Optische Nahfeldmikroskopie SNOM (scanning near-eld optical microscopy)
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- Harry Schulze
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1 Optische Nahfeldmikroskopie SNOM (scanning near-eld optical microscopy) / 29
2 Überblick 1 Mikroskope und ihr Auösungsvermögen 2 SNOM Zuordnung zu Rastersondenmikroskopen Aufbau eines Nahfeldmikroskops Allgemeines Funktionsprinzip Kennzeichen der Nahfeld-Optik Eigenschaften der SNOM-Spitzen Abstandsregulierung Betriebsmoden: Sammel- und Beleuchtungsmodus Anwendungen des Nahfeldmikroskops Einschränkungen und Limitationen 3 Zusammenfassung der Vorteile des SNOMs 4 Neukonzept: Kombination mit Superlinsen 2 / 29
3 Mikroskope und ihr Auösungsvermögen Klassisches Lichtmikroskop Auösungsvermögen abhängig von Wellenlänge: d = λ λ n sin α 0, 61 NA (Abbe-Limit) 3 / 29
4 Mikroskope und ihr Auösungsvermögen Klassisches Lichtmikroskop Auösungsvermögen abhängig von Wellenlänge: d = λ λ n sin α 0, 61 NA (Abbe-Limit) 200 nm 300 nm 3 / 29
5 Mikroskope und ihr Auösungsvermögen Klassisches Lichtmikroskop Auösungsvermögen abhängig von Wellenlänge: d = λ λ n sin α 0, 61 NA (Abbe-Limit) 200 nm 300 nm Elektronenmikroskop 3 / 29
6 Mikroskope und ihr Auösungsvermögen Klassisches Lichtmikroskop Auösungsvermögen abhängig von Wellenlänge: d = λ λ n sin α 0, 61 NA (Abbe-Limit) 200 nm 300 nm Elektronenmikroskop sehr viel kleinere Wellenlänge als Licht 3 / 29
7 Mikroskope und ihr Auösungsvermögen Klassisches Lichtmikroskop Auösungsvermögen abhängig von Wellenlänge: d = λ λ n sin α 0, 61 NA (Abbe-Limit) 200 nm 300 nm Elektronenmikroskop sehr viel kleinere Wellenlänge als Licht höheres Auösungsvermögen als LM 3 / 29
8 Mikroskope und ihr Auösungsvermögen Klassisches Lichtmikroskop Auösungsvermögen abhängig von Wellenlänge: d = λ λ n sin α 0, 61 NA (Abbe-Limit) 200 nm 300 nm Elektronenmikroskop sehr viel kleinere Wellenlänge als Licht höheres Auösungsvermögen als LM 0, 1 nm 3 / 29
9 Mikroskope und ihr Auösungsvermögen Klassisches Lichtmikroskop Auösungsvermögen abhängig von Wellenlänge: d = λ λ n sin α 0, 61 NA (Abbe-Limit) 200 nm 300 nm Elektronenmikroskop sehr viel kleinere Wellenlänge als Licht höheres Auösungsvermögen als LM 0, 1 nm Rastersondenmikroskop 3 / 29
10 Mikroskope und ihr Auösungsvermögen Klassisches Lichtmikroskop Auösungsvermögen abhängig von Wellenlänge: d = λ λ n sin α 0, 61 NA (Abbe-Limit) 200 nm 300 nm Elektronenmikroskop sehr viel kleinere Wellenlänge als Licht höheres Auösungsvermögen als LM 0, 1 nm Rastersondenmikroskop Bild nicht durch optische oder elektrooptische Abbildung (Linse) erzeugt 3 / 29
11 Mikroskope und ihr Auösungsvermögen Klassisches Lichtmikroskop Auösungsvermögen abhängig von Wellenlänge: d = λ λ n sin α 0, 61 NA (Abbe-Limit) 200 nm 300 nm Elektronenmikroskop sehr viel kleinere Wellenlänge als Licht höheres Auösungsvermögen als LM 0, 1 nm Rastersondenmikroskop Bild nicht durch optische oder elektrooptische Abbildung (Linse) erzeugt sehr hohes Auösungsvermögen! 3 / 29
12 Mikroskope und ihr Auösungsvermögen Klassisches Lichtmikroskop Auösungsvermögen abhängig von Wellenlänge: d = λ λ n sin α 0, 61 NA (Abbe-Limit) 200 nm 300 nm Elektronenmikroskop sehr viel kleinere Wellenlänge als Licht höheres Auösungsvermögen als LM 0, 1 nm Rastersondenmikroskop Bild nicht durch optische oder elektrooptische Abbildung (Linse) erzeugt sehr hohes Auösungsvermögen! 10 pm 3 / 29
