Summary
Ce protocole décrit l’analyse de clignement Raman exaltée de surface en raison de la marche aléatoire d’une molécule unique sur une surface d’argent à l’aide des lois de puissance de diffusion.
Abstract
D’une seule molécule à une jonction d’argent nanoaggregate, clignotant Raman exaltée de surface scattering (SERS) est observée. Ici, un protocole est présenté sur la façon de préparer la SERS-active nanoaggregate d’argent, enregistrer une vidéo de certaines taches clignotants dans l’image microscopique et d’analyser les statistiques de clignotants. Dans cette analyse, une loi de puissance reproduit les distributions de probabilité des événements lumineux par rapport à leur durée. Les distributions de probabilité des événements sombres sont montées par une loi de puissance avec une fonction exponentielle. Les paramètres de la Loi de puissance représentent comportement moléculaire dans les États claires et sombres. On peuvent estimer le modèle de marche aléatoire et la vitesse de la molécule sur toute la surface argentée. Il est difficile d’estimer la même lors de l’utilisation de moyennes, fonctions d’autocorrélation et Super-résolution SERS imagerie. À l’avenir, analyses de loi de puissance devraient être combinées avec l’imagerie spectrale, parce que les origines de clignotement ne peuvent être confirmées par cette méthode d’analyse.
Introduction
Diffusion (SERS) de Raman exaltée de surface est la spectroscopie Raman hautement sensible d’une surface de métal noble. Étant donné que le spectre Raman fournit des informations détaillées sur la structure moléculaire basée sur les positions de pic, à travers les modes vibrationnels de groupes fonctionnels dans les molécules, les informations d’une seule molécule sur une surface métallique peuvent être étudiées à l’aide de « sers »1,2,3. D’un nanoaggregate d’argent avec un adsorbat à l’échelle de la molécule unique, un signal clignotant on observe1,2,3,4,5,6, 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16et le spectre fluctue de1,2,3,4,5,6,7,8, 9,10,11,12,13,14. Clignotement peut être induite par une seule molécule qui se déplace au hasard dans et hors d’un champ électromagnétique amélioré de (EM) à un carrefour de taille nanométrique argent nanoaggregate. Par conséquent, clignotant est considéré comme une preuve simple pour la détection de molécules simples, par rapport à une technique utilisant une distribution de Poisson des intensités SERS et un bi-analyte2,3,17. Cependant, les mécanismes détaillés du spectre clignotant et fluctuant, qui peut dépendre fortement de comportement moléculaire sur la surface de l’Ag, sont encore controversés.
Dans des études antérieures, clignotant SERS a été analysée à l’aide de la fonction d’autocorrélation, qui permet de calculer le coefficient de diffusion et de la concentration des molécules se déplaçant dans et hors l’amélioration EM champ12,13,14 . En outre, un score normalisé écart-type, qui représente l’instabilité dans l’intensité totale, a été dérivé de la courbe de temps du signal15. Cependant, ces approches analytiques peuvent être basées sur le comportement de quelques molécules. En revanche, dans une imagerie Super-résolution de clignement SERS, comportement de molécules simples dans un champ électromagnétique amélioré peut être identifié16. Cependant, ces techniques peuvent obtenir des paramètres tels que dans un champ électromagnétique amélioré. Le comportement aléatoire d’une seule molécule dans une large gamme (par exemple, en clignotant « SERS ») peut être représenté comme une loi de puissance plutôt que d’une moyenne de4,5,6,7,8 ,9,10,11, similaire à fluorescence clignotant d’un semi-conducteur simple quantum dot (QD)18,19. En utilisant une alimentation droit analyse4,5,6,7,8,9,10,11, comportement moléculaire peut être estimée dans l’état lumineux (dans le champ EM amélioré) et état foncé10; autrement dit, on peut estimer le comportement de la molécule sur toute la surface argentée.
