Sarfus - Sarfus

3D-Sarfus-Bild eines DNA- Biochips .

Sarfus ist eine optische quantitative Bildgebungstechnik, die auf der Assoziation von:

  • ein aufrechtes oder invertiertes optisches Mikroskop in gekreuzter Polarisationskonfiguration und
  • spezifische Trägerplatten - sogenannte Surfs - auf denen die zu beobachtende Probe abgelegt wird.

Die Sarfus-Visualisierung basiert auf der perfekten Kontrolle der Reflexionseigenschaften von polarisiertem Licht auf einer Oberfläche, was zu einer Erhöhung der axialen Empfindlichkeit des optischen Mikroskops um den Faktor 100 führt, ohne dessen laterale Auflösung zu verringern. Somit erhöht diese neue Technik die Empfindlichkeit eines optischen Standardmikroskops bis zu einem Punkt, an dem es möglich ist, dünne Filme (bis zu 0,3 Mikrometer) und isolierte Nanoobjekte in Echtzeit direkt zu visualisieren, sei es in Luft oder in Wasser.

Prinzipien

Beobachtung mit einem optischen Standardmikroskop zwischen Kreuzpolarisatoren von Langmuir-Blodgett- Schichten (Doppelschichtdicke: 5,4 nm) auf einem Siliziumwafer und auf einer Brandung
Lichtpolarisation nach Reflexion auf einer Brandung (0) und auf einer nanoskaligen Probe auf einer Brandung (1).

Eine kürzlich durchgeführte Studie zur Kohärenz von polarisiertem Licht führt zur Entwicklung neuer Träger - der Surfs - mit Kontrastverstärkungseigenschaften für die optische Standardmikroskopie im Kreuzpolarisatormodus. Diese Träger bestehen aus optischen Schichten auf einem undurchsichtigen oder transparenten Substrat und verändern die Lichtpolarisation nach der Reflexion nicht, selbst wenn die numerische Apertur der einfallenden Quelle wichtig ist. Diese Eigenschaft wird geändert, wenn eine Probe auf einer Brandung vorhanden ist. Anschließend wird eine Nicht-Null-Lichtkomponente erfasst, nachdem der Analysator die Probe sichtbar gemacht hat.

Die Leistungen dieser Träger werden aus der Messung des Kontrasts (C) der Probe geschätzt, definiert durch: C = (I 1 - I 0 ) / (I 0 + I 1 ), wobei I 0 und I 1 die von reflektierten Intensitäten darstellen die bloße Brandung bzw. durch die analysierte Probe auf der Brandung. Bei einer Filmdicke von einem Nanometer zeigen die Oberflächen einen 200-mal höheren Kontrast als auf einem Siliziumwafer.

Diese hohe Kontraststeigerung ermöglicht die Visualisierung von Filmen mit einer Dicke von bis zu 0,3 nm sowie von Nanoobjekten (bis zu 2 nm Durchmesser) mit einem optischen Standardmikroskop ohne jegliche Probenmarkierung (weder Fluoreszenz noch radioaktiver Marker). . Eine Darstellung der Kontrastverstärkung wird nachfolgend mit der Beobachtung in der optischen Mikroskopie zwischen Kreuzpolarisatoren einer Langmuir-Blodgett- Struktur auf einem Siliziumwafer und auf einer Brandung gegeben.

Zusätzlich zur Visualisierung haben die jüngsten Entwicklungen den Zugang zur Dickenmessung der analysierten Probe ermöglicht. Eine kolorimetrische Entsprechung wird zwischen einem Kalibrierungsstandard aus Nanostufen und der analysierten Probe durchgeführt. In der Tat besteht aufgrund optischer Interferenz eine Korrelation zwischen den RGB-Parametern (rot, grün, blau) der Probe und ihrer optischen Dicke. Dies führt zur 3D-Darstellung der analysierten Proben, zur Messung von Profilschnitten, zur Rauheit und zu anderen topologischen Messungen.

Versuchsaufbau

Der Versuchsaufbau ist einfach: Die zu charakterisierende Probe wird durch übliche Abscheidungstechniken wie Tauchbeschichtung, Schleuderbeschichtung, Abscheidungspipette, Verdampfung… auf einer Brandung anstelle des herkömmlichen Objektträgers abgeschieden. Der Träger wird dann auf den Mikroskoptisch gelegt.

Synergie mit vorhandenen Geräten

Die Sarfus-Technik kann in vorhandene Analysegeräte ( Rasterkraftmikroskop (AFM), Raman-Spektroskopie usw.) integriert werden, um neue Funktionen wie optisches Bild, Dickenmessung, kinetische Untersuchung sowie Zeitvorlokalisierung der Probe hinzuzufügen und Verbrauchsmaterialien (AFM-Tipps usw.).

Anwendungen

Sarfus-Bilder von Nanostrukturen: 1. Mikrostruktur des Copolymerfilms (73 nm), 2. Kohlenstoffnanoröhrenbündel, 3. Lipidvesikel in wässrigen Lösungen, 4. Nanostrukturierung von Goldpunkten (50 nm 3 ).

Biowissenschaften

Dünnschichten und Oberflächenbehandlung

Nanomaterialien

Vorteile

Die optische Mikroskopie hat gegenüber den üblichen Techniken der Nanocharakterisierung mehrere Vorteile. Es ist einfach zu bedienen und visualisiert die Probe direkt. Die Analyse in Echtzeit ermöglicht kinetische Untersuchungen (Kristallisation in Echtzeit, Entnetzung usw.). Die breite Auswahl an Vergrößerungen (2,5 bis 100x) ermöglicht Sichtfelder von mehreren mm 2 bis zu einigen zehn µm 2 . Beobachtungen können in kontrollierter Atmosphäre und Temperatur durchgeführt werden.

Verweise

Externe Links