KR101497208B1 - Raman Spectroscopy System and Scanning Probe Microscopy System With Noble Metal Particle and Polarization Dependence Meaasurement in Nano-Scale - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 나노 입자를 이용하는 탐침 증강 라만 분광 시스템 및 이를 이용하는 현미경과 그 측정 방법을 제공한다. 현미경은 피측정물에 근접하여 배치되며 금속 첨단을 구비한 탐침; 상기 탐침으로 광을 조사하는 광원; 상기 피측정물의 상면 또는 하면에 분산되어 상기 탐침과의 사이에서 상기 광에 의한 전자기장을 증강시키는 금속 나노 입자, 또는 상기 탐침에 근접하여 배치되어 상기 탐침과의 사이에서 전자기장을 증강시키는 보조 탐침; 상기 피측정물로부터 방사되는 신호를 수집하는 집광부; 상기 수집된 신호의 라만 스펙트럼을 검출하는 검출부;를 포함하여 탐침과 나노 입자 사이에 전자기장을 집중하여 라만 분광 신호를 강화하고, 나노 미터급 공간 분해능으로 구현할 수 있다.The present invention provides a probe-enhanced Raman spectroscopy system using metal nanoparticles, a microscope using the same, and a measurement method thereof. The microscope is disposed proximate to the object to be measured and comprises a probe with a metal tip; A light source for irradiating light with the probe; Metal nanoparticles dispersed on an upper surface or a lower surface of the object to be measured to enhance an electromagnetic field caused by the light between the probe and the probe or an auxiliary probe disposed adjacent to the probe and enhancing an electromagnetic field with the probe; A light collecting part for collecting signals emitted from the object to be measured; And a detector for detecting a Raman spectrum of the collected signal, thereby enhancing the Raman spectroscopic signal by focusing the electromagnetic field between the probe and the nanoparticle, and realizing the nanometer scale spatial resolution.
Description
본 발명은 라만 분광 시스템과 주사탐침 현미경 및 금속 나노입자의 효율적인 결합을 통하여 나노 스케일에서 라만 분광의 편광 의존도를 구현하는 것에 관한 것이다. The present invention relates to the realization of polarization dependence of Raman spectroscopy at nanoscale through efficient coupling of Raman spectroscopy system, scanning probe microscope and metal nanoparticles.
라만 분광기는 시스템에서 진동, 회전 및 다른 저-주파 모드를 관찰하는 데 사용되는 분광 기술이다. 이는 보통 가시, 근적외선 영역 또는 근작외선 영역 내의 레이저와 같은 단색광의 라만 산란에 따른다. Raman spectroscopy is a spectroscopic technique used to observe vibration, rotation, and other low-frequency modes in a system. This is usually due to Raman scattering of monochromatic light such as lasers in the visible, near-infrared, or near-ultraviolet region.
빛이 매질을 통과할 때 빛의 일부는 산란되어 진행방향에서 이탈해 다른 방향으로 진행하는 데 산란된 빛은 원래의 에너지를 그대로 유지하면서 산란되는 탄성 과정을 레일리 산란(Rayleigh scattering)이라 하고, 에너지를 잃거나 얻으면서 산란되는 비탄성 과정을 라만 산란(Raman Scattering 또는 inelastic scattering)이라 한다. 분자가 빛을 받았을 때 분자는 여기 상태(excited state)로 들뜨게 되고 이 여기 상태의 분자는 세 가지 방식을 거쳐 다시 바닥 상태로 내려오게 된다. 먼저 입사 광원의 에너지를 모두 방출하면서 바닥 상태로 떨어지게 되면 입사된 광원과 같은 에너지의 빛이 산란되어 방출되는데 이 경우가 상기 레일리 산란이다. 이에 반하여 분자의 진동에너지만큼을 흡수하거나 방출한 후 바닥 상태로 돌아오는 경우를 라만 산란이라고 한다. 이때 진동 상태의 전이가 일어난다. 분자가 진동에너지를 흡수한 후 바닥 상태로 돌아오는 경우를 스토크스(Stokes) 효과라 하고 이때 복사선의 에너지가 분자에 의해 흡수되었으므로 입사된 광원보다 낮은 에너지, 즉 보다 긴 파장의 빛이 산란된다. 반면 분자가 가지고 있던 진동 에너지를 방출하고 바닥상태로 돌아오는 경우를 안티-스토크스(Anti-stokes)효과라고 하고 복사선이 분자로부터 에너지를 얻은 상태이므로 입사된 광원보다 높은 에너지, 즉 짧은 파장의 빛이 산란되어 나온다. 이러한 라만 산란 과정을 통하여 입사된 광원과 물질 간의 에너지 교환이 일어나게 된다. 물질이 흡수 또는 방출하는 에너지는 각 물질을 구성하는 분자 구조와 밀접한 관계가 있고 라만 산란에 따른 산란광은 각 물질에 따라 고유하므로 산란광을 분석하면 물질의 분자구조를 추론할 수 있다. 일반적으로 이와 같은 변화는 빛이 산란 전후 얼마만큼 에너지를 잃거나 얻었는가를 관찰함으로써 측정될 수 있다. 상기 산란 전후의 스펙트럼의 변화를 라만 쉬프트(Raman Shift)라고 한다. 상기 라만 쉬프트는 분자의 진동 주파수에 해당한다. When the light passes through the medium, part of the light is scattered and deviates from the traveling direction and travels in the other direction. The light scattered while maintaining the original energy is called Rayleigh scattering, The inelastic process that loses or gains is called Raman Scattering or inelastic scattering. When a molecule is illuminated, the molecule is excited and excited. The molecules in this excited state go down to the ground again in three ways. First, when all the energy of the incident light source is released to the ground state, energy of the same energy as that of the incident light is scattered and emitted, which is the Rayleigh scattering. On the other hand, the case of absorbing or releasing as much as the vibrational energy of molecules and returning to the ground state is called Raman scattering. At this time, transition of vibration state occurs. When a molecule absorbs vibrational energy and returns to the ground state, it is called a Stokes effect. Since the energy of the radiation is absorbed by the molecules, a lower energy, that is, a longer wavelength of light is scattered. On the other hand, when the molecule emits the vibration energy and returns to the ground state, it is called anti-stokes effect. Since the radiation has energy from the molecule, energy higher than the incident light, that is, This comes out in spawning. Through this Raman scattering process, energy exchange occurs between the incident light source and the material. The energy absorbed or released by a substance is closely related to the molecular structure that constitutes each material. Since the scattered light due to Raman scattering is inherent in each substance, the molecular structure of the substance can be inferred by analyzing the scattered light. In general, this change can be measured by observing how much light has lost or gained energy before and after spawning. The change in the spectrum before and after the scattering is referred to as Raman shift. The Raman shift corresponds to the vibration frequency of the molecule.
