Grafenlaget muliggør fremrykning i superopløselig mikroskopi

Forskere ved universitetet i Göttingen har udviklet en ny metode, der drager fordel af grafens usædvanlige egenskaber til elektromagnetisk interaktion med fluorescerende (lysemitterende) molekyler. Denne metode giver forskere mulighed for optisk at måle ekstremt små afstande, i størrelsesordenen 1 ångström (en ti-milliardtedel af en meter) med høj nøjagtighed og reproducerbarhed for første gang. Dette gjorde det muligt for forskere optisk at måle tykkelsen af ​​lipid -dobbeltlag, de ting, der danner membraner i alle levende celler. Resultaterne blev offentliggjort i Natur fotonik .

Forskere fra universitetet i Göttingen under ledelse af professor Enderlein brugte et enkelt ark grafen, kun et atom tykt (0,34 nm), at modulere emissionen af ​​lysemitterende (fluorescerende) molekyler, når de kom tæt på grafenarket. Den fremragende optiske gennemsigtighed af grafen og dets evne til at modulere gennem rummet molekylernes emission gjorde det til et ekstremt følsomt værktøj til måling af enkeltmolekylers afstand fra grafenarket. Nøjagtigheden af ​​denne metode er så god, at selv de mindste afstandsændringer på omkring 1 Ångstrøm kan løses. Forskerne var i stand til at vise dette ved at deponere enkelte molekyler over et grafenlag. De kunne derefter bestemme deres afstand ved at overvåge og evaluere deres lysemission. Denne grafeninducerede modulering af molekylær lysemission giver en ekstremt følsom og præcis "lineal" til bestemmelse af enkeltmolekylpositioner i rummet. De brugte denne metode til at måle tykkelsen af ​​enkeltlipid -dobbeltlag, der består af to lag fedtsyrekæde -molekyler og har en total tykkelse på kun få nanometer.

"Vores metode har et enormt potentiale for superopløselig mikroskopi, fordi den giver os mulighed for at lokalisere enkeltmolekyler med nanometeropløsning ikke kun lateralt (som med tidligere metoder), men også med lignende nøjagtighed langs den tredje retning, som muliggør ægte tredimensionel optisk billeddannelse på makromolekylers længdeskala, "siger Arindam Ghosh, den første forfatter til papiret.

"Dette vil være et kraftfuldt værktøj med mange applikationer til at løse afstande med sub-nanometer nøjagtighed i individuelle molekyler, molekylære komplekser, eller små cellulære organeller "tilføjer professor Jörg Enderlein, publikationens tilsvarende forfatter og leder af Third Institute of Physics (Biophysics), hvor arbejdet fandt sted.