Een multimodale benadering voor tijdopgeloste spectroscopie met een hoge ruimtelijke resolutie

Tot op heden zijn methoden ontwikkeld om de atomaire structuur of de mesostructuur (nanoschaalstructuur) van de materialen te onderzoeken: elektronen scanning microscopie, atomaire kracht microscopie, nabij-veld scanning microscopie, röntgenmicroscopie, fluorescentiemicroscopie. Maar deze methoden zijn niet zonder nadelen en veel van hen hebben geen tijdresolutiemogelijkheden. In dit werk richten we onze aandacht op het combineren van optische microscopie met tijdopgeloste technieken, om zowel ruimtelijke resolutie als tijdresolutie te hebben, wat handig is om de dynamiek in heterogene monsters te volgen. In tijdopgeloste ultrasnelle spectroscopie wordt de reactie geïnitieerd door een femtoseconde laserpomp. Door de aankomsttijd van een sondepuls te verschuiven ten opzichte van de pomppuls, is het mogelijk om de veranderingen in bemonsteringseigenschappen (bijv. Absorptie, reflectie, fluorescentie, enz.) Gestimuleerd door de pomp te volgen, met een tijdresolutie van de orde van de duur van de laserpulsen. Om dit samen te voegen met een microscoop, zullen we een uniek schema maken met behulp van ultrasnelle fiberlasers om de tijdafhankelijke experimenten te implementeren met behulp van de asynchrone optische bemonstering (ASOPS). In dit schema zijn twee ultrasnelle lasers die de pomp en de sondepulsen leveren samen vergrendeld met een instelbaar herhalingsfrequentieverschil. Deze methode maakt een mechanische vertragingslijn overbodig en maakt scannen met hoge snelheid over meerdere nanoseconden vertraging mogelijk zonder bewegende delen. Omdat deze microscopie / nanoscopietechnieken nieuwe vereisten met zich meebrengen, zullen nieuwe schema's worden geïmplementeerd om de standaard pomp- en sondetechnieken aan de microscopische omgeving aan te passen, b.v. de scanstrategieën om een in de tijd opgelost spectrum te verkrijgen bij elke pixel van een afbeelding van het monster. Om de pomp-sonde-techniek te valideren, zal de voorbijgaande dynamiek van dunne films (bijv. Grafeenlagen) worden nagestreefd, met bijzondere aandacht voor de metingen van oppervlakte-inhomogeniteiten. Het is bekend dat een optisch microscoopobjectief functies die kleiner zijn dan 250 - 300 nm bij witte verlichting niet kan oplossen. Zoals in de literatuur wordt beschreven, is het met behulp van diëlektrische microbolletjes als aanvullende optische elementen mogelijk om de resolutie van een microscoop te verbeteren en het licht te focusseren in subgolflengtebundels die kunnen werken als signaal / contrastversterkers voor elektromagnetische golven die verstrooid worden vanaf of zich dichtbij een oppervlak bevinden. We zullen proberen de microsfeerondersteunde microscopie te gebruiken als signaal / contrastversterkers voor de sondebundel. Als een voorstudie zullen we de microsferen in een Raman-microscoop gebruiken als versterkers van het Raman-signaal. Atomaire krachtmicroscopietechnieken zullen het optische microscopieplatform aanvullen om de mechanische / chemische aspecten van de onderzochte fysica te karakteriseren. Deze techniek zal ons helpen om de topografie van de monsters te karakteriseren. Het zal belangrijk zijn om aandacht te besteden aan de strategieën voor gegevensinterpretatie, ook gezien de gegevensopslag en het beheer die nodig zijn bij experimenten waarbij veel spectroscopische informatie mogelijk beschikbaar is in elke pixel van een afbeelding.