이러한 라만(Raman) 분광법은 물질의 고유한 진동 스펙트럼을 측정하여 물질의 고유한 스펙트럼을 찾아냄으로써 각 물질의 정성, 정량 분석을 수행하는 방법이다. 다시 말해서, 라만 산란은 분자의 진동 지문(vibrational fingerprints)을 제공할 수 있는 광자(photons)의 비탄성적인(inelastic) 산란이다.This Raman spectroscopy is a method of qualitative and quantitative analysis of each material by measuring the inherent vibration spectrum of the material and finding the unique spectrum of the material. In other words, Raman scattering is the inelastic scattering of photons that can provide vibrational fingerprints of molecules.
이와 같은 라만 분광법을 AFM과 결합되는 경우 AFM의 탐침과 접촉되는 영역에 한정되어 증폭된 라만 신호가 발생하여 고 분해능의 라만 분광 분석이 가능하다. 이와 같은 방식을 탐침 증강 라만 분광법(TERS, Tip-Enhances Raman Spectroscopy)이라고 한다. 탐침 증강 라만 분광법은 노블 금속(noble-metal) 팁 끝에서 매우 강하게 증가되는 전기장을 이용하여 팁 주변 수십 nm 부분의 라만 스펙트럼을 잡아내는 분광법이다. When the Raman spectroscopic method is combined with the AFM, the amplified Raman signal is generated only in a region in contact with the probe of the AFM, and high resolution Raman spectroscopy analysis is possible. Such a method is called TERS (Tip-Enhanced Raman Spectroscopy). Probe enhancement Raman spectroscopy is a spectroscopic technique that uses a very strongly increasing electric field at the tip of a noble-metal tip to capture the Raman spectrum of a few tens of nm around the tip.
기존의 TERS로 얻을 수 있는 최대 공간 분해능은 10 내지 20nm 정도이다. 그런데, 그래핀 나노 리본 등 새로운 응집 물질 나노 구조에서 여기 과정의 특성을 측정하기 위해서는 기존 TERS의 공간 분해능을 뛰어 넘는 획기적인 라만 측정법 개발이 요구된다.The maximum spatial resolution obtained with the conventional TERS is about 10 to 20 nm. However, in order to measure the characteristics of the excitation process in a new aggregate nanostructure such as graphene nanoribbons, development of an innovative Raman measurement method that exceeds the spatial resolution of the conventional TERS is required.
도 1은 종래의 TERS는 탐침에 의한 근접장(near-field)의 라인을 도시한 그림으로 전자기장이 탐침의 첨단에서 방사 방향으로 나아가기 때문에 증강된 전자기장의 편광 방향이 외부에서 조사된 빛의 편광 방향과 무관하여 라만 산란된 빛의 대칭성을 논할 수 없게 된다. 이러한 이유로 라만 산란의 최대 장점인 대칭성에 따른 라만 선택률을 분석하기 어렵다. 또한, 10nm 이하 공간 분해능을 구현하는 데 한계가 있다. 그 이유는 전기장 표면 증강을 일으키는 탐침의 재현성 안정성이 떨어지는 것도 있지만, 보다 근본적으로는 탐침에서 증강된 전자기장의 분포가 국소화 되지 않는다는 점이다. 그러므로, 기존 TERS 장비는 대칭성에 대한 정보가 결여되어 있을 뿐만 아니라, 수광 구조 때문에 공간 분해능에 한계가 있다.FIG. 1 is a diagram showing a near-field line of a probe according to the prior art. As the electromagnetic field moves in the radial direction from the tip of the probe, the polarization direction of the enhanced electromagnetic field changes in the polarization direction It is impossible to discuss the symmetry of the Raman scattered light. For this reason, it is difficult to analyze Raman selectivity according to symmetry, which is the greatest advantage of Raman scattering. In addition, there is a limit to realizing a spatial resolution of 10 nm or less. The reason is that the reproducibility stability of the probe causing the electric field surface enhancement is poor, but more fundamentally, the distribution of the enhanced electromagnetic field in the probe is not localized. Therefore, existing TERS equipment lacks information on symmetry, but also has limited spatial resolution due to its light receiving structure.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 나노미터급 공간분해능과 라만선택률을 동시에 갖는 나노분해능을 발휘하는 라만 분광 시스템을 제공하는 데 있다.A problem to be solved by the present invention is to provide a Raman spectroscopy system exhibiting nanometer resolution with both nanometer-scale spatial resolution and Raman selectivity.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 피측정물에 근접하여 배치되며 금속 첨단을 구비한 탐침; 및 상기 피측정물의 상면 또는 저면에 분산되는 금속 나노 입자를 포함하는 라만 분광 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a probe comprising: a probe having a metal tip; And metal nanoparticles dispersed on the upper or lower surface of the object to be measured.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 피측정물에 근접하여 배치되며 금속 첨단을 구비한 탐침; 및 금속 첨단을 구비하고 상기 탐침과의 사이에서 전자기장 증강 효과를 보이는 위치에 배치되는 보조 탐침을 포함하는 라만 분광 시스템을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a probe comprising: a probe disposed close to a workpiece and having a metal tip; And an auxiliary probe disposed at a position having a metal tip and showing an electromagnetic field enhancing effect with the probe.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 금속 첨단을 구비하고 피측정물을 스캐닝하는 탐침; 상기 피측정물로 광을 조사하는 광원; 상기 피측정물의 상면 또는 저면에 분산되어 상기 탐침과의 사이에서 상기 광에 의한 전자기장을 증강하는 금속 나노 입자; 상기 피측정물로부터 방사되는 신호를 수집하는 집광부; 및 상기 수집된 신호의 라만 스펙트럼을 검출하는 검출부;를 포함하는 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a probe comprising: a probe having a metal tip and scanning a workpiece; A light source for emitting light to the object to be measured; Metal nanoparticles dispersed on an upper surface or a lower surface of the object to be measured to enhance an electromagnetic field caused by the light with the probe; A light collecting part for collecting signals emitted from the object to be measured; And a detector for detecting a Raman spectrum of the collected signal. The microscope uses a probe-enhanced Raman spectroscope.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 금속 첨단을 구비하고 피측정물을 스캐닝하는 탐침; 상기 피측정물로 광을 조사하는 광원; 금속 첨단을 구비하고 상기 탐침과의 사이에서 상기 광에 의한 전자기장을 증강시키는 보조 탐침; 상기 피측정물로부터 방사되는 신호를 수집하는 집광부; 및 상기 수집된 신호의 라만 스펙트럼을 검출하는 검출부;를 포함하는 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a probe comprising: a probe having a metal tip and scanning a workpiece; A light source for emitting light to the object to be measured; An auxiliary probe having a metal tip and enhancing an electromagnetic field caused by the light with the probe; A light collecting part for collecting signals emitted from the object to be measured; And a detector for detecting a Raman spectrum of the collected signal. The microscope uses a probe-enhanced Raman spectroscope.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경의 측정 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a microscope using the probe-enhanced Raman spectroscopy.
