'Omdenken' geeft beter zicht op het molecuul
Spectroscopie zonder verstoringen
21 december 2011
Met optische technieken kun je tot ín een molecuul kijken, maar weet je
dan ook echt wat je ziet? Zijn de beelden niet lastig te interpreteren
door bijvoorbeeld interferentie van het licht? Onderzoekers van het
MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente weten,
dankzij een `omgekeerde' benadering van spectroscopie, hinderlijke
achtergrondsignalen weg te werken en een schoon beeld te krijgen. De
onderzoekers presenteren hun bevindingen in Physical Review Letters.
Niet het laserlicht als uitgangspunt nemen, maar juist beginnen vanuit
het molecúúl dat je bestudeert: deze radicale 'omkering' leidt nu tot
een relatief eenvoudige aanpassing van de bestaande CARS-spectroscopie
en tot betere beelden. CARS is nu al een krachtige techniek om,
gebruikmakend van lasers, moleculen in beeld te brengen voor
bijvoorbeeld analyse van voedsel of medische beeldvorming. Voordeel is
onder meer dat geen fluorescerende labels nodig zijn om de moleculen
zichtbaar te maken. Maar de interpretatie van de beelden is complex,
door het aanwezige achtergrondsignaal. Dankzij de nieuwe benadering
verdwijnt dit signaal geheel, en blijft het 'echte' beeld over. Dat
levert meer informatie op dan tot nog toe mogelijk was, zoals de
precieze concentratie. Kort gezegd: de handtekening van het molecuul is
beter te vinden.
press-release_mayo_images_large
Mayonaise, in beeld gebracht met CARS (links) en de nieuwe techniek VMI
(rechts). De intensiteit langs de witte lijn is in de onderste figuur
weergegeven. Met VMI verdwijnt het achtergrondsignaal en resteert de
echte intensiteit.
Energie
De uitweg uit de complexiteit ligt besloten in de aanbeveling 'Look at
the molecule!' van prof. Shaul Mukamel (University of California). Dus:
begin nu eens niet bij de interactie van het licht met het molecuul,
want dan wordt het erg complex, of zelfs onmogelijk, om 'terug te
rekenen' naar het echte beeld. Begin, in plaats daarvan, met de
energieniveaus binnenin het molecuul. Tot nu toe leidde deze
aanbeveling van Mukamel, die ook meewerkte aan deze publicatie, vooral
tot nieuwe theorievorming. De UT-onderzoekers hebben de theorie nu
vertaald naar de nieuwe techniek van vibrational molecular
interferometry, die de toepassingsmogelijkheden van onder meer CARS
flink zal doen toenemen.
Het onderzoek is uitgevoerd in de Optical Sciences groep van prof
Jennifer Herek. De groep maakt deel uit van het MESA+ Instituut voor
Nanotechnologie van de UT. Het onderzoek is deels gefinancierd door de
stichting FOM, deels vanuit de VICI-subsidie die Jennifer Herek eerder
heeft ontvangen van NWO.
De publicatie 'Background-free nonlinear microspectroscopy with
vibrational molecular interferometry' door Erik Garbacik, Jeroen
Korterik, Cees Otto, Shaul Mukamel, Jennifer Herek en Herman Offerhaus,
is op 16 december online gepubliceerd door Physical Review Letters.
Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen, tel (053)4894244 of
0612185692
Universiteit Twente