Ramanspektroskopi används ofta inom analytiska vetenskaper för att identifiera molekyler via deras strukturella fingeravtryck. I det biologiska sammanhanget ger Raman-svaret en värdefull etikettfri specifik kontrast som gör det möjligt att särskilja olika cell- och vävnadsinnehåll. Tyvärr, spontan Raman-spridning är mycket svag, över tio storleksordningar svagare än fluorescens. Inte överraskande, fluorescensmikroskopi är ofta det föredragna valet för tillämpningar som avbildning av levande celler. Lyckligtvis, Raman kan förbättras dramatiskt på metallytor eller i metalliska nanogaps och denna ytförstärkta Raman-spridning (SERS) kan till och med övervinna fluorescenssvaret. Nanometriska SERS-sonder är därför lovande kandidater för biologiska avkänningsapplikationer, bevara den inneboende molekylära specificiteten. Fortfarande, effektiviteten av SERS-sonder beror kritiskt på partikelstorleken, stabilitet och ljusstyrka, och, än så länge, SERS-sondbaserad avbildning tillämpas sällan.

Nu ICFO-forskarna Matz Liebel och Nicolas Pazos-Perez, arbetar i grupperna av ICREA-professorerna Niek van Hulst (ICFO) och Ramon Alvarez-Puebla (Univ. Rovira i Virgili) har presenterat "holografisk Raman-mikroskopi." Först, de syntetiserade plasmoniska superkluster från små nanopartikelbyggstenar, att generera mycket starka elektriska fält i en begränsad klusterstorlek. Dessa extremt ljusstarka SERS nanosonder kräver mycket låg belysningsexponering i det nära-infraröda, vilket minskar potentiell fotoskada av levande celler till ett minimum, och tillåter bredfältsraman-avbildning. Andra, de utnyttjade de ljusa SERS-sonderna för att realisera 3-D holografisk avbildning, använder schemat för inkoherent holografisk mikroskopi som utvecklats av Liebel och team i en studie i Vetenskapens framsteg . Anmärkningsvärt, den osammanhängande Raman-spridningen är gjord för att "självingripa" för att uppnå Raman-holografi för första gången.

Liebel och Pazos-Perez demonstrerade Fourier-transforma Raman-spektroskopi av Raman-bilder med bred fält och kunde lokalisera singel-SERS-partiklar i 3-D-volymer från ett enda skott. Författarna använde sedan dessa funktioner för att identifiera och spåra enstaka SERS-nanopartiklar inuti levande celler i tre dimensioner.

Resultaten, publiceras i Naturens nanoteknik representerar ett viktigt steg mot multiplexad enkelbilds tredimensionell koncentrationskartläggning i många olika scenarier, inklusive utfrågning av levande celler och vävnader och eventuellt program mot förfalskning.