상기 현미경의 측정 방법은, a) 상기 탐침에 광을 조사하여 상기 탐침과 상기 금속 나노 입자 사이에 전자기장을 집중시키는 단계; b) 상기 a)단계에서 집중된 전자기장으로 상기 피측정물을 스캐닝하는 단계; c) 상기 b)단계에서 상기 전자기장에 의해 상기 피측정물로부터 방출되는 신호를 수집하는 단계; d) 상기 c)단계에서 수집된 신호의 라만 스펙트럼을 검출단계; 및 e) 상기 라만 스펙트럼을 분석하는 단계를 포함한다.The method of measuring a microscope comprises the steps of: a) concentrating an electromagnetic field between the probe and the metal nanoparticle by irradiating light to the probe; b) scanning the measured object with the electromagnetic field concentrated in step a); c) collecting signals emitted from the object by the electromagnetic field in step b); d) detecting a Raman spectrum of the signal collected in step c); And e) analyzing the Raman spectrum.
상기 현미경의 측정 방법은 상기 탐침과 상기 금속 나노 입자의 상대적인 위치를 바꾸고 상기 a)단계 내지 상기 e)단계를 수행하여 라만 선택률을 산출할 수 있다.The measurement method of the microscope can calculate the Raman selectivity by changing the relative positions of the probe and the metal nanoparticles and performing the steps a) to e).
본 발명의 또 다른 측면에 따른 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경의 측정 방법은, a) 상기 보조 탐침고의 상기 탐침과의 거리, 위치 또는 상기 피측정물과의 상대적 위치를 조정하는 단계; b) 상기 탐침에 광을 조사하여 상기 탐침과 상기 보조 탐침 사이에 전자기장을 집중시키는 단계; c) 상기 b)단계에서 집중된 전자기장으로 상기 피측정물을 스캐닝하는 단계; d) 상기 c)단계에서 상기 전자기장에 의해 상기 피측정물로부터 방출되는 신호를 수집하는 단계; e) 상기 d)단계에서 수집된 신호의 라만 스펙트럼을 검출단계; 및 f) 상기 라만 스펙트럼을 분석하는 단계를 포함하는 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경의 측정 방법을 제공한다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a microscope using probe-enhanced Raman spectroscopy, comprising the steps of: a) adjusting a distance, a position, or a relative position of the sub- b) concentrating the electromagnetic field between the probe and the auxiliary probe by irradiating the probe with light; c) scanning the measured object with the electromagnetic field concentrated in the step b); d) collecting signals emitted from the object by the electromagnetic field in step c); e) detecting a Raman spectrum of the signal collected in step d); And f) analyzing the Raman spectrum to provide a method of measuring a microscope using a probe-enhanced Raman spectroscope.
한편, 상기 금속 나노 입자는 표면 증강 효과를 보이는 금속 입자로 구성되고, 특히 금, 은, 팔라듐과 같은 귀금속을 포함하고, 크기가 5nm 이상 10 nm 이하의 정육면체, 정팔면체, 십이면체, 또는 정이십면체 형상으로 형성하고, 상기 탐침 또는 보조 탐침의 금속 첨단 또한 표면 증강 효과가 큰 금, 은, 팔라듐과 같은 귀금속으로 형성하는 것이 바람직하다. On the other hand, the metal nanoparticles are composed of metal particles exhibiting a surface strengthening effect, and particularly include noble metals such as gold, silver and palladium, and have a cubic shape, an octahedron, a dodecahedron, And the metal tip of the probe or the auxiliary probe may be formed of a noble metal such as gold, silver, or palladium having a large surface enhancement effect.
또, 상기 탐침에 조사되는 광은 소멸장(evanescent field)을 이용하는 것이 공간 분해능을 향상시키고, 불필요한 신호(noise)를 줄이는데 바람직하다.In addition, the light irradiated to the probe is preferably used for improving the spatial resolution and reducing unnecessary noise by using an evanescent field.
탐침과 노블 금속 나노 입자 또는 보조 탐침 사이에 전자기장을 집중하여 라만 분광 신호를 강화하고, 나노 미터급 공간 분해능을 구현할 수 있으며, 라만 선택률을 산출할 수 있다.By concentrating the electromagnetic field between the probe and the noble metal nanoparticle or the auxiliary probe, the Raman spectroscopic signal can be enhanced, the nanometer spatial resolution can be realized, and the Raman selectivity can be calculated.
도 1 은 종래의 탐침 증강 라만 분광을 나타낸 개략도,
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경을 나타내는 개략도,
도 3 및 4 는 본 발명에 따른 금속 나노 입자를 이용하는 탐침 증강 라만 분광을 나타내는 개략도,
도 5 는 도 4의 라만 분광을 이용하여 그래핀 나노 리본을 측정하는 실시예를 나타낸 개략도,
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 노블 금속 보조 탐침을 이용하는 탐침 증강 라만 분광을 나타내는 개략도,
도 7 및 8 은 본 발명에 따른 노블 금속 보조 탐침을 이용하는 탐침 증강 라만 분광을 나타내는 개략도; 및
도 9 및 10 은 본 발명에 따른 라만 분광 시스템을 이용한 현미경의 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional probe-enhanced Raman spectroscopy,
FIG. 2 is a schematic view showing a microscope using probe-enhanced Raman spectroscopy according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 3 and 4 are schematic views showing probe-enhanced Raman spectroscopy using metal nanoparticles according to the present invention;
FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment of measuring graphene nanoribbons using Raman spectroscopy of FIG. 4,
6 is a schematic diagram illustrating probe-enhanced Raman spectroscopy using a noble metal assist probe in accordance with an embodiment of the present invention;
Figures 7 and 8 are schematic diagrams illustrating probe enhancement Raman spectroscopy using a Noble metal assist probe in accordance with the present invention; And
9 and 10 are flowcharts illustrating a method of measuring a microscope using the Raman spectroscopy system according to the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 명세서의 다양한 실시예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 특정 단계 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이는 단지 어느 특정 단계 등을 다른 단계와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이며, 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다.Although the terms first, second, third, etc. have been used in various embodiments of the present disclosure to describe a particular step or the like, it has only been used to distinguish certain steps, etc. from other steps, And the like.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 '포함하는'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms 'comprises' and / or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other elements, steps, operations and / or components, elements, steps, operations and / .
