Wetenschappers hebben een baanbrekende microscoop uitgevonden die de reactie van oppervlakken op licht kan vastleggen met een opmerkelijke resolutie van slechts 1 nanometer. Deze vooruitgang maakt het mogelijk om structuren op atomaire schaal waar te nemen, inclusief individuele moleculen en kleine defecten. Het kunnen waarnemen van deze kenmerken is een belangrijke stap voorwaarts voor het ontwikkelen en verbeteren van nanomaterialen en oppervlakken op extreem kleine afmetingen (op de Angstrom-schaal).
Verstrooiende optische microscopie in het nabije veld met ultralage tiposcillatieamplitudes. Bron afbeelding: Takashi Kumagai
Het bestuderen van de interactie van licht met materie op zulke kleine schaalniveaus is van cruciaal belang voor de vooruitgang in technologie en materiaalkunde. Kenmerken op atomair niveau, zoals defecten in diamanten of individuele moleculen in elektronische apparaten, kunnen een aanzienlijke impact hebben op het gedrag en de prestaties van materialen. Om deze effecten echt te begrijpen en te manipuleren, moet optische microscopie blijven evolueren om deze kleinere schaal te bereiken.
Onderzoekers van het Fritz-Haber Instituut van de Max Planck Society in Duitsland en hun internationale medewerkers van het Institute of Molecular Science/University of Comprehensive Research (SOKENDAI) in Japan en CIC nanoGUNE in Spanje hebben een verstrooiingstype scanning near-field optische microscopie (s-SNOM) methode ontwikkeld met een ruimtelijke resolutie van 1 nanometer. De technologie, genaamd ultra-low tip amplitude s-SNOM (ULA-SNOM), combineert geavanceerde microscopiemethoden om materialen op atomair niveau te visualiseren.
Traditionele s-SNOM-methoden maken gebruik van een laserbestraalde sondetip om het oppervlak te scannen, waarbij doorgaans resoluties van 10 tot 100 nanometer worden bereikt. Dit is echter niet voldoende voor beeldvorming op atomaire schaal. Door s-SNOM te combineren met contactloze atomaire krachtmicroscopie (nc-AFM) en een zilveren sondepunt te gebruiken onder zichtbare laserverlichting, creëerden de onderzoekers een plasmonische holte (een speciaal lichtveld) die beperkt was tot een klein volume. Dit zorgt voor een fijn optisch contrast op de Angstrom-schaal.
Deze aanpak stelt wetenschappers in staat materialen op de kleinste schaal te bestuderen en zou mogelijk kunnen leiden tot vooruitgang in het ontwerp van nieuwe materialen voor elektronica of medische apparaten. Het met zo'n hoge nauwkeurigheid in beeld kunnen brengen van kenmerken zoals atoomdefecten en structuren op nanoschaal opent nieuwe mogelijkheden in de optische techniek en de materiaalkunde.
Alles bij elkaar biedt deze ontwikkeling een waardevol hulpmiddel voor het karakteriseren van oppervlakken met precisie op atomair niveau, en draagt bij aan toekomstige vooruitgang op het gebied van optische microscopie op enkelvoudige moleculen en op atomaire schaal.
Samengesteld uit /scitechdaily