'Omdenken' geeft beter zicht op het molecuul

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.

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.