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 도면들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.Further, the embodiments described herein will be described with reference to the drawings, which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in the shapes that are generated according to the manufacturing process. The regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate specific types of regions of the elements and are not intended to limit the scope of the invention.
도 2 내지 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라만 분광 시스템을 설명하기 위한 개략도이다. 도 2는 나노 금속 입자를 이용하는 라만 분광 현미경의 일 실시예를 나타내는 도면이고, 도 3 및 4는 나노 금속 입자와 피측정물과 탐침의 배치와 이에 따라 증강되는 전자기장을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5 는 그래핀 나노 리본을 피측정물로 하는 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 to 5 are schematic views for explaining a Raman spectroscopy system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing an embodiment of a Raman spectroscopic microscope using nano-metal particles, FIGS. 3 and 4 schematically showing the arrangement of nano metal particles, the object to be measured and the probe, 5 is a view schematically showing an embodiment in which a graphene nanoribbons is used as an object to be measured.
본 발명의 일 실시예에 따른 현미경의 구성을 도 2를 참조하여 설명하기로 한다. 도 2의 현미경은 나노 금속 입자를 이용하는 라만 분광 현미경의 일 실시예로서 특히 나노 입자가 피측정물을 사이에 두고 배치되는 실시예이다.The configuration of a microscope according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The microscope of Fig. 2 is an embodiment of a Raman spectroscopic microscope using nano-metal particles, in which nanoparticles are disposed with a measured object interposed therebetween.
본 발명에 따른 금속 나노 입자를 이용하는 탐침 증강 라만 분광은 주사 터널링 현미경(Scanning Tunneling Microscope), 원자힘 현미경(Automic Force Microscopy), 근접장 광학 현미경(Near Field Optics Microscopy), 주사 프로브 현미경(Scaning Probe Microscope) 등에 적용될 수 있고, 현미경의 종류에 제한되지 않는다. The probe enhancement Raman spectroscopy using metal nanoparticles according to the present invention can be applied to various types of nanoparticles such as a Scanning Tunneling Microscope, an Automotive Force Microscopy, a Near Field Optics Microscopy, a Scaning Probe Microscope, And the like, and is not limited to the kind of microscope.
본 발명에 따른 현미경은 나노 구조의 물리적 특성을 측정 가능하게 하므로, 그래핀 나노 리본 등의 여러 나노 구조체, 나노미터 스케일로 불균일한 자성체, 세라믹 초전도체, 거대자기효과 물질, 반도체 나노소자, 나노 로드(Nano Rod), 초박막, 생체를 이루는 분자 등을 피측정물(200)의 예로 들 수 있고, 피측정물의 종류는 제한되지 않는다.The microscope according to the present invention makes it possible to measure the physical properties of nanostructures, and thus can be used for various nanostructures such as graphene nanoribbons, non-uniform magnetic materials on nanometer scale, ceramic superconductors, giant magnetoresistance materials, Nano Rod), an ultrathin film, a molecule forming a living body, and the like are examples of the
도시되는 바와 같이, 본 발명에 따른 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경은 피측정물(200)을 스캐닝하는 탐침(141)을 구비한 캔틸레버(140), 탐침(141)으로 광을 조사하는 광원(110), 스캐닝 기판 상에 분산된 금속 나노 입자(120), 피측정물(200)로부터 방사되는 신호를 수집하는 집광부(151), 수집된 신호의 라만 스펙트럼을 검출하는 검출부(152,153)를 포함한다.As shown, the microscope using probe-enhanced Raman spectroscopy according to the present invention includes a
탐침(141)은 현미경의 캔틸레버(140) 단부에 부설되어 피측정물(200)을 스캐닝하는 것으로 캔틸레버(140)는 탐침제어부(142)에 의해 구동하여 높낮이 및 위치가 조정된다. 탐침(141)의 첨단부는 위에 언급한 바와 같이 금, 은, 팔라늄과 같은 노블금속으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 첨단부는 표면 증강 효과를 최대한 발휘할 수 있는 기하학적 구조로 형성할 수 있다.The
피측정물(200)은 스캐닝 기판(130) 상에 배치된다. 피측정물(200)을 스캐닝 기판(130) 상에는 배치한 후, 광원(110)이 광을 조사하면, 피측정물(200)로 전자기장이 방사되어 피측정물(200)의 물질 구조를 파악할 수 있다. 스캐닝 기판(130)은 기판 제어부(132)에 의해 조정될 수 있다.The object to be measured 200 is disposed on the
광원(110)으로부터의 입사광(111)과 반사광(112)의 광경로를 조정하기 위한 광경로 조정부(131)를 더 포함할 수 있다. 광경로 조정부(131)는 특수 프리즘으로 구성될 수 있다. And an optical
또, 금속 나노 입자(120)는 도 2 또는 도 3에 도시되는 바와 같이, 기판(130) 상에 분산된 후, 그 위에 피측정물(200)이 배치될 수도 있고, 도 4 또는 도 5에 도시는 바와 같이 피측정물(200)이 기판(200) 상에 배치된 후 그 위에 금속 나노 입자(120)가 분산될 수도 있다. 금속 나노 입자(120)는 탐침(141)에서 방사되는 전자기장을 집중시켜 전자기장을 증강시킨다. 도 3은 금속 나노 입자(120)가 피측정물(200) 저면에 위치하여 금속나노입자(120)의 첨부와 탐침(141)의 첨단 사이에는 수직장(Vertical Field)이 형성되고, 이에 따라 피측정물(200)이 수직장 안에 위치하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 금속나노입자(120)의 첨단과 탐침(141)의 첨부 사이에 수평장(Horizontal Field)이 형성되고, 피측정물(200)이 수평장 안에 위치하는 것을 개략적으로 나타낸 도면으로, 금속 나노 입자(120)와 탐침(141) 사이에 집중되는 전자기장 안에 피측정물(200)이 위치하도록 금속나노입자(120)와 탐침(141) 및 피측정물(200)의 위치를 조절하는 것이 바람직하다.2 or 3, the