13 Vergleich verschiedener Auösungen 4 / 29
14 Vergleich verschiedener Auösungen + SNOM: Messung optischer Eigenschaften der Probe 4 / 29
15 SNOM - Rasternahfeldmikroskop 5 / 29
16 SNOM - Rasternahfeldmikroskop Sonde scannt Oberäche Punkt für Punkt in sehr geringem Abstand ab (d 10 nm) = Rastern 5 / 29
17 SNOM - Rasternahfeldmikroskop Sonde scannt Oberäche Punkt für Punkt in sehr geringem Abstand ab (d 10 nm) = Rastern kann Rastersondenmikroskopen zugeordnet werden 5 / 29
18 SNOM - Rasternahfeldmikroskop Sonde scannt Oberäche Punkt für Punkt in sehr geringem Abstand ab (d 10 nm) = Rastern kann Rastersondenmikroskopen zugeordnet werden Wechselwirkung zwischen Sonde und Probe entscheidet über Typ des Rastersondenmikroskops 5 / 29
19 SNOM - Zuordnung zu Rastersondenmikroskopen Wechselwirkungen zwischen Sonde und Probe 6 / 29
20 SNOM - Zuordnung zu Rastersondenmikroskopen Wechselwirkungen zwischen Sonde und Probe Rastertunnelmikroskop Spannung zwischen Spitze & Probe wird angelegt Messung des Tunnelstroms 6 / 29
21 SNOM - Zuordnung zu Rastersondenmikroskopen Wechselwirkungen zwischen Sonde und Probe Rastertunnelmikroskop Spannung zwischen Spitze & Probe wird angelegt Messung des Tunnelstroms Rasterkraftmikroskop Auslenkung der Sonde durch v.a. atomare Van-der-Waals-Kräfte 6 / 29
22 SNOM - Zuordnung zu Rastersondenmikroskopen Wechselwirkungen zwischen Sonde und Probe Rastertunnelmikroskop Spannung zwischen Spitze & Probe wird angelegt Messung des Tunnelstroms Rasterkraftmikroskop Auslenkung der Sonde durch v.a. atomare Van-der-Waals-Kräfte optisches Rasternahfeldmikroskop Wechselwirkung durch evaneszente, nicht-propagierende Wellen 6 / 29
23 Aufbauprinzip des SNOM 7 / 29
24 Nahfeld vs. Fernfeld Fernfeld Abstand zu Probe a λ 8 / 29
25 Nahfeld vs. Fernfeld Fernfeld Abstand zu Probe a λ typ. 1 r -Abhängigkeit des elektromagnetischen Feldes 8 / 29
26 Nahfeld vs. Fernfeld Fernfeld Abstand zu Probe a λ typ. 1 r -Abhängigkeit des elektromagnetischen Feldes propagierende Feld-Ausbreitung 8 / 29
27 Nahfeld vs. Fernfeld Fernfeld Abstand zu Probe a λ typ. 1 r -Abhängigkeit des elektromagnetischen Feldes propagierende Feld-Ausbreitung Information wird ins Fernfeld getragen 8 / 29
28 Nahfeld vs. Fernfeld Fernfeld Abstand zu Probe a λ typ. 1 r -Abhängigkeit des elektromagnetischen Feldes propagierende Feld-Ausbreitung Information wird ins Fernfeld getragen Nahfeld Abstand zu Probe a λ 8 / 29
29 Nahfeld vs. Fernfeld Fernfeld Abstand zu Probe a λ typ. 1 r -Abhängigkeit des elektromagnetischen Feldes propagierende Feld-Ausbreitung Information wird ins Fernfeld getragen Nahfeld Abstand zu Probe a λ Berücksichtigung höherer Terme 1 r n 8 / 29
30 Nahfeld vs. Fernfeld Fernfeld Abstand zu Probe a λ typ. 1 r -Abhängigkeit des elektromagnetischen Feldes propagierende Feld-Ausbreitung Information wird ins Fernfeld getragen Nahfeld Abstand zu Probe a λ Berücksichtigung höherer Terme 1 r n Feld nimmt stark mit Abstand ab! 8 / 29
