Umfassende Analyse
Mit einer Kombination aus Rasterkraftmikroskopie und Infrarotspektroskopie lassen sich topografische und chemische Eigenschaften von nanometergroßen Proben bestimmen.
Die Rasterkraftmikroskopie (AFM) gehört zu den am weitesten verbreiteten Methoden der Nanotechnologie. Sie ermöglicht die Aufnahme von topografischen Bildern mit einer sehr hohen räumlichen Auflösung. Es gibt verschiedene Ansätze um neben topografischen auch materialspezifische Informationen zu erhalten. Dafür stehen spezielle Messmodi wie z. B. Reibung, Phase oder Kelvin Probe zur Verfügung. Leider ist es bisher nicht möglich, mittels einer AFM-Messung auch eine chemische Identifizierung zu erhalten.
Eine der etabliertesten Techniken zur chemischen Identifizierung ist die Infrarotspektroskopie, die kaum mehr aus einem analytischen Labor wegzudenken ist. Seit Mitte der 90er-Jahre wird sie mit optischer Mikroskopie zur Mikroinfrarotspektroskopie kombiniert. Die erzielbare räumliche Auflösung ist dabei beugungsbegrenzt und beträgt ca. 5 bis 10 µm. Mit verschiedenen Ansätzen, z. B. mit Nahfeldmethoden, haben Forscher versucht, diese Begrenzung aufzuheben. Bisher sind diese Methoden aber alle mit Nachteilen verbunden und nicht über das Laborstadium hinausgelangt.
Anasys Instruments hat jetzt basierend auf den Arbeiten von Alexandre Dazzi von der Université Paris-Sud ein System entwickelt, das die Vorteile eines AFM (hohe räumliche Auflösung) mit denen eines FT-IR (chemische Identifikation) verbindet [1–3]. Bei diesem AFM/IR-System regt ein gepulster, durchstimmbarer Infrarotlaser die Probe an. Durch Infrarot-Absorption wird ein Cantilever, der mit der Probe in Kontakt ist, in Schwingungen versetzt (Abb. 1). Durch Fourier-Transformation (FT) lassen sich diese in ein IR-Spektrum umwandeln, das mit den Spektren der verfügbaren Bibliotheken übereinstimmt und somit eine chemische Identifizierung ermöglicht.
Die Anregung des Cantilevers ist von den Eigenschaften der Probe abhängig. Harte Proben induzieren eine hohe Schwingungsfrequenz, weiche eine niedrigere. Diese so genannte Kontaktresonanz ermöglicht Aussagen zu den mechanischen Eigenschaften der Probe [4].
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