Molecular Vista 散射式掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡

——10nm以下空間分辨可見-紅外成像與光譜采集

隨著近些年對(duì)于納米光子學(xué)、表面等離極化激元、二維材料以及范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域的深入研究，掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡 (Scanning Near-field Optical Microscope， SNOM) 已成為研究這些領(lǐng)域的不可或缺的表征手段。雖然掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡在散射式模式(s-SNOM)下的空間分辨率有了很大的提升，但是在實(shí)際使用上仍然得十分繁雜。在這一背景下，美國(guó)Molecular Vista應(yīng)運(yùn)而生，推出了全新一代散射式掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡Vista-SNOM！

有別于傳統(tǒng)的掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡，Vista-SNOM基于**的光誘導(dǎo)力顯微鏡（Photo-induced Force Microscope， PiFM)技術(shù)，通過檢測(cè)探針與樣品之間的偶極交互直接獲得樣品表面的場(chǎng)強(qiáng)分布，無需遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)探測(cè)器。這不僅杜絕了遠(yuǎn)場(chǎng)信號(hào)的干擾，也無需像SNOM那樣配置多個(gè)不同波段光學(xué)探測(cè)器。光誘導(dǎo)力顯微鏡的檢測(cè)端可無縫適應(yīng)紫外～射頻，用戶僅需考慮如何將激發(fā)光激發(fā)至樣品。

Vista-SNOM在光誘導(dǎo)力顯微鏡模式下實(shí)測(cè)的場(chǎng)強(qiáng)結(jié)果與模擬結(jié)果高度吻合，同時(shí)也具備了s-SNOM模式。這使得科研人員可以將PiFM場(chǎng)強(qiáng)結(jié)果與s-SNOM場(chǎng)強(qiáng)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

s-SNOM 散射式掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡案例

下圖為金鋁二聚體分別在480nm和633nm不同偏振方向激發(fā)后的場(chǎng)強(qiáng)分布，圖a，b的實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)與圖c，d的理論模擬是否吻合，金鋁二聚體間隔僅為5nm!

摘自“Wavelength-dependent Optical Force Imaging of Bimetallic Al-Au Heterodimers， Nano Lett. 2018”

上面提到拉曼信號(hào)的增強(qiáng)主要源于局域表面等離子體共振(LSPR)的電磁場(chǎng)增強(qiáng)，下圖為基于銀顆粒陣列的表面增強(qiáng)拉曼襯底(SERS)的場(chǎng)強(qiáng)分布，圖f的FWHM結(jié)果顯示光誘導(dǎo)力顯微鏡實(shí)現(xiàn)了3.1nm的空間分辨。

摘自“Fabrication and near-field visualization of a waferscale dense plasmonic nanostructured array， RSC Adv. 2018”