Abstract

Spatial modulation microscopy (SMM) is a technique originally developed for quantitative spectroscopy of individual nano-objects. Here, a parallel implementation of the SMM technique is demonstrated based on a line detector capable of demodulation at kHz frequencies. The capabilities of the imaging system are shown using an array of plasmonic nanoantennas and dendritic cells incubated with gold nanoparticles.

© 2012 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. A. van Dijk, A. L. Tchebotareva, M. Orrit, M. Lippitz, S. Berciaud, D. Lasne, L. Cognet, and B. Lounis, Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 3486 (2006).
    [CrossRef]
  2. C. Sonnichsen, B. M. Reinhard, J. Liphardt, and A. P. Alivisatos, Nat. Biotechnol. 23, 741 (2005).
    [CrossRef]
  3. J. N. Anker, W. P. Hall, O. Lyandres, N. C. Shah, J. Zhao, and R. P. Van Duyne, Nat. Mater. 7, 442 (2008).
    [CrossRef]
  4. P. Kukura, H. Ewers, C. Müller, A. Renn, A. Helenius, and V. Sandoghdar, Nat. Methods 6, 923 (2009).
    [CrossRef]
  5. A. Gaiduk, M. Yorulmaz, P. V. Ruijgrok, and M. Orrit, Science 330, 353 (2010).
    [CrossRef]
  6. A. Arbouet, D. Christofilos, N. Del Fatti, F. Vallée, J. R. Huntzinger, L. Arnaud, P. Billaud, and M. Broyer, Phys. Rev. Lett. 93, 127401 (2004).
    [CrossRef]
  7. O. L. Muskens, G. Bachelier, N. Del Fatti, F. Vallée, A. Brioude, X. Jiang, and M. Pileni, J. Phys. Chem. C 112, 8917 (2008).
    [CrossRef]
  8. M. Abb, P. Albella, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, Nano Lett. 11, 2457 (2011).
    [CrossRef]
  9. R. J. Smith, R. A. Light, S. D. Sharples, N. S. Johnston, M. C. Pitter, and M. G. Somekh, Rev. Sci. Instrum. 81, 024901 (2010).
    [CrossRef]
  10. N. S. Johnston, C. Stewart, R. A. Light, B. R. Hayes-Gill, M. G. Somekh, S. P. Morgan, J. R. Sambles, and M. C. Pitter, Electron. Lett. 45, 1090 (2009).
    [CrossRef]

2011

M. Abb, P. Albella, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, Nano Lett. 11, 2457 (2011).
[CrossRef]

2010

R. J. Smith, R. A. Light, S. D. Sharples, N. S. Johnston, M. C. Pitter, and M. G. Somekh, Rev. Sci. Instrum. 81, 024901 (2010).
[CrossRef]

A. Gaiduk, M. Yorulmaz, P. V. Ruijgrok, and M. Orrit, Science 330, 353 (2010).
[CrossRef]

2009

N. S. Johnston, C. Stewart, R. A. Light, B. R. Hayes-Gill, M. G. Somekh, S. P. Morgan, J. R. Sambles, and M. C. Pitter, Electron. Lett. 45, 1090 (2009).
[CrossRef]

P. Kukura, H. Ewers, C. Müller, A. Renn, A. Helenius, and V. Sandoghdar, Nat. Methods 6, 923 (2009).
[CrossRef]

2008

J. N. Anker, W. P. Hall, O. Lyandres, N. C. Shah, J. Zhao, and R. P. Van Duyne, Nat. Mater. 7, 442 (2008).
[CrossRef]

O. L. Muskens, G. Bachelier, N. Del Fatti, F. Vallée, A. Brioude, X. Jiang, and M. Pileni, J. Phys. Chem. C 112, 8917 (2008).
[CrossRef]

2006

M. A. van Dijk, A. L. Tchebotareva, M. Orrit, M. Lippitz, S. Berciaud, D. Lasne, L. Cognet, and B. Lounis, Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 3486 (2006).
[CrossRef]

2005

C. Sonnichsen, B. M. Reinhard, J. Liphardt, and A. P. Alivisatos, Nat. Biotechnol. 23, 741 (2005).
[CrossRef]

2004

A. Arbouet, D. Christofilos, N. Del Fatti, F. Vallée, J. R. Huntzinger, L. Arnaud, P. Billaud, and M. Broyer, Phys. Rev. Lett. 93, 127401 (2004).
[CrossRef]

Abb, M.