31 Nahfeld vs. Fernfeld Fernfeld Abstand zu Probe a λ typ. 1 r -Abhängigkeit des elektromagnetischen Feldes propagierende Feld-Ausbreitung Information wird ins Fernfeld getragen Nahfeld Abstand zu Probe a λ Berücksichtigung höherer Terme 1 r n Feld nimmt stark mit Abstand ab! im Fernfeld nicht detektierbar 8 / 29
32 Nahfeld vs. Fernfeld Fernfeld Abstand zu Probe a λ typ. 1 r -Abhängigkeit des elektromagnetischen Feldes propagierende Feld-Ausbreitung Information wird ins Fernfeld getragen Nahfeld Abstand zu Probe a λ Berücksichtigung höherer Terme 1 r n Feld nimmt stark mit Abstand ab! im Fernfeld nicht detektierbar nicht-propagierend = evaneszentes Feld 8 / 29
33 Nahfeld-Optik evaneszentes, exponentiell abklingendes Feld 9 / 29
34 Nahfeld-Optik evaneszentes, exponentiell abklingendes Feld damit Detektion im Fernfeld möglich: 9 / 29
35 Nahfeld-Optik evaneszentes, exponentiell abklingendes Feld damit Detektion im Fernfeld möglich: Umwandlung des evaneszenten Feldes in propagierendes Feld 9 / 29
36 Nahfeld-Optik evaneszentes, exponentiell abklingendes Feld damit Detektion im Fernfeld möglich: Umwandlung des evaneszenten Feldes in propagierendes Feld Verwendung einer Sonde mit Önung d λ im Abstand a λ zum Objekt 9 / 29
37 Nahfeld-Optik evaneszentes, exponentiell abklingendes Feld damit Detektion im Fernfeld möglich: Umwandlung des evaneszenten Feldes in propagierendes Feld Verwendung einer Sonde mit Önung d λ im Abstand a λ zum Objekt Wechselwirkung von Licht aus subwellenlängengroÿer Apertur mit Objekt in direkter Umgebung 9 / 29
38 Nahfeld-Optik evaneszentes, exponentiell abklingendes Feld damit Detektion im Fernfeld möglich: Umwandlung des evaneszenten Feldes in propagierendes Feld Verwendung einer Sonde mit Önung d λ im Abstand a λ zum Objekt Wechselwirkung von Licht aus subwellenlängengroÿer Apertur mit Objekt in direkter Umgebung Nahfeld-Optik erlaubt hohe räumliche & spektrale Auösung 9 / 29
39 SNOM-Spitzen Glasfaser mit Metall-Beschichtung 10 / 29
40 SNOM-Spitzen Glasfaser mit Metall-Beschichtung Önung am Ende der Spitze kleiner als Wellenlänge des eingekoppelten Lichts 10 / 29
41 SNOM-Spitzen Glasfaser mit Metall-Beschichtung Önung am Ende der Spitze kleiner als Wellenlänge des eingekoppelten Lichts Metallbeschichtung: zwar schlechtere topographische Auösung, aber bessere Lichtbündelung und weniger Irrstrahlung 10 / 29
42 Ansprüche an Spitzen 11 / 29
43 Ansprüche an Spitzen hohe Beständigkeit der Spitze 11 / 29
44 Ansprüche an Spitzen hohe Beständigkeit der Spitze kein seitliches Austreten von Licht (möglichst defekt-freie Metallschicht) 11 / 29
45 Ansprüche an Spitzen hohe Beständigkeit der Spitze kein seitliches Austreten von Licht (möglichst defekt-freie Metallschicht) guter Lichtdurchlass Achtung: intensitätsbedingte Auösungsgrenze bei zu geringer Aperturgröÿe! 11 / 29
46 Lichtausbreitung in Glasfaser-Spitze 12 / 29
47 Lichtausbreitung in Glasfaser-Spitze Einkoppeln von CW-Laserlicht passender Wellenlänge 12 / 29
48 Lichtausbreitung in Glasfaser-Spitze Einkoppeln von CW-Laserlicht passender Wellenlänge kegelförmiger, metall-beschichteter dielektrischer Wellenleiter = Single-Mode-Faser 12 / 29
49 Lichtausbreitung in Glasfaser-Spitze Einkoppeln von CW-Laserlicht passender Wellenlänge kegelförmiger, metall-beschichteter dielektrischer Wellenleiter = Single-Mode-Faser wegen konstanter Abnahme des Durchmessers: eine Mode nach der anderen verschwindet, bis sich nur noch letzte HE 11 -Mode ausbreitet 12 / 29