금속 나노 입자(120)는 금, 은, 팔라듐 등 표면 증강 효과를 보이는 귀금속으로 구성되고, 10nm 이하의 보다 바람직하게는 한변의 크기가 5nm 이상 10nm 이하 크기의 정육면체, 정팔면체, 십이면체, 또는 정이십면체로 형성되는 것이 바람직하다. 금속 나노 입자(120)의 형상은 상기 나열된 다면체의 형상에 제한되지 않으며 표면 증강 효과를 극대화할 수 있는 형상이 선택될 수 있다. The
광원(110)은 피측정물(200)을 향해 광을 조사하는데, 레이저 광을 사용할 수 있고, 소멸파를 생성하는 것이 바람직하다. 소멸파(Evanescent Wave), 소멸장(Evanescent Field)은 두 매질의 경계면에서 전반사가 일어날 때 진행 반대 방향에 일어나는 현상으로 소멸파를 사용하여 라만 분광을 발생시키면 공간 분해능을 크게 향상시킬 수 있다. 광의 종류에 제한되는 것은 아니다.The
집광부(151)는 피측정물(200)과 입사광 사이에서 발생된 산란광을 수집하는 광학 기기로, 수집된 산란광은 검출부(152. 153)로 전달된다. 검출부는 분광기(Spectrometer,152), CCD(153) 등으로 구성되어 라만 스펙트럼을 검출하게 된다.The
현미경의 관련 부품의 작동을 제어하고 검출된 데이터를 처리하도록 구성되는 중앙 처리 유닛(CPU, 160)과 사용자에게 판독되는 데이터의 즉각적인 피드백을 제공하는 하나 이상의 디스플레이(도면 중 미도시)를 포함할 수 있다.(CPU) 160 that is configured to control the operation of the associated parts of the microscope and process the detected data, and one or more displays (not shown) that provide immediate feedback of the data being read to the user have.
본 발명에 의한 현미경은 금속 나노 입자(120)와 탐침(141)의 공간이 라만 산란광 집광부(151)와 분리되도록 형성된다. 이에 의해, 탐침-입자의 위치 제어가 자유롭게 되어 편광 방향을 자유롭게 컨트롤할 수 있게 된다.The microscope according to the present invention is formed such that the space between the
도 2의 현미경은 도 3과 같이 나노 입자(120)를 기판(130) 상에 분산하여 탐침(141)과 나노 입자(120) 사이에 피측정물(200)이 위치하도록 하였으나, 도 4 및 5와 같이 피측정물(200) 상에 나노입자(120)를 분산하여, 탐침(141)에서 피측정물(200)로의 전자기장이 방사방향으로 퍼지는 것을 입자(120)로 집중시킬 수 있다.2, the
탐침(141)과 금속 나노 입자(120)는 표면 증강 효과를 보이는 노블 금속(noble metal)으로 구성하는 것이 바람직하다. 노블 금속에는 금, 은, 팔라듐 등이 있다. 금속 나노 입자(120)는 크기가 5nm 내지 10nm이고 정육면체, 정팔면체, 십이면체, 또는 정이십면체와 같이 예각의 첨부를 포함하는 형상으로 형성하는 것이 바람직하다. The
곡률 반경이 작은 두 개의 금속 나노 입자 사이에서는 단일 나노 입자에 비해 100배 정도 더 강한 전자기파 증강 효과를 보인다. 따라서, 곡률 반경이 작은 탐침(141)과 금속 나노 입자(120) 사이에서는 도시된 바와 같이 전자기파 증강 효과가 있으며, 전자기파 증강 효과는 노블 금속 탐침만 있는 TERS(Tip Enahanced Raman Spectroscopy) 경우에 비해 약 100배까지 증강 효과가 있다. 이와 같이 국소적으로 강해진 전자기장에 의하면 라만 산란은 10nm 이하의 매우 높은 공간 분해능을 가질 수 있게 된다.Between two metal nanoparticles with a small radius of curvature, the electromagnetic wave enhancement effect is about 100 times stronger than that of a single nanoparticle. Therefore, as shown in the figure, between the
또한, 전자기장 방향은 도 1에 도시된 기존의 라만 분광 시스템에서와 같이 탐침(141)에서 방사상으로 나아가는 것이 아니라, 도 2 내지 5에 도시되는 바와 같이 금속 나노 입자(120)와 탐침(141) 사이를 연결하는 연결선 방향으로 집중된다. Also, the direction of the electromagnetic field does not go radially in the
기존의 TERS는 전자기장의 방향이 방사상이므로 탐침에 의해 증강된 전자기장의 편광 방향이 외부에서 입사해준 빛의 편광 방향과 무관하여 라만 산란된 빛의 대칭성을 따질 수가 없으나, 본 발명에 따른 라만 분광 시스템은 전자기장이 금속 나노 입자(120)와 탐침 사이를 연결하는 연결선 방향으로 나아가므로 라만 산란된 빛의 대칭성에 따른 선택률을 분석할 수 있다. 또한, 전자기장의 분포가 탐침과 입자 사이에 좀더 국소화하므로 공간분해능을 높일 수 있는 이점이 있다. Since the direction of the electromagnetic field of the conventional TERS is radial, the polarization direction of the electromagnetic field enhanced by the probe can not take into account the symmetry of the Raman scattered light irrespective of the polarization direction of the light incident from the outside. However, Since the electromagnetic field moves in the direction of the connecting line connecting the
한편, 도 5는 그래핀 나노 리본(200')을 피측정물로 하는 개략도로서, 도시되는 바와 같이, 그래핀 나노 리본(200') 상에 은 나노 입자(120')를 분산하고, SPM 탐침(141')을 근접시켜 측정하는 예를 나타내는 것이다. 라만 선택률을 이용 수 있게 되면 기존의 SPM으로는 불가능한 운동량 공간 정보(대칭성)도 함께 가질 수 있게 되므로, 그래핀 나노 리본과 같이 형태, 위치별로 매우 다른 전자적 특성을 보이는 나노 구조체, 나노 스케일의 불균일성이 물질의 성질에 크게 영향을 주는 강한 상관계 물질을 측정할 수 있게 된다.5, the silver nanoparticles 120 'are dispersed on the graphene nanoribbons 200' as shown in FIG. 5, and the SPM probe 200 ' (141 ') are measured close to each other. As the Raman selectivity can be used, it is possible to have the momentum spatial information (symmetry) impossible with the conventional SPM, so that the nanostructures exhibiting very different electronic characteristics such as graphene nanoribbles in shape and position and the nonuniformity of the nanoscale It becomes possible to measure strong phase-related substances that greatly affect the properties of the material.
