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石墨烯层,让超分辨率显微镜成为可能!10亿分之一米也不在话下

     哥廷根大学研究人员开发了一种新方法,利用石墨烯不同寻常的性质与荧光(发光)分子进行电磁相互作用。这种方法能让科学家第一次用光学方法测量极小的距离,约为1埃(十亿分之一米),具有高精度和可重复性。这使得研究人员能够用光学方法测量脂质双层的厚度,脂质双层是构成所有活细胞膜的物质。由Enderlein教授领导的哥廷根大学研究人员,使用一片仅有一个原子厚度(0.34 nm)的石墨烯来调制发光(荧光)分子接近石墨烯薄片时的发射。

石墨烯层,让超分辨率显微镜成为可能!10亿分之一米也不在话下

     石墨烯优异的光学透明度及其通过空间调制分子发射能力使其成为测量单个分子与石墨烯薄片之间距离极其灵敏的工具。这种方法的精确度非常好,即使是1埃左右的最小距离变化也可以解决。科学家们能够通过在石墨烯层上方沉积单个分子来显示这一点。然后可以通过监测和评估光发射来确定距离。这种石墨烯诱导的分子光发射调制,为确定空间中的单分子位置提供了极其灵敏和精确的“尺子”,其研究成果发表在《自然光子学》期刊上。

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     研究人员用这种方法测量单层脂质双层的厚度,这种双层由两层脂肪酸链分子组成,总厚度只有几纳米。研究的第一作者Arindam Ghosh说:我们的方法在超分辨率显微镜方面具有巨大潜力,因为它不仅能让我们在横向(就像以前的方法一样)以纳米分辨率定位单个分子,而且还可以沿着第三个方向以类似的精度定位单个分子,这使得在大分子长度尺度上实现真正的三维光学成像。第三物理研究所(生物物理学)所长Jrg Enderlein教授表示:

石墨烯层,让超分辨率显微镜成为可能!10亿分之一米也不在话下

这将是一个具有众多应用的强大工具,用于解决单个分子、分子复合体或小细胞器中亚纳米精度的距离。单分子荧光成像已经成为几乎所有研究领域不可或缺的工具,从基础物理到生命科学。其最重要的应用是单分子定位超分辨显微镜(SMLM)(例如,光激活定位显微镜(Palm),随机光学重建显微镜(STORM),荧光棕榈(FPALM),直接风暴(DSTORM)和用于纳米尺度形貌成像的点积累(Paint),它利用了一个事实,即单个分子图像的中心位置,可以比图像本身大小高得多的精确度来确定。

博科园|研究/来自:格罗宁根大学参考期刊《物理评论快报》DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.087603博科园|科学、科技、科研、科普

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