50 Lichtausbreitung in Glasfaser-Spitze Einkoppeln von CW-Laserlicht passender Wellenlänge kegelförmiger, metall-beschichteter dielektrischer Wellenleiter = Single-Mode-Faser wegen konstanter Abnahme des Durchmessers: eine Mode nach der anderen verschwindet, bis sich nur noch letzte HE 11 -Mode ausbreitet evaneszente Welle an Spitze, stark lokalisiert auf direkte Umgebung der Apertur 12 / 29
51 Abstandsregulierung - Auswirkung des Abstands auf Auösung 13 / 29
52 Abstandsregulierung - Auswirkung des Abstands auf Auösung Je näher die Sonde an der Probe, desto besser die Auösung. 13 / 29
53 Abstandsregulierung Scherkraft-Rückkopplung 14 / 29
54 Abstandsregulierung Scherkraft-Rückkopplung Anregung der Spitze zu Schwingung mit Eigenresonanzfrequenz (mithilfe eines Piezoelements) 14 / 29
55 Abstandsregulierung Scherkraft-Rückkopplung Anregung der Spitze zu Schwingung mit Eigenresonanzfrequenz (mithilfe eines Piezoelements) Dämpfung der Oszillation sobald Abstand Probe-Spitze geringer wird ( 5 15 nm) 14 / 29
56 Abstandsregulierung Scherkraft-Rückkopplung Anregung der Spitze zu Schwingung mit Eigenresonanzfrequenz (mithilfe eines Piezoelements) Dämpfung der Oszillation sobald Abstand Probe-Spitze geringer wird ( 5 15 nm) Regelkreis reguliert Abstand bis Soll-Abstand wieder erreicht 14 / 29
57 Betriebsmöglichkeiten des Nahfeldmikroskops Beleuchtungs- und Sammelmodus 15 / 29
58 A) Beleuchtungsmodus lokale Beleuchtung der Probe durch Nahfeld-Spitze 16 / 29
59 A) Beleuchtungsmodus lokale Beleuchtung der Probe durch Nahfeld-Spitze transmittiertes/reektiertes Licht wird im Fernfeld mit gewöhnlicher Optik detektiert 16 / 29
60 A) Beleuchtungsmodus lokale Beleuchtung der Probe durch Nahfeld-Spitze transmittiertes/reektiertes Licht wird im Fernfeld mit gewöhnlicher Optik detektiert Nahfeld durch Sonde bestimmt 16 / 29
61 A) Beleuchtungsmodus lokale Beleuchtung der Probe durch Nahfeld-Spitze transmittiertes/reektiertes Licht wird im Fernfeld mit gewöhnlicher Optik detektiert Nahfeld durch Sonde bestimmt relativ geringes Rauschen wegen lokaler Illumination 16 / 29
62 B) Sammelmodus Probe wird extern beleuchtet 17 / 29
63 B) Sammelmodus Probe wird extern beleuchtet Nahfeld wird lokal mit Nahfeldsonde detektiert 17 / 29
64 B) Sammelmodus Probe wird extern beleuchtet Nahfeld wird lokal mit Nahfeldsonde detektiert Nahfeld durch Probe bestimmt 17 / 29
65 B) Sammelmodus Probe wird extern beleuchtet Nahfeld wird lokal mit Nahfeldsonde detektiert Nahfeld durch Probe bestimmt relativ hohes Rauschen durch globale Beleuchtung schlechteres Nahfeldsignal 17 / 29
66 Unterschiedliche resultierende Bilder Aufgrund verschiedener Beleuchtungsarten unterschiedlich aussehende Aufnahmen 18 / 29
67 Unterschiedliche resultierende Bilder Aufgrund verschiedener Beleuchtungsarten unterschiedlich aussehende Aufnahmen Abbildung: Aufnahme von subwellenlängengroÿen Ringen 18 / 29
68 Unterschiedliche resultierende Bilder Aufgrund verschiedener Beleuchtungsarten unterschiedlich aussehende Aufnahmen Abbildung: Aufnahme von subwellenlängengroÿen Ringen links: Aufnahme im Beleuchtungsmodus 18 / 29
