Spettroscopia e microscopia non lineare basato sullo scattering Raman stimolato for applicazioni di nano e biofotonica

Descrizione dell’attività di ricerca

Per i dispositivi nanofotonici non lineari, ci attende una grande sfida nel prossimo futuro. Tali dispositivi dovrebbero controllare la luce con la luce in uno strato nanometrico o in una singola nanostruttura. Per questo motivo, lo sviluppo di materiali nanostrutturati, aventi una grande nonlinearità, è diventato inevitabile. Uno dei materiali più promettenti è rappresentato dai nanocristalli di silicio, per il quale un Raman gain significativamente alto è stato misurato alle lunghezze d’onda di interesse per le telecomunicazioni. In principio, un Raman laser con dimensioni di pochi micron potrebbe essere realizzato, permettendo la possibilità di integrare funzioni elettriche ed ottiche su uno stesso chip.
Una delle maggiori sfide della biofotonica è rappresentata dall’imaging biologico. Poiché le piccole biomolecole, come gli intermedi del metabolismo cellulare, i lipidi et, non possono essere marcati efficientemente in modo fluorescente, l’imaging label free ricopre un ruolo fondamentale.
In questo ambito una possibilità è offerta dalle tecniche di microscopia ottica non lineare. Tra queste le tecniche di Raman scattering coerente rivelano le stesse vibrazioni molecolari del Raman spontaneo, ma hanno il vantaggio di un significativo incremento del segnale Raman, che consente di ottenere tempi di acquisizioni delle immagini dell’ordine del secondo (paragonabili a quelli dei microscopi confocali).