Nahfeld-Schwingungsspektroskopie

Schwingungsspektroskopie ist eine etablierte Methode zur Untersuchung von biologischen Proben. Sie liefert chemische Informationen und benötigt keine Anfärbung. Biologische Fragestellungen an Biomembranen erfordern räumliche Auflösung, die konventionelle Mikroskope aufgrund des Beugungslimitierung nicht erreichen können. Die Strukturen sind kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes und können daher nicht mit der klassischen Raman- oder Infrarotspektroskopie gemessen werden.

Die Rasternahfeldmikroskopie erlaubt dieses Limit zu überwinden unter Beibehaltung der Möglichkeiten der klassischen Lichtmikroskopie - sie kombiniert die Rasterkraftmikroskopie mit den Möglichkeiten von Spektrometern. Die Auflösung von aperturlosen Rasternahfeldmikroskopie wie der spitzenverstärkten Ramanspektroskopie (Tip enhanced Raman scattering, TERS) und der Rasternahfeldmikroskopie (scattering scanning near-field optical microscopy, s-SNOM) wird nur durch den Spitzenradius der metallischen Spitze des Rasterkraftmikroskopes bestimmt (Durchmesser typischerweise: 10 - 40 nm).

Durch systematisches Rastern der Probenoberfläche erhält man für jeden Punkt die topologische Information des Rasterkraftmikroskops und zusätzlich an jedem Punkt über die Schwingungsspektroskopie chemische Informationen zur Struktur der Moleküle. Die Spitze fungiert bei s-SNOM als Antenne, die das einfallende Licht im optischen Nahfeld der Spitze konzentriert. Das emittierte Licht wird über ein Interferometer moduliert und mittels lock-in-Technik phasensensitiv detektiert.