도 9 는 도 2의 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경의 측정 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 도시되는 바와 같이, 방법은, 피측정물(200)을 나노 금속 입자(120)가 분산된 스캐닝 기판 위에 위치시키는 단계(S100), 탐침(141)을 피측정물(200)에 근접하여 위치시키고, 광원(110)으로부터 탐침(141)에 광(110)을 조사하여 탐침(141)과 금속 나노 입자(120) 사이에 전자기장을 집중시키는 단계(S200), S200 단계에서 집중된 전자기장으로 상기 피측정물을 스캐닝하는 단계(S300), S300 단계에서 전자기장과 피측정물의 상호작용에 의해 피측정물(200)로부터 방출되는 신호를 수집하는 단계(S400), S400 단계에서 수집된 신호의 라만 스펙트럼을 검출하는 단계(S500), 및 검출된 라만 스펙트럼 데이터를 처리하는 단계(S600)를 포함한다. FIG. 9 is a flow chart schematically illustrating a measurement method of a microscope using the probe-enhanced Raman spectroscopy of FIG. 2; As shown, the method includes positioning the object to be measured 200 on a scanning substrate on which the
S100 단계에서는, 도 4 또는 5와 같이 기판(130) 상에 피측정물(200,200')을 배치한 후 나노 금속 입자(120,120')를 분산시킬 수 있다. 금속나노입자(120)의 위치는 피측정물(200)의 특성에 따라 선택할 수 있다.In step S100, the nanometer-
또한, 본 발명에 따른 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경의 측정방법은 라만 선택률을 산출하기 위하여, 탐침(141)과 금속 나노 입자(120)의 상대적인 위치를 바꾸고 상기 S200 단계 내지 S500 단계를 수행하는 단계를 추가로 포함한다.The method of measuring a microscope using the probe-enhanced Raman spectroscope according to the present invention may further include the steps of changing the relative positions of the
금속 입자(120)와 탐침(141)의 상대적인 위치를 바꾸면 입사광의 편광을 바꾸어주는 것과 동일한 효과가 있으므로, 금속 나노 입자(120)와 노블 금속 탐침(141) 사이의 상대적인 위치를 바꾸면 라만 선택률을 알 수 있게 된다.The relative position between the
한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 현미경의 구성을 나타내는 도면으로, 도시되는 바와 같이, 전술한 금속 나노 입자를 이용하는 대신 노블 금속 첨단을 구비한 보조 탐침을 이용하는 TERS 현미경이다. 도 6의 현미경은 탐침(141)과 보조 탐침(170)이 피측정물(200)을 사이에 두고 배치되는 실시예이다. 보조 탐침(170)을 금속 나노 입자(120) 대신 사용하는 것을 제외하고는 전술한 TERS 현미경과 구성이 유사하므로 유사한 구성에 대한 설명은 중복되므로 생략하기로 한다.FIG. 6 is a view showing the structure of a microscope according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the TERS microscope uses an auxiliary probe having noble metal tip instead of using the metal nanoparticles described above. The microscope of FIG. 6 is an embodiment in which the
도 6의 보조 탐침을 이용하는 TERS는 보조탐침(170)과 보조탐침 제어부(171)를 포함한다. 보조탐침(170)은 도 8에 도시되는 바와 같이 피측정물(200")을 기준으로 같은 방향에 배치될 수도 있다. 보조 탐침(170)은 노블 금속 나노 입자와 같이 탐침(141)에서 방사되는 전자기장을 집중시켜 증강시키는 작용을 하게 된다. 도 8에 도시된 피측정물(200")과 같이 표면 구조가 불균일한 물질을 측정하는 경우, 가장 전자기장의 세기를 크게 증강시킬 수 있는 위치에 보조 탐침(170)을 자유롭게 조정하여 배치할 수 있다 The TERS using the auxiliary probe of FIG. 6 includes an
보조 탐침 제어부(171)은 CPU의 제어 신호에 따라 보조 탐침(170)의 탐침(141)과의 거리 위치 및 피측정물(200,200")과의 상대적 위치를 조정하여 상기 탐침과의 사이에서 전자기장 증강 효과를 조절할 수 있다. 보조 탐침 제어부(171)는 보조 탐침(170)이 피측정물(200)의 스캐닝 시 상기 탐침의 이동에 따라 이동하도록 조정할 수 있다.The auxiliary
한편, 도 10은 도 6의 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경의 측정 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 도시되는 바와 같이, 방법은, 피측정물(200)을 스캐닝 기판(130) 위에 위치시키는 단계(S110), 탐침(141)과 보조 탐침(170)의 위치를 조정하여 피측정물(200)에 근접하여 위치시키는 단계(S210), 광원(110)으로부터 탐침(141)으로 광(110)을 조사하여 탐침(141)과 보조 탐침(170) 사이에 전자기장을 집중시키는 단계(S310), S310 단계에서 집중된 전자기장으로 상기 피측정물을 스캐닝하는 단계(S410), S410 단계에서 전자기장과 피측정물의 상호작용에 의해 피측정물(200)로부터 방출되는 신호를 수집하는 단계(S510), S510 단계에서 수집된 신호의 라만 스펙트럼을 검출하는 단계(S610), 및 검출된 라만 스펙트럼 데이터를 처리하는 단계(S710)를 포함한다.FIG. 10 is a flow chart schematically showing a method of measuring a microscope using the probe-enhanced Raman spectroscopy of FIG. As shown, the method includes the steps of placing the
또한, 본 발명에 따른 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경의 측정방법은 탐침(141)과 노블 금속 보조 탐침(170)의 상대적인 위치를 바꾸고 상기 S310 단계 내지 S710 단계를 수행하여 라만 선택률을 산출할 수 있다.The method of measuring the microscope using the probe-enhanced Raman spectroscope according to the present invention may calculate the Raman selectivity by changing the relative positions of the
도 6의 실시예에 의한 라만 분광 시스템을 적용할 경우, 곡률 반경이 작은 탐침(141)의 첨단과 보조 탐침(170)의 첨단 사이에서 기존의 TERS에 비해 약100배의 전자기파의 증강 효과를 보이고, 국소적으로 강해진 전자기장에 의하면 라만 산란은 10nm 이하의 매우 높은 공간분해능을 가질 수 있게 된다. 또한, 전자기장 증강 효과를 최대한으로 구현하는 위치로 보조탐침(170)의 위치를 자유롭게 조정할 수 있게 되어, 공간 분해능을 더욱 더 높일 수 있게 된다.When the Raman spectroscopy system according to the embodiment of FIG. 6 is applied, the enhancement effect of the electromagnetic wave is shown to be about 100 times higher than that of the conventional TERS between the tip of the
본 발명의 실시예에 따른 TERS는 그래핀 나노 리본, 강한 상관계 및 산화물 초전도체의 나노스케일 불균일성을 연구할 수 있도록 한다. SPM과 달리 대칭성도 함께 갖게 되므로, 그래핀 나노 리본과 같이 위치별로 매우 다른 전자적 특성을 보이는 나노 구조체, 나노 스케일의 불균일성이 물질의 서질에 크게 영향을 주는 강한 상관계 물질을 연구할 수 있도록 한다.TERS according to an embodiment of the present invention allows study of graphene nanoribbons, strong phase relationships and nanoscale non-uniformity of oxide superconductors. Unlike SPM, it has symmetry, so it can study nanostructures with very different electronic properties such as graphene nanoribbons, and strong phase-related materials that have a large influence on the quality of the material.