69 Unterschiedliche resultierende Bilder Aufgrund verschiedener Beleuchtungsarten unterschiedlich aussehende Aufnahmen Abbildung: Aufnahme von subwellenlängengroÿen Ringen links: Aufnahme im Beleuchtungsmodus rechts: Aufnahme im Sammelmodus Beugungsringe in der Mitte der Kreise aufgrund der globalen Illumination 18 / 29
70 Untersuchung verschiedener Probeneigenschaften 1 Optische Eigenschaften 19 / 29
71 Untersuchung verschiedener Probeneigenschaften 1 Optische Eigenschaften Aufnahme von Spektren einer Probe möglich 19 / 29
72 Untersuchung verschiedener Probeneigenschaften 1 Optische Eigenschaften Aufnahme von Spektren einer Probe möglich Besonderheit von SNOM (im Gegensatz zu anderen hochauösenden Mikroskopen) 19 / 29
73 Untersuchung verschiedener Probeneigenschaften - Kontrastmechanismen 2 Intensitätskontrast 20 / 29
74 Untersuchung verschiedener Probeneigenschaften - Kontrastmechanismen 2 Intensitätskontrast durch Beobachtung der Intensität 20 / 29
75 Untersuchung verschiedener Probeneigenschaften - Kontrastmechanismen 2 Intensitätskontrast durch Beobachtung der Intensität Aussage über Transmitivität, Reexion und Änderung des Brechungsindexes einer Probe möglich 20 / 29
76 Untersuchung verschiedener Probeneigenschaften - Kontrastmechanismen 2 Intensitätskontrast durch Beobachtung der Intensität Aussage über Transmitivität, Reexion und Änderung des Brechungsindexes einer Probe möglich 3 Polarisationskontrast 20 / 29
77 Untersuchung verschiedener Probeneigenschaften - Kontrastmechanismen 2 Intensitätskontrast durch Beobachtung der Intensität Aussage über Transmitivität, Reexion und Änderung des Brechungsindexes einer Probe möglich 3 Polarisationskontrast Untersuchung dichroitischer und doppelbrechender Eigenschaften 20 / 29
78 Untersuchung verschiedener Probeneigenschaften - Kontrastmechanismen 2 Intensitätskontrast durch Beobachtung der Intensität Aussage über Transmitivität, Reexion und Änderung des Brechungsindexes einer Probe möglich 3 Polarisationskontrast Untersuchung dichroitischer und doppelbrechender Eigenschaften Dichroismus: unterschiedliche Absorption von Licht abhängig von Polarisation 20 / 29
79 Untersuchung verschiedener Probeneigenschaften - Kontrastmechanismen 2 Intensitätskontrast durch Beobachtung der Intensität Aussage über Transmitivität, Reexion und Änderung des Brechungsindexes einer Probe möglich 3 Polarisationskontrast Untersuchung dichroitischer und doppelbrechender Eigenschaften Dichroismus: unterschiedliche Absorption von Licht abhängig von Polarisation Doppelbrechung: Material trennt Lichtbündel in zwei zueinander stehende polarisierte Teilbündel 20 / 29
80 Beispiel für kontrast-verbessernde Methode Fluoreszenz-Imaging Fluoreszenz-Imaging 21 / 29
81 Beispiel für kontrast-verbessernde Methode Fluoreszenz-Imaging Fluoreszenz-Imaging am häugsten verwendete bildgebende Technik zur Darstellung eines chemischen Kontrasts 21 / 29
82 Beispiel für kontrast-verbessernde Methode Fluoreszenz-Imaging Fluoreszenz-Imaging am häugsten verwendete bildgebende Technik zur Darstellung eines chemischen Kontrasts vielversprechende Anwendung zur Untersuchung biologischer Proben 21 / 29