M. Abb, P. Albella, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, Nano Lett. 11, 2457 (2011).
[CrossRef]

Aizpurua, J.

M. Abb, P. Albella, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, Nano Lett. 11, 2457 (2011).
[CrossRef]

Albella, P.

M. Abb, P. Albella, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, Nano Lett. 11, 2457 (2011).
[CrossRef]

Alivisatos, A. P.

C. Sonnichsen, B. M. Reinhard, J. Liphardt, and A. P. Alivisatos, Nat. Biotechnol. 23, 741 (2005).
[CrossRef]

Anker, J. N.

J. N. Anker, W. P. Hall, O. Lyandres, N. C. Shah, J. Zhao, and R. P. Van Duyne, Nat. Mater. 7, 442 (2008).
[CrossRef]

Arbouet, A.

A. Arbouet, D. Christofilos, N. Del Fatti, F. Vallée, J. R. Huntzinger, L. Arnaud, P. Billaud, and M. Broyer, Phys. Rev. Lett. 93, 127401 (2004).
[CrossRef]

Arnaud, L.

A. Arbouet, D. Christofilos, N. Del Fatti, F. Vallée, J. R. Huntzinger, L. Arnaud, P. Billaud, and M. Broyer, Phys. Rev. Lett. 93, 127401 (2004).
[CrossRef]

Bachelier, G.

O. L. Muskens, G. Bachelier, N. Del Fatti, F. Vallée, A. Brioude, X. Jiang, and M. Pileni, J. Phys. Chem. C 112, 8917 (2008).
[CrossRef]

Berciaud, S.

M. A. van Dijk, A. L. Tchebotareva, M. Orrit, M. Lippitz, S. Berciaud, D. Lasne, L. Cognet, and B. Lounis, Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 3486 (2006).
[CrossRef]

Billaud, P.

A. Arbouet, D. Christofilos, N. Del Fatti, F. Vallée, J. R. Huntzinger, L. Arnaud, P. Billaud, and M. Broyer, Phys. Rev. Lett. 93, 127401 (2004).
[CrossRef]

Brioude, A.

O. L. Muskens, G. Bachelier, N. Del Fatti, F. Vallée, A. Brioude, X. Jiang, and M. Pileni, J. Phys. Chem. C 112, 8917 (2008).
[CrossRef]

Broyer, M.

A. Arbouet, D. Christofilos, N. Del Fatti, F. Vallée, J. R. Huntzinger, L. Arnaud, P. Billaud, and M. Broyer, Phys. Rev. Lett. 93, 127401 (2004).
[CrossRef]

Christofilos, D.

A. Arbouet, D. Christofilos, N. Del Fatti, F. Vallée, J. R. Huntzinger, L. Arnaud, P. Billaud, and M. Broyer, Phys. Rev. Lett. 93, 127401 (2004).
[CrossRef]

Cognet, L.

M. A. van Dijk, A. L. Tchebotareva, M. Orrit, M. Lippitz, S. Berciaud, D. Lasne, L. Cognet, and B. Lounis, Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 3486 (2006).
[CrossRef]

Del Fatti, N.

O. L. Muskens, G. Bachelier, N. Del Fatti, F. Vallée, A. Brioude, X. Jiang, and M. Pileni, J. Phys. Chem. C 112, 8917 (2008).
[CrossRef]

A. Arbouet, D. Christofilos, N. Del Fatti, F. Vallée, J. R. Huntzinger, L. Arnaud, P. Billaud, and M. Broyer, Phys. Rev. Lett. 93, 127401 (2004).
[CrossRef]

Ewers, H.

P. Kukura, H. Ewers, C. Müller, A. Renn, A. Helenius, and V. Sandoghdar, Nat. Methods 6, 923 (2009).
[CrossRef]

Gaiduk, A.

A. Gaiduk, M. Yorulmaz, P. V. Ruijgrok, and M. Orrit, Science 330, 353 (2010).
[CrossRef]

Hall, W. P.

