Onderzoekers van de Nanooptics Group van CIC nanoGUNE (San Sebastian) tonen aan dat infraroodbeeldvorming op nanoschaal - die is vastgesteld als een oppervlaktegevoelige techniek - kan worden gebruikt voor chemische nano-identificatie van materialen die zich tot 100 nm onder een oppervlak bevinden. De resultaten laten verder zien dat de infraroodkenmerken van dunne oppervlaktelagen verschillen van die van ondergrondse lagen van hetzelfde materiaal, die kan worden benut om de twee gevallen te onderscheiden. De bevindingen, onlangs gepubliceerd in Natuurcommunicatie , duw de techniek een belangrijke stap verder naar kwantitatieve chemometrie op nanoschaal in drie dimensies.

Optische spectroscopie met infrarood licht, zoals Fourier-transformatie infrarood (FTIR) spectroscopie, maakt chemische identificatie van organische en anorganische materialen mogelijk. De kleinste objecten die met conventionele FTIR-microscopen kunnen worden onderscheiden, hebben afmetingen op micrometerschaal. Wetenschappers van CIC nanoGUNE (San Sebastian), echter, gebruikt nano-FTIR om objecten op te lossen, die kan oplopen tot enkele nanometers.

In nano-FTIR (gebaseerd op near-field optische microscopie), infrarood licht wordt verstrooid op een scherpe gemetalliseerde punt van een scanning-sondemicroscoop. De punt wordt gescand over het oppervlak van een monster van belang en de spectra van verstrooid licht worden geregistreerd met behulp van Fourier-transformatiedetectieprincipes. Opname van het verstrooide licht van de tip levert de infrarode spectrale eigenschappen van het monster op en dus de chemische samenstelling van een gebied dat zich direct onder de top van de tip bevindt. Omdat de tip over het monsteroppervlak wordt gescand, nano-FTIR wordt doorgaans beschouwd als een techniek voor oppervlaktekarakterisering.

Belangrijk is echter het infraroodlicht dat door de punt op nano wordt gericht, tast niet alleen een nanometrisch gebied onder de punt af, maar meet in feite een nanometrisch volume onder de punt. Nu toonden de onderzoekers van CIC nanoGUNE aan dat spectrale handtekeningen van materialen die zich onder het monsteroppervlak bevinden, kunnen worden gedetecteerd en chemisch kunnen worden geïdentificeerd tot een diepte van 100 nm. Verder, de onderzoekers toonden aan dat nano-FTIR-signalen van dunne oppervlaktelagen verschillen van die van ondergrondse lagen van hetzelfde materiaal, die kunnen worden gebruikt voor het bepalen van de materiaalverdeling binnen het monster. Opmerkelijk, oppervlaktelagen en ondergrondse lagen kunnen direct worden onderscheiden van experimentele gegevens zonder tijdrovende modellering. De bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in Natuurcommunicatie .