A practical toolset for TERS experiments and analysis

Abstract

Este trabalho propõe um conjunto de ferramentas de hardware e software para melhorar a usabilidade de sistemas de espectroscopia Raman aprimorada por ponta (TERS, do inglês Tip Enhanced Raman Spectroscopy). O TERS é capaz de fornecer imagens ópticas com resolução além do limite de difração da luz, além de fornecer informações químicas e estruturais, o que o torna uma técnica de interesse para aplicações em nanociência e nanotecnologia. Especificamente, este trabalho visa desenvolver soluções de hardware e software para melhor compreender a interação da sonda TERS com um campo eletromagnético, fornecendo informações sobre: métodos de alinhamento óptico de sonda, otimização dos parâmetros construtivos da sonda e super-resolução. Além do desenvolvimento dos instrumentos necessários, esta tarefa também compreende o estudo da interação da sonda TERS com a luz via simulações do Método dos Elementos Finitos, além de experimentos de TERS com grafeno sob uma série de condições ambientais que afetam o campo eletromagnético local de forma controlada. Além disso, o trabalho também compreende a utilização de técnicas de análise de dados, especificamente Decomposição Espectral (Spectral Unmixing) e Análise de Componentes Principais (PCA, do inglês Principal Component Analysis), com o objetivo de extrair informações de imagens hiperespectrais de forma eficiente e não supervisionada via redução de dimensionalidade.