J. N. Anker, W. P. Hall, O. Lyandres, N. C. Shah, J. Zhao, and R. P. Van Duyne, Nat. Mater. 7, 442 (2008).
[CrossRef]

Hayes-Gill, B. R.

N. S. Johnston, C. Stewart, R. A. Light, B. R. Hayes-Gill, M. G. Somekh, S. P. Morgan, J. R. Sambles, and M. C. Pitter, Electron. Lett. 45, 1090 (2009).
[CrossRef]

Helenius, A.

P. Kukura, H. Ewers, C. Müller, A. Renn, A. Helenius, and V. Sandoghdar, Nat. Methods 6, 923 (2009).
[CrossRef]

Huntzinger, J. R.

A. Arbouet, D. Christofilos, N. Del Fatti, F. Vallée, J. R. Huntzinger, L. Arnaud, P. Billaud, and M. Broyer, Phys. Rev. Lett. 93, 127401 (2004).
[CrossRef]

Jiang, X.

O. L. Muskens, G. Bachelier, N. Del Fatti, F. Vallée, A. Brioude, X. Jiang, and M. Pileni, J. Phys. Chem. C 112, 8917 (2008).
[CrossRef]

Johnston, N. S.

R. J. Smith, R. A. Light, S. D. Sharples, N. S. Johnston, M. C. Pitter, and M. G. Somekh, Rev. Sci. Instrum. 81, 024901 (2010).
[CrossRef]

N. S. Johnston, C. Stewart, R. A. Light, B. R. Hayes-Gill, M. G. Somekh, S. P. Morgan, J. R. Sambles, and M. C. Pitter, Electron. Lett. 45, 1090 (2009).
[CrossRef]

Kukura, P.

P. Kukura, H. Ewers, C. Müller, A. Renn, A. Helenius, and V. Sandoghdar, Nat. Methods 6, 923 (2009).
[CrossRef]

Lasne, D.

M. A. van Dijk, A. L. Tchebotareva, M. Orrit, M. Lippitz, S. Berciaud, D. Lasne, L. Cognet, and B. Lounis, Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 3486 (2006).
[CrossRef]

Light, R. A.

R. J. Smith, R. A. Light, S. D. Sharples, N. S. Johnston, M. C. Pitter, and M. G. Somekh, Rev. Sci. Instrum. 81, 024901 (2010).
[CrossRef]

N. S. Johnston, C. Stewart, R. A. Light, B. R. Hayes-Gill, M. G. Somekh, S. P. Morgan, J. R. Sambles, and M. C. Pitter, Electron. Lett. 45, 1090 (2009).
[CrossRef]

Liphardt, J.

C. Sonnichsen, B. M. Reinhard, J. Liphardt, and A. P. Alivisatos, Nat. Biotechnol. 23, 741 (2005).
[CrossRef]

Lippitz, M.

M. A. van Dijk, A. L. Tchebotareva, M. Orrit, M. Lippitz, S. Berciaud, D. Lasne, L. Cognet, and B. Lounis, Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 3486 (2006).
[CrossRef]

Lounis, B.

M. A. van Dijk, A. L. Tchebotareva, M. Orrit, M. Lippitz, S. Berciaud, D. Lasne, L. Cognet, and B. Lounis, Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 3486 (2006).
[CrossRef]

Lyandres, O.

J. N. Anker, W. P. Hall, O. Lyandres, N. C. Shah, J. Zhao, and R. P. Van Duyne, Nat. Mater. 7, 442 (2008).
[CrossRef]

Morgan, S. P.

N. S. Johnston, C. Stewart, R. A. Light, B. R. Hayes-Gill, M. G. Somekh, S. P. Morgan, J. R. Sambles, and M. C. Pitter, Electron. Lett. 45, 1090 (2009).
[CrossRef]

Müller, C.

P. Kukura, H. Ewers, C. Müller, A. Renn, A. Helenius, and V. Sandoghdar, Nat. Methods 6, 923 (2009).
[CrossRef]

Muskens, O. L.

M. Abb, P. Albella, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, Nano Lett. 11, 2457 (2011).
[CrossRef]

O. L. Muskens, G. Bachelier, N. Del Fatti, F. Vallée, A. Brioude, X. Jiang, and M. Pileni, J. Phys. Chem. C 112, 8917 (2008).
[CrossRef]

Orrit, M.

