Spaanse en Duitse onderzoekers hebben een nieuwe instrumentele ontwikkeling gemaakt die een belangrijk vraagstuk op het gebied van materiaalwetenschap en nanotechnologie oplost:hoe materialen chemisch te identificeren op nanometerschaal.

Een van de belangrijkste doelen van de moderne scheikunde en materiaalwetenschap is het niet-invasief chemisch in kaart brengen van materialen met een resolutie op nanometerschaal.

Hoewel er momenteel een verscheidenheid aan beeldvormingstechnieken met hoge resolutie bestaat, zoals elektronenmicroscopie of scanning probe microscopie, hun chemische gevoeligheid kan niet voldoen aan de eisen van de moderne chemische nano-analyse. En ondanks de hoge chemische gevoeligheid die optische spectroscopie biedt, de resolutie wordt beperkt door diffractie tot ongeveer de helft van de golflengte, waardoor chemische mapping op nanoschaal wordt voorkomen.

Maar nu heeft het Europese team een ​​nieuwe methode bedacht genaamd Nano-FTIR, zoals ze uitleggen in het tijdschrift Nano Letters.

Nano-FTIR is een optische techniek die verstrooiing-type scanning near-field optische microscopie (s-SNOM) en Fourier Transform infrarood (FTIR) spectroscopie combineert.

Het team verlichtte de gemetalliseerde punt van een atomic force microscope (AFM) met een breedband infrarood laser, en analyseerde het terugverstrooide licht met een speciaal ontworpen Fourier Transform-spectrometer. Daarmee konden ze lokale infraroodspectroscopie aantonen met een ruimtelijke resolutie van minder dan 20 nanometer.

Hoofdonderzoeksauteur Florian Huth van het Spaanse onderzoekscentrum nanoGUNE, gevestigd in San Sebastian, commentaar:'Nano-FTIR maakt dus een snelle en betrouwbare chemische identificatie mogelijk van vrijwel elk infrarood-actief materiaal op nanometerschaal.'

Opstarten, nano-FTIR-spectra passen uitstekend bij conventionele FTIR-spectra. De ruimtelijke resolutie wordt met meer dan een factor 300 verhoogd in vergelijking met conventionele infraroodspectroscopie.

Rainer Hillenbrand, ook van nanoGUNE, zegt:'De hoge gevoeligheid voor chemische samenstelling in combinatie met ultrahoge resolutie maakt nano-FTIR een uniek hulpmiddel voor onderzoek, ontwikkeling en kwaliteitscontrole in de polymeerchemie, biomedische en farmaceutische industrie.'

Bijvoorbeeld, nano-FTIR kan worden toegepast voor de chemische identificatie van monsterverontreinigingen op nanoschaal.

In grote lijnen, nanotechnologie is de manipulatie van materie op atomaire en moleculaire schaal. Nanotechnologie-onderzoekers werken met materialen, apparaten en andere structuren met ten minste één dimensie van 1 tot 100 nanometer.

Het is te hopen dat nanotechnologie zal blijven helpen bij het creëren van nieuwe materialen en apparaten die kunnen worden toegepast op een groot aantal gebieden, zoals medicijnen, elektronica en biomaterialen.