Sarfus - Sarfus
Sarfus è una tecnica di imaging quantitativa ottica basata sull'associazione di:
- un microscopio ottico verticale o invertito in configurazione a polarizzazione incrociata e
- specifiche piastre di supporto - chiamate surf - su cui viene depositato il campione da osservare.
La visualizzazione Sarfus si basa sul perfetto controllo delle proprietà di riflessione della luce polarizzata su una superficie, che porta ad un aumento della sensibilità assiale del microscopio ottico di un fattore di circa 100 senza ridurre la sua risoluzione laterale. Pertanto, questa nuova tecnica aumenta la sensibilità del microscopio ottico standard al punto che diventa possibile visualizzare direttamente film sottili (fino a 0,3 micrometri) e nano-oggetti isolati in tempo reale, sia nell'aria che nell'acqua.
I principi
Un recente studio sulla coerenza della luce polarizzata ha portato allo sviluppo di nuovi supporti - i surf - aventi proprietà di amplificazione del contrasto per microscopia ottica standard in modalità cross polarizers. Costituiti da strati ottici su un substrato opaco o trasparente, questi supporti non modificano la polarizzazione della luce dopo la riflessione anche se l'apertura numerica della sorgente incidente è importante. Questa proprietà viene modificata quando un campione è presente su un surf, una componente di luce non nulla viene quindi rilevata dopo che l'analizzatore ha reso visibile il campione.
Le prestazioni di questi supporti sono stimate dalla misura del contrasto (C) del campione definito da: C = (I 1 -I 0 ) / (I 0 + I 1 ) dove I 0 e I 1 rappresentano le intensità riflesse da il nudo surf e dal campione analizzato sul surf, rispettivamente. Per uno spessore di pellicola di un nanometro, le onde mostrano un contrasto 200 volte superiore a quello del wafer di silicio.
Questo aumento di contrasto elevato consente la visualizzazione con microscopio ottico standard di film con spessori fino a 0,3 nm, così come nano-oggetti (fino a 2 nm di diametro) e questo, senza alcun tipo di etichettatura del campione (né fluorescenza, né marker radioattivo) . Di seguito viene fornita un'illustrazione del miglioramento del contrasto con l'osservazione al microscopio ottico tra polarizzatori incrociati di una struttura di Langmuir-Blodgett su un wafer di silicio e su una spuma.
Oltre alla visualizzazione, recenti sviluppi hanno permesso di accedere alla misura dello spessore del campione analizzato. Viene effettuata una corrispondenza colorimetrica tra uno standard di calibrazione costituito da nano-passi e il campione analizzato. Infatti, a causa dell'interferenza ottica, esiste una correlazione tra i parametri RGB (rosso, verde, blu) del campione e il suo spessore ottico. Ciò porta alla rappresentazione 3D dei campioni analizzati, alla misurazione delle sezioni del profilo, alla rugosità e ad altre misurazioni topologiche.
Setup sperimentale
L'impostazione sperimentale è semplice: il campione da caratterizzare viene depositato mediante tecniche di deposito usuali come dip-coating, spin-coating, pipetta di deposito, evaporazione ... su una superficie invece del tradizionale vetrino da microscopio. Il supporto viene quindi posizionato sul tavolino del microscopio.
Sinergia con l'attrezzatura esistente
La tecnica sarfus può essere integrata nelle apparecchiature di analisi esistenti ( microscopio a forza atomica (AFM), spettroscopia Raman , ecc.) Per aggiungere nuove funzionalità, come immagine ottica, misurazione dello spessore, studio cinetico e anche per la pre-localizzazione del campione per risparmiare tempo e materiali di consumo (punte AFM, ecc.).
Applicazioni
Scienze di vita
- Film biologici
- Biochip
- Fosfolipidi
- Litografia morbida
- Adesione cellulare
Film sottili e trattamenti superficiali
- Film di polimeri
- Film di Langmuir-Blodgett
- Cristalli liquidi
- Trattamento al plasma
- Monostrati autoassemblati
Nanomateriali
- Nanotubi di carbonio
- Nanoparticelle
- Nanowires
- Grafene
- Molecole di DNA
Vantaggi
La microscopia ottica presenta diversi vantaggi rispetto alle usuali tecniche di nanocaratterizzazione. È facile da usare e visualizza direttamente il campione. L'analisi in tempo reale consente studi cinetici (cristallizzazione in tempo reale, deumidificazione, ecc.). L'ampia scelta di ingrandimenti (da 2,5 a 100x) consente campi visivi da diversi mm 2 a poche decine di µm 2 . Le osservazioni possono essere eseguite in atmosfera e temperatura controllate.