83 Beispiel für kontrast-verbessernde Methode Fluoreszenz-Imaging Fluoreszenz-Imaging am häugsten verwendete bildgebende Technik zur Darstellung eines chemischen Kontrasts vielversprechende Anwendung zur Untersuchung biologischer Proben Beispiel: Nierenzelle eines Hundes Abbildung: SNOM-Fluoreszenz Bild einer Hunde-Nierenzelle, selektiv angefärbt mit Fuoreszenzfarbsto 21 / 29
84 Fluoreszenz-Imaging Abbildung: SNOM-Fluoreszenz Bild einer Hunde-Nierenzelle, selektiv angefärbt mit Fluoreszenzfarbsto Markierung einzelner Moleküle durch uoreszierende Substanz 22 / 29
85 Fluoreszenz-Imaging Abbildung: SNOM-Fluoreszenz Bild einer Hunde-Nierenzelle, selektiv angefärbt mit Fluoreszenzfarbsto Markierung einzelner Moleküle durch uoreszierende Substanz Auösung sehr feiner Strukturen (hier ca. 300 nm) 22 / 29
86 Fluoreszenz-Imaging Abbildung: SNOM-Fluoreszenz Bild einer Hunde-Nierenzelle, selektiv angefärbt mit Fluoreszenzfarbsto Markierung einzelner Moleküle durch uoreszierende Substanz Auösung sehr feiner Strukturen (hier ca. 300 nm) Schwierigkeit: Eigenuoreszenz oder Fluoreszenzmarkierung notwendig, aber nicht immer möglich 22 / 29
87 Einschränkungen und Limitationen Topographische Artefakte Intensität des evaneszenten Feldes stark abhängig von Abstand zur Probe 23 / 29
88 Einschränkungen und Limitationen Topographische Artefakte Intensität des evaneszenten Feldes stark abhängig von Abstand zur Probe bei scharfen Oberächenstrukturen kann scharfer Kontrast entstehen, obwohl Struktur in Realität nicht so scharf 23 / 29
89 Einschränkungen und Limitationen Topographische Artefakte Intensität des evaneszenten Feldes stark abhängig von Abstand zur Probe bei scharfen Oberächenstrukturen kann scharfer Kontrast entstehen, obwohl Struktur in Realität nicht so scharf Überprüfung durch Vergleichsmessung im Constant Distance Mode (CDM) (CDM-Bild zeigt schwächere Struktur) 23 / 29
90 Einschränkungen und Limitationen geringe Reichweite und Eindringtiefe des Feldes 24 / 29
91 Einschränkungen und Limitationen geringe Reichweite und Eindringtiefe des Feldes nur Oberächenbetrachtungen möglich 24 / 29
92 Einschränkungen und Limitationen geringe Reichweite und Eindringtiefe des Feldes nur Oberächenbetrachtungen möglich Ergebnis abhängig von Qualität der Spitze, Beschädigung der Spitze möglich 24 / 29
93 Einschränkungen und Limitationen geringe Reichweite und Eindringtiefe des Feldes nur Oberächenbetrachtungen möglich Ergebnis abhängig von Qualität der Spitze, Beschädigung der Spitze möglich lange Scandauer, um gröÿere Probenbereiche hochauösend zu scannen 24 / 29
94 Zusammenfassung Vorteile des SNOMs: sehr hochauösend (bis 20 nm) 25 / 29
95 Zusammenfassung Vorteile des SNOMs: sehr hochauösend (bis 20 nm) Auösung nicht mehr von Wellenlänge des Lichts abhängig, sondern von Aperturgröÿe und Abstand zu Spitze 25 / 29
96 Zusammenfassung Vorteile des SNOMs: sehr hochauösend (bis 20 nm) Auösung nicht mehr von Wellenlänge des Lichts abhängig, sondern von Aperturgröÿe und Abstand zu Spitze Probe wird nicht beschädigt 25 / 29
97 Zusammenfassung Vorteile des SNOMs: sehr hochauösend (bis 20 nm) Auösung nicht mehr von Wellenlänge des Lichts abhängig, sondern von Aperturgröÿe und Abstand zu Spitze Probe wird nicht beschädigt Probe muss nicht speziell präpariert werden 25 / 29
