"La risposta alla forza fotoindotta segue la parte reale piuttosto che quella immaginaria della funzione dielettrica del quarzo." Dice il dottor Li. "Abbiamo immediatamente discusso con il teorico Dr. Junghoon Jahng per analizzare i risultati sperimentali e abbiamo concordato che è l'esclusivo polaritone fonico superficiale del quarzo che migliora estremamente la forza del dipolo fotoindotto."

Un articolo che descrive questi risultati è stato pubblicato sulla rivista National Science Review .

Per verificare questo risultato, il team ha confrontato la risposta spettrale del quarzo utilizzando la risonanza fototermica indotta (PTIR) e la microscopia a forza fotoindotta (PiFM), dimostrando che la forza dipolo fotoindotta (PiDF) domina le forze termiche fotoindotte (PiTF) del quarzo. Poiché PiDF mostra una relazione più pronunciata con la distanza punta-quarzo (~z ⁻⁴ ) rispetto al PiTF ( ~z ⁻³ ), il dottor Li ha proposto un approccio generale per l'imaging con contrasto nano-IR di campioni ultrasottili caricati su quarzo.

Si prevede che il campione ultrasottile, caratterizzato da una parte reale positiva della permettività (oscillatore debole), manifesti deboli PiTF e PiDF vicino alla sua risonanza infrarossa (IR). Tuttavia, è previsto un cambiamento significativo del PiDF vicino alla risonanza del campo vicino indotta dalla punta del substrato di quarzo.

Queste distinzioni spettrali contribuiscono ai contrasti nell'imaging nano-IR. In particolare, la risposta PiDF sul quarzo mostra una variazione del segnale più cospicua rispetto allo spessore del campione rispetto al PiTF del campione. Per i campioni ultrasottili, l'imaging PiDF su quarzo presenta un contrasto opposto con una sensibilità migliorata rispetto all'imaging con contrasto nano-IR con il PiTF del campione.

Il team ha utilizzato un cuneo di polidimetilsilossano (PDMS) preparato su un substrato di quarzo per dimostrare l'imaging con contrasto nano-IR potenziato dal substrato. I risultati forniscono una chiara prova che il PiDF può essere utilizzato per l'imaging nano-IR sensibile di campioni ultrasottili con geometria a nanocavità con contrasto e sensibilità migliorati.

I ricercatori hanno inoltre applicato il metodo di imaging nano-IR per visualizzare sottili strati di struttura organica covalente e difetti del sottosuolo sotto pellicole di copolimero a blocchi. Hanno ipotizzato che selezionando materiali IR adatti che mostrino polaritoni fononici/bande di reststrahlen, gli utenti potrebbero ottenere nanoimaging ad alta risoluzione di specifici cristalli e molecole polimeriche, nonché di biomolecole con frequenze di modalità vibrazionali note.