Breitband-Infrarotspektroskopie mit dem Nahfeld-Mikroskop

Die Infrarotspektroskopie ist seit langem in der chemischen Analytik etabliert, weil sie direkt Informationen über die stoffliche Zusammensetzung wie auch über die Struktur von Molekülen liefert, relativ einfach durchzuführen ist und ohne langwierige Markierung von Molekülgruppen auskommt. Die wirklich kleinen Strukturen unter 200 nm sind damit jedoch nicht sichtbar zu machen. Dazu brauchte es die Kombination mit der optischen Nahfeldspektroskopie: Damit konnten MAP-Wissenschaftler eine Auflösung im Bereich von 10 nm erreichen. Viele Fragen in Biologie und Materialwissenschaften sind so jetzt zu beantworten.

Das neue Gerät nennt sich Streulicht-Nahfeldmikroskop (scattering-type scanning near-field optical microscope oder s-SNOM). Es basiert auf einem Kraftmikroskop (AFM), dessen Abtastnadel gleichzeitig als Streuzentrum für Infrarotstrahlung wirkt und so die Infraroteigenschaften der Probe mit höchster Auflösung abbildet.
Zu schaffen macht den Wissenschaftlern noch ein ungünstiges Signal/Rausch-Verhältnis, das den Informationsgehalt der Methode noch ein bisschen beeinträchtigt. Das hoffen die MAP-Physiker mit einem speziellen Femtosekundenlaser entscheidend zu verbessern. Der Laser emittiert nahe bei 2 μm, besteht aus einem energiereichen Yb-basierten Oszillator und einem optischen parametrischen Verstärker, der bei der gleichen Wiederholungsrate wie der Oszillator arbeitet.

Mit diesem neuen Nahfeldmikroskop wollen die Wissenschaftler in MAP sowohl Aspekte der Halbleiterphysik wie die Oxidation von Silizium-Nanopartikeln untersuchen, wie auch in verschiedenen Kooperationen die Proteinadhäsion, sekundäre Strukturänderungen und Nanostrukturen von Polymeren. Weiterhin könnten die Strahlenschäden an biologischen Proben aus einem weiteren MAP-Projekt (C.3.3.) sichtbar gemacht werden.