Microscopio óptico de barrido de campo cercano
La microscopía óptica de barrido de campo cercano ( NSOM ) o la microscopía óptica de campo cercano de barrido ( SNOM ) es una técnica de microscopía para la investigación de nanoestructuras que rompe el límite de resolución de campo lejano al explotar las propiedades de las ondas evanescentes . En SNOM, la luz del láser de excitación se enfoca a través de una apertura con un diámetro menor que la longitud de onda de excitación, lo que da como resultado un campo evanescente (o campo cercano) en el lado más alejado de la apertura. [3]Cuando la muestra se escanea a una pequeña distancia por debajo de la apertura, la resolución óptica de la luz transmitida o reflejada está limitada solo por el diámetro de la apertura. En particular, se ha demostrado una resolución lateral de 6 nm [4] y una resolución vertical de 2-5 nm. [5] [6]
Al igual que en la microscopía óptica, el mecanismo de contraste se puede adaptar fácilmente para estudiar diferentes propiedades, como el índice de refracción , la estructura química y el estrés local. Las propiedades dinámicas también se pueden estudiar a una escala de sub-longitud de onda utilizando esta técnica.
A Edward Hutchinson Synge se le atribuye el mérito de concebir y desarrollar la idea de un instrumento de imágenes que generaría imágenes mediante la excitación y la recolección de difracción en el campo cercano . Su idea original, propuesta en 1928, se basó en el uso de luz intensa casi plana de un arco bajo presión detrás de una película metálica delgada y opaca con un pequeño orificio de aproximadamente 100 nm. El orificio debía permanecer dentro de los 100 nm de la superficie y la información debía recopilarse mediante escaneo punto por punto. Previó que la iluminación y el movimiento del detector serían las mayores dificultades técnicas. [7] [8] John A. O'Keefetambién desarrolló teorías similares en 1956. Pensó que el movimiento del orificio o el detector cuando está tan cerca de la muestra sería el problema más probable que podría impedir la realización de tal instrumento. [9] [10] Fue Ash y Nicholls en el University College de Londres que, en 1972, se rompió por primera vez el abate ‘s límite de difracción utilizando radiación de microondas con una longitud de onda de 3 cm. Una retícula de líneas se resolvió con una resolución de λ 0 /60. [11] Una década más tarde, Dieter Pohl presentó una patente sobre un microscopio óptico de campo cercano , [12] seguido en 1984 por el primer artículo que utilizó radiación visible para escaneo de campo cercano. [13] El microscopio óptico de campo cercano (NFO) involucró una apertura de sub-longitud de onda en el ápice de una punta transparente de punta afilada recubierta de metal, y un mecanismo de retroalimentación para mantener una distancia constante de unos pocos nanómetros entre la muestra y la sonda. Lewis y col. también eran conscientes del potencial de un microscopio NFO en este momento. [14] Informaron los primeros resultados en 1986 que confirman la superresolución. [15] [16] En ambos experimentos, detalles a continuación 50 nm (aproximadamente λ 0 /10) de tamaño podía ser reconocido.
Según la teoría de la formación de imágenes de Abbe, desarrollada en 1873, la capacidad de resolución de un componente óptico está limitada en última instancia por la dispersión de cada punto de la imagen debido a la difracción. A menos que la apertura del componente óptico sea lo suficientemente grande para recoger toda la luz difractada, los aspectos más finos de la imagen no corresponderán exactamente al objeto. Por tanto, la resolución mínima (d) del componente óptico está limitada por su tamaño de apertura y expresada por el criterio de Rayleigh :
Aquí, λ 0 es la longitud de onda en el vacío; NA es la apertura numérica para el componente óptico (máximo 1.3–1.4 para objetivos modernos con un factor de aumento muy alto). Por lo tanto, el límite de resolución es generalmente alrededor de λ 0 /2 para la microscopía óptica convencional. [17]
