Penggunaan resolusi spasial pada sistem Raman dengan mikroskop optik normal hanya terbatas hingga 0.5µm panjang gelombang cahaya. Hal ini dikarenakan, illuminating laser light dan cahaya yang disebarkan Raman terkumpul dalam optical far-field. Resolusi tersebut, dapat terbilang cukup bagi beberapa user, tetapi untuk user lainnya yang membutuhkan resolusi lebih tinggi memerlukan Scanning Probe Microscope (SPM), seperti Atomic Force Microscope (AFM) dan NSOM. Namun, saat ini kebutuhan tersebut dapat dipenuhi dengan gabungan Nanonics NSOM/AFM-100 Confocal/Renishaw Raman microscopy.
Sebelumnya, investigasi sampel dengan Scanning Probe Microscope dan Raman Microscopy memerlukan pemindahan sampel dari instrument satu ke instrumen lain. Jangkauan daerah yang dapat dianalisis oleh Raman Microscopy umumnya tidak dapat ditemukan kembali untuk imaging dengan teknik Scanning Probe Microscope (SPM) yang dipilih.
Dengan demikian, korelasi langsung teknik SPM dengan Raman menjadi sebuah angan yang terwujud. Instrumen gabungan Renishaw/Nanonics dapat beroperasi dalam dua mode di antaranya.
- AFM/NSOM dengan far-field Raman, fitur ini user dapat melakukan scanning probe data dengan resolusi high spatial serta dikombinasi far-field resolution Raman data (biasanya beresolusi 0.5µm). Saat ini, data Raman dapat direkam dan berkorelasi dengan resolusi high spatial data topografi, electrical, termal, dan near-field optical data.
- AFM/NSOM dengan near-field Raman, fitur yang dapat memberikan data dengan resolusi high spatial untuk scanning probe dan Raman.
Raman microscopy memiliki sistem yang terintegrasi
Hardware dan software Nanonics NSOM/AFM-100 Confocal terintegrasi dengan Renishaw Raman Microscopy. Dalam hal ini, Nanonics NSOM/AFM 100 Confocal dipasang saat tahap sampel Renishaw Raman Microscope (Fig.1).
Sistem nanonik menggunakan desain optical fiber probe yang telah dipatenkan. Cantilevered Optical Fiber (Fig2) berada di antara lensa objektif dan sampel tanpa menghalangi tiap aspek dari far-field conventional microscope.
Tip dari fiber terbuka untuk menunjukkan direct viewing scanning region dalam microscope eyespieces atau pada video viewer. Karenanya, proses ini tidak dapat dilakukan pada AFM standar yang menggunakan silicon micromachined tip yang mana mengaburkan area yang discan pada standard upright microscope.
Hal ini tidak mungkin dilakukan pada AFM standar yang menggunakan ujung mikro silikon, mengaburkan wilayah dengan scanning pada mikroskop tegak standar. Pun, hal tersebut tidak dapat dilakukan dengan straight near-field optical fiber probes.
Nanonics NSOM/AFM 100 Confocal dengan Cantilevered Optical Fibers menjadikan pengguna Renishaw Raman Microscopy merekam secara paralel dengan Raman serta berbagai mode scanning probe imaging. Sebagai contoh, saat silicon Raman dapat mendeteksi tegangan pada silicon kemudian di saat yang sama Raman Spectroscopist dapat menstimulasi pengukuran Micro Topography dengan AFM dan reflektifitas mikro dengan NSOM.
AFM/NSOM dengan far-field Raman
Gambar AFM 14 x 14 dari identifikasi nano dalam silikon ditunjukkan pada gambar 3, bersama dengan cross section melalui lekukan. Titik-titik pada AFM cross section mewakili titik pada Raman spectra dikumpulkan.
Berikutnya, gambar AFM menunjukkan pula lekukan telah menyebabkan deformasi plastis pada silikon, tetapi tidak memberikan indikasi apakah daerah yang terdeformasi telah mengalami perubahan fase. Namun, Raman spectra (gbr.4) menjelaskan adanya fase silikon yang berbeda, bersama dengan shifting dan broadening pada main silicon (I) 520 cm Raman band disebabkan oleh residual stresses.
Ilmu polimer adalah bidang lain yang menggabungkan scanning probe dan Raman far-field sebagai harapan besar. Pengukuran NSOM dengan cahaya terpolarisasi liniear dapat mengungkapkan micro domains serta tingkatan crosslinking dalam polyethylene dan polybutadiene films.
