La spettroscopia Raman è ampiamente utilizzata nelle scienze analitiche per identificare le molecole tramite la loro impronta digitale strutturale. Nel contesto biologico la risposta Raman fornisce un prezioso contrasto specifico privo di etichette che consente di distinguere diversi contenuti cellulari e tissutali. Sfortunatamente, la dispersione Raman spontanea è molto debole, oltre dieci ordini di grandezza più debole della fluorescenza. Non sorprende, la microscopia a fluorescenza è spesso la scelta preferita per applicazioni come l'imaging di cellule vive. Per fortuna, Il Raman può essere notevolmente potenziato su superfici metalliche o in nanogap metallici e questa diffusione Raman potenziata in superficie (SERS) può persino superare la risposta di fluorescenza. Le sonde SERS nanometriche sono quindi candidati promettenti per applicazioni di rilevamento biologico, preservando la specificità molecolare intrinseca. Ancora, l'efficacia delle sonde SERS dipende in modo critico dalla dimensione delle particelle, stabilità e luminosità, e, finora, L'imaging basato su sonda SERS viene applicato raramente.

Ora i ricercatori ICFO Matz Liebel e Nicolas Pazos-Perez, lavorando nei gruppi dei professori ICREA Niek van Hulst (ICFO) e Ramon Alvarez-Puebla (Univ. Rovira i Virgili) hanno presentato la "microscopia Raman olografica". Primo, hanno sintetizzato superammassi plasmonici da piccoli blocchi di nanoparticelle, generare campi elettrici molto forti in un cluster di dimensioni limitate. Queste nanosonde SERS estremamente luminose richiedono un'esposizione alla luce di illuminazione molto bassa nel vicino infrarosso, riducendo così al minimo il potenziale foto-danno delle cellule vive, e consentire l'imaging Raman ad ampio campo. Secondo, hanno sfruttato le luminose sonde SERS per realizzare immagini olografiche 3D, utilizzando lo schema per la microscopia olografica incoerente sviluppato da Liebel e dal team in uno studio in Progressi scientifici . Sorprendentemente, lo scattering Raman incoerente è fatto per "auto-interferire" per ottenere l'olografia Raman per la prima volta.

Liebel e Pazos-Perez hanno dimostrato la spettroscopia Raman in trasformata di Fourier delle immagini Raman ad ampio campo e sono stati in grado di localizzare singole particelle SERS in volumi 3D da un singolo scatto. Gli autori hanno quindi utilizzato queste capacità per identificare e tracciare singole nanoparticelle SERS all'interno di cellule viventi in tre dimensioni.

I risultati, pubblicato in Nanotecnologia della natura rappresentano un passo importante verso la mappatura della concentrazione tridimensionale single-shot multiplexata in molti scenari diversi, comprese l'interrogazione di cellule e tessuti vivi e possibilmente applicazioni anticontraffazione.