A. Gaiduk, M. Yorulmaz, P. V. Ruijgrok, and M. Orrit, Science 330, 353 (2010).
[CrossRef]

M. A. van Dijk, A. L. Tchebotareva, M. Orrit, M. Lippitz, S. Berciaud, D. Lasne, L. Cognet, and B. Lounis, Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 3486 (2006).
[CrossRef]

Pileni, M.

O. L. Muskens, G. Bachelier, N. Del Fatti, F. Vallée, A. Brioude, X. Jiang, and M. Pileni, J. Phys. Chem. C 112, 8917 (2008).
[CrossRef]

Pitter, M. C.

R. J. Smith, R. A. Light, S. D. Sharples, N. S. Johnston, M. C. Pitter, and M. G. Somekh, Rev. Sci. Instrum. 81, 024901 (2010).
[CrossRef]

N. S. Johnston, C. Stewart, R. A. Light, B. R. Hayes-Gill, M. G. Somekh, S. P. Morgan, J. R. Sambles, and M. C. Pitter, Electron. Lett. 45, 1090 (2009).
[CrossRef]

Reinhard, B. M.

C. Sonnichsen, B. M. Reinhard, J. Liphardt, and A. P. Alivisatos, Nat. Biotechnol. 23, 741 (2005).
[CrossRef]

Renn, A.

P. Kukura, H. Ewers, C. Müller, A. Renn, A. Helenius, and V. Sandoghdar, Nat. Methods 6, 923 (2009).
[CrossRef]

Ruijgrok, P. V.

A. Gaiduk, M. Yorulmaz, P. V. Ruijgrok, and M. Orrit, Science 330, 353 (2010).
[CrossRef]

Sambles, J. R.

N. S. Johnston, C. Stewart, R. A. Light, B. R. Hayes-Gill, M. G. Somekh, S. P. Morgan, J. R. Sambles, and M. C. Pitter, Electron. Lett. 45, 1090 (2009).
[CrossRef]

Sandoghdar, V.

P. Kukura, H. Ewers, C. Müller, A. Renn, A. Helenius, and V. Sandoghdar, Nat. Methods 6, 923 (2009).
[CrossRef]

Shah, N. C.

J. N. Anker, W. P. Hall, O. Lyandres, N. C. Shah, J. Zhao, and R. P. Van Duyne, Nat. Mater. 7, 442 (2008).
[CrossRef]

Sharples, S. D.

R. J. Smith, R. A. Light, S. D. Sharples, N. S. Johnston, M. C. Pitter, and M. G. Somekh, Rev. Sci. Instrum. 81, 024901 (2010).
[CrossRef]

Smith, R. J.

R. J. Smith, R. A. Light, S. D. Sharples, N. S. Johnston, M. C. Pitter, and M. G. Somekh, Rev. Sci. Instrum. 81, 024901 (2010).
[CrossRef]

Somekh, M. G.

R. J. Smith, R. A. Light, S. D. Sharples, N. S. Johnston, M. C. Pitter, and M. G. Somekh, Rev. Sci. Instrum. 81, 024901 (2010).
[CrossRef]

N. S. Johnston, C. Stewart, R. A. Light, B. R. Hayes-Gill, M. G. Somekh, S. P. Morgan, J. R. Sambles, and M. C. Pitter, Electron. Lett. 45, 1090 (2009).
[CrossRef]

Sonnichsen, C.

C. Sonnichsen, B. M. Reinhard, J. Liphardt, and A. P. Alivisatos, Nat. Biotechnol. 23, 741 (2005).
[CrossRef]

Stewart, C.

N. S. Johnston, C. Stewart, R. A. Light, B. R. Hayes-Gill, M. G. Somekh, S. P. Morgan, J. R. Sambles, and M. C. Pitter, Electron. Lett. 45, 1090 (2009).
[CrossRef]

Tchebotareva, A. L.

M. A. van Dijk, A. L. Tchebotareva, M. Orrit, M. Lippitz, S. Berciaud, D. Lasne, L. Cognet, and B. Lounis, Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 3486 (2006).
[CrossRef]

Vallée, F.