또한, 본 발명에 의한 라만 분광 시스템은 노블 금속 입자 또는 노블 금속 보조 탐침을 이용하여 탐침에서 방사되는 전자기장을 증강하여 나노 스케일의 공간 분해능을 가능하게 하기 때문에 불균일한 자성체, 세라믹 초전도체, 거대자기효과 물질, 반도체, 나노 로드, 박막 등 여러 가지 물질을 나노 스케일의 공간 분해능으로 연구하는 것이 가능하게 한다.In addition, the Raman spectroscopic system according to the present invention enhances the electromagnetic field radiated from the probe by using noble metal particles or a noble metal assisted probe to enable the nanoscale spatial resolution, and thus can provide a non-uniform magnetic substance, a ceramic superconductor, , Semiconductors, nano-rods, thin films, and other materials with nanoscale spatial resolution.
또한, 라만 선택률을 이용하면, 측정되는 낮은 에너지 여기 과정의 대칭성을 알 수 있다. 나노 구조를 개별적으로 라만 분광할 수 있게 한다. 나노미터 스케일에서 입사광 산란광의 편광방향을 선택하고 라만 선택률을 이용하여 낮은 에너지 여기과정의 대칭성을 알아낼 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 라만 분광 시스템을 이용하면 나노구조의 전기적 특성을 연구할 수 있게 된다.Also, the Raman selectivity can be used to determine the symmetry of the measured low energy excitation process. Allowing the nanostructures to be individually Raman spectroscopically. The polarization direction of the incident light scattered light can be selected on the nanometer scale and the symmetry of the low energy excitation process can be determined using the Raman selectivity. Therefore, the electrical characteristics of the nanostructure can be studied using the Raman spectroscopic system according to the present invention .
110 : 광원 111 : 입사광
112 : 반사광 120 : 금속 나노 입자
130 : 스캐닝 기판 131 : 광학 기기
132 : 기판 제어부 140 : 캔틸레버
141 : 탐침 142 : 탐침 제어부
151 : 집광부 152 : 분광기
153 : CCD 160 : CPU
170 : 보조 탐침 171 : 보조탐침 제어부
200 : 피측정물110: light source 111: incident light
112: reflected light 120: metal nanoparticles
130: scanning substrate 131: optical device
132: substrate controller 140: cantilever
141: Probe 142: Probe control
151: concentrator 152: spectroscope
153: CCD 160: CPU
170: Auxiliary probe 171: Auxiliary probe control
200: Measured object
Claims (20)
피측정물이 배치되는 스캐닝 기판;
상기 피측정물 안으로 소멸파를 생성하게 하는 광원과 광경로조정부;
상기 피측정물에 근접하여 배치되며 금속 첨단을 구비한 탐침; 및
상기 피측정물의 상면 또는 상기 스캐닝 기판의 상면에 분산되어 배치되는 하나 이상의 금속 나노 입자;를 포함하는 라만 분광 시스템.In a probe-enhanced Raman spectroscopy system,
A scanning substrate on which an object to be measured is disposed;
A light source and a light path adjusting unit for generating a demodulating wave in the object to be measured;
A probe disposed close to the object to be measured and having a metal tip; And
And one or more metal nanoparticles dispersed and arranged on an upper surface of the object to be measured or an upper surface of the scanning substrate.
상기 금속 나노 입자는 상기 탐침에서 방사되는 전자기장을 집중시키는 금속 입자인 라만 분광 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the metal nanoparticles are metal particles that concentrate the electromagnetic field radiated from the probe.
상기 금속 나노 입자 또는 상기 금속 첨단은 금, 은, 팔라듐 중 선택된 어느 하나의 재질을 포함하는 라만 분광 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the metal nanoparticles or the metal tip comprises one selected from the group consisting of gold, silver, and palladium.
상기 금속 나노 입자는 크기가 5nm 이상 10 nm 이하인 라만 분광 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the metal nanoparticles have a size of 5 nm or more and 10 nm or less.
상기 금속 나노 입자는 정육면체, 정팔면체, 십이면체, 정이십면체 중 선택된 어느 하나인 라만 분광 시스템. The method according to claim 1,
Wherein the metal nanoparticles are any one selected from the group consisting of a cube, an octahedron, a dodecahedron, and a regular dodecahedron.
피측정물에 근접하여 배치되며 금속 첨단을 구비한 탐침;
상기 피측정물 안으로 소멸장을 생성하게 하는 광원과 광경로조정부; 및
상기 피측정물 상에서 상기 탐침에서 방사되는 전자기장을 증강시키는 위치에 배치되며 금속 첨단을 구비한 보조 탐침을 포함하는 라만 분광 시스템.In a probe-enhanced Raman spectroscopy system,
A probe disposed proximate to the object and having a metal tip;
A light source and a light path adjusting unit for generating an extinction field in the object to be measured; And
And an auxiliary probe disposed at a position on the measured object that enhances an electromagnetic field radiated from the probe, the auxiliary probe having a metal tip.
