Desenvolvimento e estudo de sondas para microscopia óptica de campo próximo

• Autor(a) principal: Thiago de Lourenco e Vasconcelos
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-A9CQG8
• topic: FÍSICA; Sondas (Instrumentos eletronicos); Microscopia óptica de campo próximo; Física

Esta tese de doutoramento apresenta a aplicação de técnicas de microscopia eletrônica no estudo e desenvolvimento de sondas de microscopia óptica de campo próximo (SNOM). São demonstrados dois diferentes métodos para fabricação de sondas para SNOM: o métodode desbaste eletroquímico de fio de ouro, e a fabricação de pirâmides metálicas através da técnica de litografia por feixe de íons focalizado (FIB). Através de imagens de microscopia eletrônica (TEM e SEM) e análises por técnicas correlatas (XEDS e EBSD), melhoramos a eficiência do processo de fabricação das pirâmides e observamos defeitos superficiais nas pontas sólidas de ouro provocados por fronteiras de grãos que apresentam distância do ápice compatível com o necessário para a geração do efeito de ressonância de plasmon de superfície localizado (LSPR). Empregando a técnica de espectroscopia de perda de energia de elétron (EELS) em um microscópio eletrônico de transmissão em modo varredura (STEM), observamos absorções localizadas nas laterais das pontas em energias menores que 2.3 eV, cujos valores dependem da distância entre o ponto de análisee o ápice da sonda. Nossos resultados proporcionam evidências experimentais de que essa absorção tem origem no efeito de interferência com plasmons-polaritons de superfície (SPP) refletidos no ápice da ponta. Com base nessas evidências, desenvolvemos uma rotareprodutível para gerar e sintonizar a LSPR em sondas de SNOM. O método é baseado na realização de um desbaste único e superficial feito por FIB, perpendicular ao eixo principal da ponta e próximo ao seu ápice. Novamente empregando a técnica de EELS, mostramos que ao alterar a distância entre o desbaste e o ápice, a ressonância pode sersintonizada em uma faixa de energia específica. Geramos com isso uma simples expressão empírica que indica a posição de desbaste adequada para um determinado valor de energia de transição em processos de absorção óptica. Por fim, aplicamos as pontas deouro modificadas em experimentos de espectroscopia Raman de campo-próximo (TERS) nos quais foram observadas melhoras significativas no aumento de sinal gerado por sondas possuindo ranhuras em posição apropriada.