O. L. Muskens, G. Bachelier, N. Del Fatti, F. Vallée, A. Brioude, X. Jiang, and M. Pileni, J. Phys. Chem. C 112, 8917 (2008).
[CrossRef]

A. Arbouet, D. Christofilos, N. Del Fatti, F. Vallée, J. R. Huntzinger, L. Arnaud, P. Billaud, and M. Broyer, Phys. Rev. Lett. 93, 127401 (2004).
[CrossRef]

van Dijk, M. A.

M. A. van Dijk, A. L. Tchebotareva, M. Orrit, M. Lippitz, S. Berciaud, D. Lasne, L. Cognet, and B. Lounis, Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 3486 (2006).
[CrossRef]

Van Duyne, R. P.

J. N. Anker, W. P. Hall, O. Lyandres, N. C. Shah, J. Zhao, and R. P. Van Duyne, Nat. Mater. 7, 442 (2008).
[CrossRef]

Yorulmaz, M.

A. Gaiduk, M. Yorulmaz, P. V. Ruijgrok, and M. Orrit, Science 330, 353 (2010).
[CrossRef]

Zhao, J.

J. N. Anker, W. P. Hall, O. Lyandres, N. C. Shah, J. Zhao, and R. P. Van Duyne, Nat. Mater. 7, 442 (2008).
[CrossRef]

Electron. Lett.

N. S. Johnston, C. Stewart, R. A. Light, B. R. Hayes-Gill, M. G. Somekh, S. P. Morgan, J. R. Sambles, and M. C. Pitter, Electron. Lett. 45, 1090 (2009).
[CrossRef]

J. Phys. Chem. C

O. L. Muskens, G. Bachelier, N. Del Fatti, F. Vallée, A. Brioude, X. Jiang, and M. Pileni, J. Phys. Chem. C 112, 8917 (2008).
[CrossRef]

Nano Lett.

M. Abb, P. Albella, J. Aizpurua, and O. L. Muskens, Nano Lett. 11, 2457 (2011).
[CrossRef]

Nat. Biotechnol.

C. Sonnichsen, B. M. Reinhard, J. Liphardt, and A. P. Alivisatos, Nat. Biotechnol. 23, 741 (2005).
[CrossRef]

Nat. Mater.

J. N. Anker, W. P. Hall, O. Lyandres, N. C. Shah, J. Zhao, and R. P. Van Duyne, Nat. Mater. 7, 442 (2008).
[CrossRef]

Nat. Methods

P. Kukura, H. Ewers, C. Müller, A. Renn, A. Helenius, and V. Sandoghdar, Nat. Methods 6, 923 (2009).
[CrossRef]

Phys. Chem. Chem. Phys.

M. A. van Dijk, A. L. Tchebotareva, M. Orrit, M. Lippitz, S. Berciaud, D. Lasne, L. Cognet, and B. Lounis, Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 3486 (2006).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett.

A. Arbouet, D. Christofilos, N. Del Fatti, F. Vallée, J. R. Huntzinger, L. Arnaud, P. Billaud, and M. Broyer, Phys. Rev. Lett. 93, 127401 (2004).
[CrossRef]

Rev. Sci. Instrum.

R. J. Smith, R. A. Light, S. D. Sharples, N. S. Johnston, M. C. Pitter, and M. G. Somekh, Rev. Sci. Instrum. 81, 024901 (2010).
[CrossRef]

Science

A. Gaiduk, M. Yorulmaz, P. V. Ruijgrok, and M. Orrit, Science 330, 353 (2010).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1.
Fig. 1.

Experimental setup for SMM.

Fig. 2.
Fig. 2.

A, SEM images of nanoantennas, with close up of single antenna. B, Experimental data for a single antenna for intensity TT, and SMM profiles at first (ΔT1f) and second harmonic (ΔT2f) of the modulation frequency, together with fits (lines) to the derivatives of a Gaussian beam profile of 0.8±0.01μm width.

Fig. 3.
Fig. 3.

SMM maps of intensity difference from average (i), first harmonic (ii), and second harmonic components (iii) of the spatial modulation signal. Line graphs (I–III) are cross sections of the maps normalized to the average intensity, with (gray lines) noise background after subtraction of moving average.

Fig. 4.
Fig. 4.

i Intensity, ii 1f, and iii 2f SMM images of dendritic cells along with a cross section.

Metrics