AFM sendiri, dapat meninjau elastisitas polymer film dengan menggunakan intermittent contact mode pada NSOM/AFM 100 Confocal. Informasi ini dapat langsung dikorelasikan secara daring dengan data Raman.
Sistem nanonik beroperasi dalam mode intermittent contact pada cairan. Tentunya, kemampuan tersebut serta Raman Spectroscopy berhasil memperoleh data dari sampel dalam media air sehingga sangat menarik untuk imaging bahan biologis dalam media fisiologis.
NSOM RAMAN
Sistem Renishaw/Nanonics menggunakan serat optik yang diruncingkan dengan teknologi glass pulling untuk membentuk subwavelength aperture. Sampel dipindai relatif terhadap aperture ini dalam optical near-field.
Resolusi z (normal terhadap permukaan sampel) dari pendekatan near-field optical lebih baik dibandingkan yang diperoleh dalam confocal Raman spectroscopy (biasanya 1). Dengan demikian, penelitian dalam biologi dapat melihat near-membrane Raman scattering untuk menjawab beragam pertanyaan kritis mengenai perubahan molekul.
Sementara itu, conventional microRaman dapat digunakanuntuk memonitor perubahan dalam sel. Bahkan, kemampuan on-line force sensing dari cantilevered optical tip sehingga data Raman lebih dekat membrane menjadikannya terkorelasi dengan gerakan membrane sel maupun perubahan mekanis ataupun topografis.
Surface enhanced NSOM Raman
Lebih dari 20 tahun yang lalu, sinyal Raman ditemukan dapat diperbesar hingga beberapa kali lipat saat partikel logam kecil berada di dekat spesies molekuler. Mekanisme yang tepat pada Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) masih menjadi perdebatan, namun saat ini secara umum telah diterima bahwa berbagai jenis logam menunjukkan keadaan permukaan plasma yang terpolarisasi oleh light field menginduksi efek ini.
John Wessel menyarankan bahwa pendekatan tersebut, dapat digunakan untuk menghasilkan near-field Raman scattering. Ujung scanning probe membentuk partikel nano terisolasi dengan surface plasmon states.
Jika ujung tadi, disinari oleh external light field dan didekatkan dengan permukaan, maka sinyal Raman dari permukaan dapat ditingkatkan hingga 8 kali lipat. Meskipun penelitian Wessel murni bersifat teoritis namun telah menunjukkan kemajuan cukup besar pada efek ini secara eksperimental.
Ada banyak penelitian lain mengenai near-field tips yang menyinari secara eksternal untuk menghasilkan sinyal fluoresen dan sinyal lainnya. Upaya pertama untuk membuat nanopartikel logam terisolasi dengan surface plasmon states berfokus pada nanopartikel emas dan perak kemudian menelisitik berbagai non-linear optical generation effects terkait nanopartikel terisolasi tadi.
Penelitian lainnya telah menunjukkan untuk mendapatkan surface enhanced Raman spectrum dari molekul tunggal yang berkaitan dengan nanopartikel. Seluruh penelitian tersebut, ikut serta menyelidiki dengan nanometer secara presisi, Raman spectra of surfaces.
Langkah eksperimental untuk mencapai tujuan ini, yaitu penempatannya yang tepat dari satu partikel logam emas atau perak di tip of a force sensing structure. Baru-baru ini Nanonics membuat kemajuan signifikan terhadap tujuan tersebut.
Partikel dalam gambar scanning electron microscope terlihat sebagai lingkaran samar. Keberadaannya, dikonfirmasi oleh x-ray emission yang diinduksi oleh elektron sehingga menunjukkan lokasi perak berada, selain silicon dan aluminium dari flasher, dan emas dari lapisan probe.
Penerapan nanopartikel probe, ditunjukkan pada gambar 6. Nanonics FM glass cantilever, berujung nanopartikel emas 100 nm didekatkan ke styryl dye. Ujung tersebut, meningkatkan sinyal molekul setidaknya tiga kali lipat.
Peningkatan yang tinggi, ditunjukkan dengan adanya cincin difraksi di sekitar ujung emas, yang muncul dari generasi harmonik kedua yang intensi kemudian diinduksi dalam eksperimen peningkatan khusus.
Anda tertarik memiliki inovasi mikroskop dari Renishaw Raman Microscopy? Sila hubungi tim Dynatech International di sales@dynatech-int.com
Team kami akan membantu Anda menemukan perlengkapan instrumentasi yang tepat sesuai dengan kebutuhan Anda.
Sebagai distributor peralatan dan instrumen industri terlengkap serta terbesar di Indonesia Dynatech International siap melayani tiap keperluan industri Anda.
Reference
