作者：汪阳 博士 鼎信优威
针尖增强拉曼光谱（TERS）是一种强大的工具，可以用于研究组分的化学成分，获取分子信息。然而，TERS受限于固定的激发波长，无法实现空间分辨的共振拉曼散射或者同时识别不同类型的碳纳米管。来自于柏林自由大学（Freie Universität Berlin）的Mueller等人使用波长可调谐的OPO激光器（C-Wave）开发了世界上第一个实际应用的激励波长可调谐TERS（e-TERS）系统，获得了金表面上的碳纳米管薄膜在不同激发波长下的纳米图像。
e-TERS使用的系统如下图所示，由三部分组成：原子力显微镜，拉曼光谱仪和激光激发源。为了实现e-TERS，用波长可调谐C-WAVE激光器（HübnerPhotonics）取代了通常使用的HeNe激光器。由于C-wave激光器可以在可见光（450-650nm）和IR（900-1300nm）范围内提供调谐输出。与许多其他波长可调系统相比，C-Wave的主要优点是激光束的指向稳定性：在改变激发波长之后，激光光斑的位置在针尖上保持恒定。不需要重新调整光束路径。激光器只需要通过20倍物镜稍微重新聚焦，以便在多个波长下进行快速测量。
在传统的TERS设置中，由于只使用单个波长激发，不可能通过在不同的波长下成像识别不同种类的碳纳米管。e-TERS激发波长可以准连续变化，相比于传统的TERS具有巨大的优势。作者使用了532，568,600和633nm作为激发波长，检测了不同的碳纳米管种类，一共识别了9种不同的碳纳米管。这是传统的TERS无法做到的。即使对于重叠的碳纳米管，e-TERS也能够使用不同的激发波长可视化不同碳纳米管的形状和取向。e-TERS提供了识别和成像光学转换的可能性，是分析许多材料的强大工具。通过在大分子上应用e-TERS，可以映射其光学过渡中心和局部电子态。此外，e-TERS还可实现纳米成像，纳米级分辨化学和成分分析以及质量控制，可以检测和成像局部化学相互作用和化学键以及缺陷和应变，这对于检查2D材料非常有用。
碳纳米管的光致发光激发图，电镜图，示意图以及拉曼光谱
不同波长下的碳纳米管纳米图像
不同波长激发下得到的碳纳米管结构
C-WAVE激光器可以在可见光（450-650nm）和IR（900-1300nm）范围内提供连续激光输出，并具有带宽窄，功率稳定性好，25GHz内无跳模，波长改变迅速等特点，适用于表面等离子体激元，全息，共振拉曼，以及纳米光子学等许多应用。
参考文献：
Excitation-Tunable Tip-Enhanced Raman Spectroscopy
Niclas S. Mueller† , Sabrina Juergensen†, Katja Höflich‡ , Stephanie Reich†, and Patryk Kusch*†
† Freie Universität Berlin, 14195 Berlin, Germany
‡ Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, 14019 Berlin, Germany
J. Phys. Chem. C, 2018, 122 (49）
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