98 Zusammenfassung Vorteile des SNOMs: sehr hochauösend (bis 20 nm) Auösung nicht mehr von Wellenlänge des Lichts abhängig, sondern von Aperturgröÿe und Abstand zu Spitze Probe wird nicht beschädigt Probe muss nicht speziell präpariert werden kein Vakuum notwendig (wie beim REM) 25 / 29
99 Zusammenfassung Vorteile des SNOMs: sehr hochauösend (bis 20 nm) Auösung nicht mehr von Wellenlänge des Lichts abhängig, sondern von Aperturgröÿe und Abstand zu Spitze Probe wird nicht beschädigt Probe muss nicht speziell präpariert werden kein Vakuum notwendig (wie beim REM) neben topographischer Auösung auch Gewinnung optischer Informationen einer Probe 25 / 29
100 Optisches Nahfeldmikroskop seit 80er Jahre bis heute: enorme Bedeutung für Nanowissenschaften Nanochemie, Nanobiologie und Nanomedizin 26 / 29
101 Aktuelle Forschung: Kombination mit Superlinsen Entwicklung eines völlig neuartigen (Infrarot-) Mikroskopieverfahrens (MPI für Biochemie in Martinsried und Universität von Texas, USA) 27 / 29
102 Aktuelle Forschung: Kombination mit Superlinsen Entwicklung eines völlig neuartigen (Infrarot-) Mikroskopieverfahrens (MPI für Biochemie in Martinsried und Universität von Texas, USA) Möglichkeit lebende Zellen zu untersuchen Blick in Tiefe ı : Qualitätskontrolle und Charakterisierung von Halbleiterchips 27 / 29
103 Aktuelle Forschung: Kombination mit Superlinsen Entwicklung eines völlig neuartigen (Infrarot-) Mikroskopieverfahrens (MPI für Biochemie in Martinsried und Universität von Texas, USA) Möglichkeit lebende Zellen zu untersuchen Blick in Tiefe ı : Qualitätskontrolle und Charakterisierung von Halbleiterchips Überwindung bisheriger Auösungsgrenzen durch Kombination einer Superlinse mit Nahfeldmikroskop 27 / 29
104 Aktuelle Forschung: Kombination mit Superlinsen Entwicklung eines völlig neuartigen (Infrarot-) Mikroskopieverfahrens (MPI für Biochemie in Martinsried und Universität von Texas, USA) Möglichkeit lebende Zellen zu untersuchen Blick in Tiefe ı : Qualitätskontrolle und Charakterisierung von Halbleiterchips Überwindung bisheriger Auösungsgrenzen durch Kombination einer Superlinse mit Nahfeldmikroskop Nahfeld von Objekten unterhalb der Oberäche wird in Umgebung der Nahfeldsonde transportiert 27 / 29
105 Aktuelle Forschung: Kombination mit Superlinsen Abbildung: 1 Bild eines Goldlms aufgenommen mit: A) REM B) Kombination Superlinse & Infrarot-Nahfeld-Mikroskop mit passender Wellenlänge zur Entwicklung der Superlinseneigenschaften C) Kombination Superlinse & Infrarot-Nahfeld-Mikroskop ohne passende Wellenlänge für Superlinseneigenschaften / 29
106 Quellen Hecht, B., Sick B. (2000), Scanning near-eld optical microscopy with aperture probes: Fundamentals and applications, The Journal of chemical physics, 112 Haneder Stephan (2004): SNOM-scanning near eld optical microscope, Seminarvortrag, Universität Regensburg Frey Heinrich Gotthard (2004): Eine hochauösende optische Nahfeld-Sonde für Fluoreszenzmessungen an biologischen Proben, Dissertation an der TU München, MPI für Biochemie Zenobi, R., Deckert, V. (2000): Optische Nahfeldmikroskopie und -spektroskopie als Werkzeug in der chemischen Analytik, Angew. Chem. 2000, 112, Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim http: // optical_microscope http: // / 29
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