作者：汪陽 博士 鼎信優(yōu)威
針尖增強(qiáng)拉曼光譜（TERS）是一種強(qiáng)大的工具，可以用于研究組分的化學(xué)成分，獲取分子信息。然而，TERS受限于固定的激發(fā)波長，無法實現(xiàn)空間分辨的共振拉曼散射或者同時識別不同類型的碳納米管。來自于柏林自由大學(xué)（Freie Universit?t Berlin）的Mueller等人使用波長可調(diào)諧的OPO激光器（C-Wave）開發(fā)了世界上第一個實際應(yīng)用的激勵波長可調(diào)諧TERS（e-TERS）系統(tǒng)，獲得了金表面上的碳納米管薄膜在不同激發(fā)波長下的納米圖像。
e-TERS使用的系統(tǒng)如下圖所示，由三部分組成：原子力顯微鏡，拉曼光譜儀和激光激發(fā)源。為了實現(xiàn)e-TERS，用波長可調(diào)諧C-WAVE激光器（HübnerPhotonics）取代了通常使用的HeNe激光器。由于C-wave激光器可以在可見光（450-650nm）和IR（900-1300nm）范圍內(nèi)提供調(diào)諧輸出。與許多其他波長可調(diào)系統(tǒng)相比，C-Wave的主要優(yōu)點(diǎn)是激光束的指向穩(wěn)定性：在改變激發(fā)波長之后，激光光斑的位置在針尖上保持恒定。不需要重新調(diào)整光束路徑。激光器只需要通過20倍物鏡稍微重新聚焦，以便在多個波長下進(jìn)行快速測量。
在傳統(tǒng)的TERS設(shè)置中，由于只使用單個波長激發(fā)，不可能通過在不同的波長下成像識別不同種類的碳納米管。e-TERS激發(fā)波長可以準(zhǔn)連續(xù)變化，相比于傳統(tǒng)的TERS具有巨大的優(yōu)勢。作者使用了532，568,600和633nm作為激發(fā)波長，檢測了不同的碳納米管種類，一共識別了9種不同的碳納米管。這是傳統(tǒng)的TERS無法做到的。即使對于重疊的碳納米管，e-TERS也能夠使用不同的激發(fā)波長可視化不同碳納米管的形狀和取向。e-TERS提供了識別和成像光學(xué)轉(zhuǎn)換的可能性，是分析許多材料的強(qiáng)大工具。通過在大分子上應(yīng)用e-TERS，可以映射其光學(xué)過渡中心和局部電子態(tài)。此外，e-TERS還可實現(xiàn)納米成像，納米級分辨化學(xué)和成分分析以及質(zhì)量控制，可以檢測和成像局部化學(xué)相互作用和化學(xué)鍵以及缺陷和應(yīng)變，這對于檢查2D材料非常有用。
碳納米管的光致發(fā)光激發(fā)圖，電鏡圖，示意圖以及拉曼光譜
不同波長下的碳納米管納米圖像
不同波長激發(fā)下得到的碳納米管結(jié)構(gòu)
C-WAVE激光器可以在可見光（450-650nm）和IR（900-1300nm）范圍內(nèi)提供連續(xù)激光輸出，并具有帶寬窄，功率穩(wěn)定性好，25GHz內(nèi)無跳模，波長改變迅速等特點(diǎn)，適用于表面等離子體激元，全息，共振拉曼，以及納米光子學(xué)等許多應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
Excitation-Tunable Tip-Enhanced Raman Spectroscopy
Niclas S. Mueller? , Sabrina Juergensen?, Katja H?flich? , Stephanie Reich?, and Patryk Kusch*?
? Freie Universit?t Berlin, 14195 Berlin, Germany
? Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 14019 Berlin, Germany
J. Phys. Chem. C, 2018, 122 (49）
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