Nanoponteiras em microscopia ótica de campo próximo

• Autor(a) principal: Regalin, Wesley Gazziero
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/206654
• topic: Otica; Ondas eletromagnéticas; Plasmons

A composição de toda matéria é uma das questões mais antigas que o homem tenta solucionar. Inicialmente, avanços neste problema foram obtidos com a invenção do microscópio óptico. Porém, a resolução deste está limitada pelo princípio de Abbe. Torna-se então necessária a utilização de outras faixas do espectro de radiação, que não a luz visível, para sondar a composição e a forma da matéria. Uma alternativa é o uso de elétrons, cujo comprimento de onda depende da velocidade dos mesmos Sendo assim, se acelerados por um potencial suficientemente elevado, elétrons, através do microscópio eletrônico de transmissão, ou do microscópio eletrônico de varredura, podem fornecer um mapeamento de estruturas nanométricas e até de grupamentos de átomos. Há porém um empecilho: ao utilizar-se outras faixas do espectro que não o visível, perde-se a análise das propriedades ópticas do material a ser estudado. Para tentar recuperar esta análise, bem como romper o limite de Abbe, Synge, em 1928, propõe a utilização do fenômeno de campo próximo para a localização de um objeto. Devido à impossibilidades experimentais, a técnica é desenvolvida apenas em 1972 por E. A. Ash e seu grupo. Com isto, um novo universo surge: técnicas de varredura com nanoponteiras, que permitem uma série de análises possíveis do material. Dentre as possíveis técnicas, uma em particular utiliza o fenômeno de campo próximo relacionado à dimensão da ponta de prova: a microscopia óptica de campo próximo. Para o entendimento do processo acima, é necessário o entendimento do conceito de campos e ondas evanescentes. Este conceito por si só, explica e descreve a utilização de nanoponteiras de fibra óptica na aplicação da técnica. Na utilização de nanoponteiras metálicas, é necessário o entendimento de plásmons de superfície, que são quase-partículas que surgem do acoplamento de uma ondas eletromagnéticas na superfície de um metal. Contudo, devido às relações de dispersão dos plásmons de superfície, bem como os possíveis valores para o momento da luz incidente, notase que, pela conservação de momento, não é possível a direta excitação luz-plásmons. A partir deste fato, torna-se necessária a utilização de métodos para que haja esta excitação, dentre os principais: uso de uma grade de difração e a configuração do prisma de Kretschman. Com isto, é possível fazer com que plásmons de superfície se propaguem para uma região da nanoponteira cujo comprimento seja menor que o comprimento de onda do plásmon, formando o plásmon de superfície localizado, que se propaga como uma onda evanescente e é aplicável na microscopia de campo próximo. No presente trabalho, estuda-se os fenômenos associados a esta técnica que, como resultado, rompe o limite de Abbe e consegue resoluções da ordem de um vigésimo do comprimento de onda da luz visível utilizada.