28/07/2012 - Nueva técnica para identificar materiales a escala nanométrica

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Investigadores de los centros de investigación en nanotecnología NanoGUNE (San Sebastián, España), la Universidad de Munich (LMU, Alemania) y Neaspec GmbH (Martinsried, Alemania) han presentado un nuevo desarrollo tecnológico que resuelve una de las principales cuestiones de la ciencia de materiales y de la nanotecnología: cómo identificar materiales a escala nanométrica .

Mapeado no invasivo a escala nanometrica

Uno de los últimos avances de la química moderna y de la nanotecnología es el mapeado no invasivo de materiales con resolución nanométrica. Existen, de hecho, una gran variedad de técnicas de imágenes de gran resolución (p. ejem. microscopia electrónica o microscopía de sonda de barrido); aún así, su sensibilidad química no puede satisfacer las demandas de la química nanoanalítica moderna. La espectroscopia óptica, por otro lado, ofrece una sensibilidad química muy alta, pero su resolución está limitada, debido a la difracción, a aproximadamente la mitad de la longitud de onda; por lo tanto, no es posible el mapeado químico de escala nanométrica.

La identificación química de escala nanométrica y el mapeado de materiales ahora es posible con nanoFTIR, una técnica óptica que combina la técnica s-SNOM (microscopía óptica de barrido de campo cercano) con la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). Iluminando la punta metalizada de un microscopio de fuerza atómica (AFM) con un láser infrarrojo de banda ancha, y analizando la luz de retorno diseminada con un espectrómetro de transformada de Fourier especialmente diseñado, los investigadores pueden mostrar una espectroscopia local infrarroja con una resolución espacial inferior a 20nm. “NanoFTIR nos permite la identificación química de manera rápida y eficaz a escala nanométrica de cualquier material activo en el infrarrojo” dice Florian Huth, quien ha realizado los experimentos.

Un aspecto relevante de gran importancia práctica es que el espectro del nanoFTIR es totalmente compatible con el espectro convencional del FTIR, mientras que la resolución espacial se ve incrementada por un factor de 300 comparada con la de la espectroscopia infrarroja convencional. “La alta sensibilidad frente a la composición química, combinada con la ultra alta resolución, hace de la nanoFTIR una herramienta única para la investigación, el desarrollo y el control de calidad de la química de polímeros, la biomedicina y la industria farmacéutica” concluye Rainer Hillenbrand, líder del grupo de nanoóptica de nanoGUNE.

Por ejemplo, nanoFTIR puede aplicarse para la identificación química de contaminaciones de muestras de escala nanométrica. La Fig. 1 muestra una imagen AFM de un film PMMA en una superficie de silicio. El contraste de fase AFM indica la presencia de una contaminación de 100 nm, pero la identificación química de la partícula no puede deducirse de estas imágenes. Utilizando la técnica nanoFTIR para obtener un espectro local infrarrojo en el centro de la partícula y comparándolo con la base de datos del espectro convencional del FTIR, la contaminación puede ser identificada como una partícula PDMS.

Ref.: (F. Huth et al., Nano Letters, 2012, DOI: 10.1021/nl301159v)

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