L'imaging chimico delle superfici è fondamentale per comprendere le relazioni tra struttura, proprietà chimiche e funzionali in discipline che vanno dalla chimica, scienze materiali e biologiche. I metodi convenzionali di analisi chimica sono in genere limitati da limitazioni di bassa sensibilità, risoluzione spaziale su microscala, etichettatura estranea, vuoto spinto e distruzione dei campioni in esame.

Scienziati dell'NPL e dell'Università di Utrecht hanno dimostrato la capacità di una nuova tecnica analitica chiamata spettroscopia Raman potenziata dalla punta (TERS), che supera i limiti dei metodi analitici convenzionali e fornisce imaging chimico senza etichetta e non distruttivo su scala nanometrica, sia in aria che in ambienti liquidi. Affinché questa tecnica possa essere utilizzata più ampiamente, è stato necessario superare diverse sfide pratiche e sviluppare un solido processo per consentire risultati riproducibili e conclusivi. Ciò è stato realizzato nel corso di diversi anni e ora gli scienziati possono utilizzare con successo TERS per caratterizzare i nanotubi di carbonio a parete singola, film sottili di polimeri, monostrati autoassemblati di molecole organiche, difetti strutturali su scala nanometrica nel grafene a strato singolo, reazioni in sistemi catalitici eterogenei e piccole molecole in cellule biologiche.

Con una metodologia affidabile in atto, TERS ha ora anche il potenziale per essere utilizzato in nuove aree applicative, in particolare quelli che richiedono l'imaging di superfici in liquido che non è stato possibile fino a poco tempo fa. Poiché TERS fornisce informazioni fondamentali sul comportamento chimico dei materiali, questa comprensione consentirà di sviluppare nuovi prodotti a un ritmo più rapido, in una varietà di aree tecnologiche per un valore di miliardi di dollari.

Dott. Naresh Kumar, ricercatore presso NPL e autore principale, ha dichiarato:"Negli ultimi due decenni, TERS è emerso come uno strumento potente e affidabile per la caratterizzazione chimica della superficie su scala nanometrica, combinando l'elevata sensibilità chimica della spettroscopia Raman con superficie potenziata (SERS) e la risoluzione spaziale su scala nanometrica della microscopia a sonda a scansione (SPM).

La pubblicazione di questo protocollo consentirà l'ulteriore accelerazione della ricerca TERS in tutto il mondo, e aiutare i ricercatori a ottenere dati analitici robusti su un'ampia varietà di materiali funzionali".

Prof. Bert Weckhuysen, professore di chimica inorganica e catalisi presso l'Università di Utrecht ha detto, "Misurare gli eventi catalitici su scala nanometrica è molto impegnativo. Ciò è necessario per sviluppare materiali catalitici nuovi o molto migliorati per accelerare i processi chimici, favorendo così la transizione verso una società più sostenibile. TERS è una delle tecniche promettenti e i protocolli di misurazione riportati in questo articolo aiuteranno gli scienziati a scoprire le complessità dei processi catalitici".