Forskare från Nanooptics Group vid CIC nanoGUNE (San Sebastian) visar att infraröd avbildning i nanoskala - som är etablerad som en ytkänslig teknik - kan användas för kemisk nanoidentifiering av material som är belägna upp till 100 nm under en yta. Resultaten visar vidare att de infraröda signaturerna för tunna ytskikt skiljer sig från de för underjordiska skikt av samma material, som kan utnyttjas för att skilja de två fallen. Resultaten, nyligen publicerad i Naturkommunikation , driva tekniken ett viktigt steg längre till kvantitativ kemometri på nanoskala i tre dimensioner.

Optisk spektroskopi med infrarött ljus, såsom Fourier transform infraröd (FTIR) spektroskopi, möjliggör kemisk identifiering av organiska och oorganiska material. De minsta föremålen som kan urskiljas med konventionella FTIR-mikroskop har storlekar på mikrometerskalan. Forskare vid CIC nanoGUNE (San Sebastian), dock, använde nano-FTIR för att lösa objekt, som kan vara så liten som några nanometer.

I nano-FTIR (som är baserat på optisk mikroskopi nära fältet), infrarött ljus sprids vid en vass metalliserad spets på ett scannings-sondmikroskop. Spetsen skannas över ytan av ett prov av intresse och spektra för spritt ljus registreras med hjälp av Fourier -transformationsdetekteringsprinciper. Registrering av det spetsspridda ljuset ger provets infraröda spektrala egenskaper och därmed den kemiska sammansättningen av ett område som ligger direkt under spetsens spets. Eftersom spetsen skannas över provytan, nano-FTIR anses vanligtvis vara en teknik för ytkarakterisering.

Viktigare dock, det infraröda ljuset som är nanofokuserat av spetsen undersöker inte bara ett nanometriskt område under spetsen, men i själva verket sonderar en nanometrisk volym under spetsen. Nu visade forskarna vid CIC nanoGUNE att spektrala signaturer av material som ligger under provytan kan detekteras och kemiskt identifieras upp till ett djup av 100 nm. Vidare, forskarna visade att nano-FTIR-signaler från tunna ytskikt skiljer sig från de från underjordiska skikt av samma material, som kan utnyttjas för bestämning av materialfördelningen inom provet. Anmärkningsvärt, ytskikt och underjordiska skikt kan särskiljas direkt från experimentella data utan att involvera tidskrävande modellering. Fynden har nyligen publicerats i Naturkommunikation .