상기 탐침의 상기 금속 첨단 및 상기 보조 탐침의 상기 금속 첨단은 금, 은, 팔라듐 중 선택된 어느 하나의 재질을 포함하는 라만 분광 시스템.8. The method of claim 7,
Wherein the metal tip of the probe and the metal tip of the auxiliary probe comprise any one of gold, silver, and palladium.
피측정물이 배치되는 스캐닝 기판;
상기 피측정물 안으로 소멸장을 생성하게 하는 광원과 광경로조정부;
금속 첨단을 구비하고 상기 피측정물을 스캐닝하는 탐침;
상기 피측정물의 상면 또는 상기 스캐닝 기판 상면에 분산되어 상기 탐침에서 방사되는 전자기장을 증강하는 금속 나노 입자;
상기 피측정물로부터 산란되는 신호를 수집하는 집광부; 및
상기 수집된 신호의 라만 스펙트럼을 검출하는 검출부;를 포함하는 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경.In a microscope using probe-enhanced Raman spectroscopy,
A scanning substrate on which an object to be measured is disposed;
A light source and a light path adjusting unit for generating an extinction field in the object to be measured;
A probe having a metal tip and scanning the workpiece;
Metal nanoparticles dispersed on an upper surface of the object to be measured or on an upper surface of the scanning substrate to enhance an electromagnetic field radiated from the probe;
A light collecting part for collecting a signal scattered from the object to be measured; And
And a detector for detecting a Raman spectrum of the collected signal.
금속 첨단을 구비하고 피측정물을 스캐닝하는 탐침;
상기 피측정물 안으로 소멸장을 생성하게 하는 광원과 광경로조정부;
상기 피측정물 상에서 상기 탐침에서 방사되는 전자기장을 증강시키는 위치에 배치되며 금속 첨단을 구비한 보조 탐침;
상기 피측정물로부터 방사되는 신호를 수집하는 집광부; 및
상기 수집된 신호의 라만 스펙트럼을 검출하는 검출부;를 포함하는 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경.In a microscope using probe-enhanced Raman spectroscopy,
A probe having a metal tip and scanning a workpiece;
A light source and a light path adjusting unit for generating an extinction field in the object to be measured;
An auxiliary probe disposed at a position on the measured object for enhancing an electromagnetic field radiated from the probe, the probe having a metal tip;
A light collecting part for collecting signals emitted from the object to be measured; And
And a detector for detecting a Raman spectrum of the collected signal.
상기 보조 탐침의 상기 탐침과의 거리, 위치 또는 상기 피측정물과의 상대적 위치를 조정하는 보조 탐침 제어부를 더 포함하는 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경.13. The method of claim 12,
Further comprising an auxiliary probe control unit for adjusting a distance, a position, or a relative position of the auxiliary probe with respect to the object to be measured with respect to the object to be measured.
a) 상기 광원을 구동하여 상기 피측정물 안으로 소멸장을 생성하게 하는 단계;
b) 상기 a) 단계에서 소멸장이 생성된 상기 피측정물에 상기 탐침을 근접시켜 상기 탐침과 상기 금속 나노 입자 사이에 전자기장을 집중시키는 단계;
c) 상기 b)단계에서 집중된 전자기장으로 상기 피측정물을 스캐닝하는 단계;
d) 상기 c)단계에서 상기 전자기장에 의해 상기 피측정물로부터 방출되는 신호를 수집하는 단계;
e) 상기 d)단계에서 수집된 신호의 라만 스펙트럼을 검출단계; 및
f) 상기 라만 스펙트럼을 분석하는 단계를 포함하는 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경의 측정 방법.A microscope measuring method using the probe-enhanced Raman spectroscope of claim 9,
a) driving the light source to generate an extinction field in the object to be measured;
b) concentrating the electromagnetic field between the probe and the metal nanoparticle by bringing the probe into proximity with the object to be measured in which the extinction field is formed in the step a);
c) scanning the measured object with the electromagnetic field concentrated in the step b);
d) collecting signals emitted from the object by the electromagnetic field in step c);
e) detecting a Raman spectrum of the signal collected in step d); And
f) analyzing the Raman spectrum to determine the intensity of the Raman spectrum.
상기 탐침과 상기 금속 나노 입자의 상대적인 위치를 바꾸고 상기 a)단계 내지 상기 f)단계를 수행하여 라만 선택률을 산출하는 단계를 추가로 포함하는 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경의 측정 방법.18. The method of claim 17,
Further comprising the step of changing the relative positions of the probe and the metal nanoparticles and performing the steps a) to f) to calculate the Raman selectivity.
a) 상기 광원을 구동하여 상기 피측정물 안으로 소멸장을 생성하게 하는 단계;
b) 상기 a) 단계에서 소멸장이 생성된 상기 피측정물에 상기 탐침을 근접시키고 상기 보조 탐침의 상기 탐침과의 거리, 위치 및 상기 피측정물과의 상대적 위치를 조정하여 전자기장을 집중시키는 단계;
c) 상기 b)단계에서 집중된 전자기장으로 상기 피측정물을 스캐닝하는 단계;
d) 상기 c)단계에서 상기 전자기장에 의해 상기 피측정물로부터 방출되는 신호를 수집하는 단계;
e) 상기 d)단계에서 수집된 신호의 라만 스펙트럼을 검출단계; 및
f) 상기 라만 스펙트럼을 분석하는 단계를 포함하는 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경의 측정 방법.A microscope measuring method using the probe-enhanced Raman spectroscope of claim 12,
a) driving the light source to generate an extinction field in the object to be measured;
b) concentrating the electromagnetic field by bringing the probe into proximity with the object to be measured in which the extinction field has been generated in step a), adjusting the distance between the probe and the probe, and the relative position with respect to the object;
c) scanning the measured object with the electromagnetic field concentrated in the step b);
d) collecting signals emitted from the object by the electromagnetic field in step c);
e) detecting a Raman spectrum of the signal collected in step d); And
f) analyzing the Raman spectrum to determine the intensity of the Raman spectrum.
상기 탐침과 상기 보조 탐침의 상대적인 위치를 바꾸고 상기 a)단계 내지 상기 f)단계를 수행하여 라만 선택률을 산출하는 탐침 증강 라만 분광을 이용하는 현미경의 측정 방법.20. The method of claim 19,
The method of measuring a microscope using a probe-enhanced Raman spectroscope that changes the relative positions of the probe and the auxiliary probe and performs the steps a) through f) to calculate a Raman selectivity.
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