Определение размеров наночастиц с помощью оптического сканирующего микроскопа ближнего поля. Московский физико-технический институт (государственный университет). МФТИ (ГУ)

П.Н. Саатов, Витухновский А.Г

Физический институт им. Лебедева РАН

Предел разрешения в классической оптике определяется согласно критерию Аббе [1] длинной волны излучения и расстоянием между исследуемым объектом и объективом. Для того, чтобы преодолеть этот предел, необходимо приблизить объектив к образцу на расстояние, меньшее длины волны. До 80-х годов 20-го столетия это было невозможно.

После создания туннельного электронного микроскопа стало технически возможным приблизить и удержать объектив над образцом на расстоянии, меньшем длины волны. Таким образом, в оптической микроскопии возникло новое направление – NSOM микроскопия [2,3] (near-field scanning optical microscopy).

В данной работе исследована поверхность тонких пленок образцов раствора наночастиц активного биологического препарата ПДЕ. Для удобства исследования исходный раствор разводили в дистиллированной воде в соотношении 1:10, 1:100, 1:1000, 1:10 000, предполагая получить образцы, в которых частицы располагаются друг от друга на расстояниях, превышающих их размеры. Капля каждого раствора наносилась на предметное стекло размером 5х5 мм и высушивалась. Исходный препарат и раствор с разведением 1:10 образовывали видимую глазом пленку.

Об этом же свидетельствует и то, что время высыхания у них было заметно больше, чем у образцов с большим разведением. Пример изображений поверхности тонкой пленки образца приведен на рис.1. На изображениях образца с разведением 1:10 000 не было выявлено никаких особых структурных образований. Это объясняется тем, что частицы находятся друг от друга на расстояниях, превышающих область сканирования. Наиболее информативные оказались изображения, полученные от образцов с разведением 1:100 – частицы располагались друг от друга на расстояниях, не превышающих свои размеры. На основе полученных изображений была построена гистограмма распределения числа частиц по размерам (рис. 2). Из гистограммы видно, что в растворе активного препарата ПДЕ в основном находятся частицы размеров 90 нм (бόльшая доля частиц) и 40-50 нм (меньшая доля частиц).

Вывод. Данный метод можно использовать для анализа топографических особенностей поверхности тонких пленок и оптических свойств наночастиц с разрешением порядка λ/20.

Вывод. Данный метод можно использовать для анализа топографических особенностей поверхности тонких пленок и оптических свойств наночастиц с разрешением порядка ?/20.

Литература

E. Abbe. Beitr?ge zur theorie des mikroskops und mikroskopichen wahrnehmung. Archiv f. Mikroskop. Anat., 9:413, 1873.
D.W. Pohl, W. Denk and M. Lanz. Optical stethoscopy: Image recording with resolution ? /20. Appl. Phys. Lett., 44:651, 1984.
A. Harootunian, E.Betzig, M. Isaacson and A. Lewis. Superresolution fluorescence near-field scanning optical microscopy. Appl. Phys. Lett. A, 59:89-101. 1994.