signaux nano-FTIR des couches superficielles minces diffèrent de ceux des couches souterraines du même matériau, qui peut être exploité pour la détermination de la distribution des matériaux au sein de l'échantillon. Remarquablement, les couches superficielles et les couches souterraines peuvent être distinguées directement des données expérimentales sans impliquer une modélisation fastidieuse. Les résultats ont récemment été publiés dans Communication Nature .