Pour cette technique, l’argent colloïdales nanoaggrégats sont utilisés4,5,6,7,8,9,10,11. Ces nanoaggrégats montrent diverses bandes de résonance (LSPR) plasmon de surface localisées qui affectent fortement améliorée des champs électromagnétiques, lorsqu’ils sont excités à certaines longueurs d’onde. Ainsi, argent de SERS-active nanoparticules existent en suspension colloïdale et certaines données peut immédiatement être obtenue. Dans le cas de simples nanostructures, qui ont des arrangements, des formes et des tailles spécifiques, la dépendance LSPR de SERS clignotant peut cacher des autres dépendances7; à savoir, si la nanostructure bonne ou mauvaise à LSPR est utilisée, les paramètres seront constants, et les autres dépendances seront donc cachées. Analyse Loi de puissance a été utilisée pour découvrir les différentes dépendances de la SERS clignotant argent colloïdal nanoaggrégats4,5,6,7,8, 9 , 10 , 11.
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Protocol
1. préparation de l’échantillon
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Préparation de nanoparticules d’argent colloïdales 20
- Pour fabriquer des nanoparticules d’argent colloïdales, dissoudre 0,030 g de nitrate d’argent et 0,030 g de citrate de sodium dihydraté dans 150 mL d’eau dans un ballon à fond rond de 200 mL.
- Combiner la fiole avec un réfrigérant à reflux (Dimroth).
- Agiter la solution dans le ballon d’un agitateur magnétique. Ensuite, faire chauffer la solution en remuant dans la fiole dans un bain d’huile à 150 ° C pendant 60 min.
Remarque : La solution devient jaune, puis laiteux gris. - Laisser refroidir la suspension à la température ambiante et garder la suspension dans le flacon, recouvert de papier d’aluminium dans un réfrigérateur.
Remarque : Le protocole peut être suspendu à ce stade. Utilisez les nanoparticules colloïdales, après avoir entreposé au réfrigérateur, dans le mois.
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Préparation de l’échantillon pour multicolores clignotant d’émission 11
- Prêt d’une lame de microscope, laver avec du savon, une plaque de verre à la main et rincez-le à l’eau.
- Ajouter 0,1 % solution aqueuse de poly-L-lysine à la plaque de verre et supprimer la solution avec un ventilateur.
- Ajouter l’argentée suspension colloïdale à la plaque de verre et supprimer la suspension à l’air comprimé.
- Délimitent une zone de déposer sur la plaque de verre avec un stylo liquide bloqueur.
- Laisser tomber de l’eau distillée sur la plaque de verre et couvrir avec une autre plaque de verre pour créer une lame de microscope et empêcher l’eau de s’évaporer.
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Préparation de l’échantillon pour SERS clignotant couleur monotone 7 , 8 , 9 , 10
- Prêt d’une lame de microscope, laver avec du savon, une plaque de verre à la main et rincez-le à l’eau.
- Mélanger la suspension colloïdale argentée avec thiacyanine ou thiacarbocyanine du colorant (25 ou 4 µM, respectivement) et une solution aqueuse de NaCl (10 mM) dans un rapport de volume de 2:1:1.
- Laisser tomber la suspension de l’échantillon sur la plaque de verre et supprimer la suspension à l’air comprimé.
- Délimitent une zone de déposer sur la plaque de verre avec un stylo liquide bloqueur.
- Laisser tomber une solution aqueuse de NaCl (1 M) sur la plaque de verre pour immobiliser les nanoparticules d’argent et le couvrir avec une autre plaque de verre pour créer un disque de glissement du microscope et empêcher l’évaporation de la solution.
2. observation de clignotement des nanoparticules d’argent
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Illumination de l’échantillon
- Placer la plaque de verre échantillon préparée en utilisant le protocole 1.2 ou 1.3 sur la scène d’un microscope inversé.
- Éclairer la plaque de verre d’échantillon à l’aide de la lumière blanche à travers un condenseur de champ sombre et de se concentrer sur différents spots de couleurs (bleus, verts, jaunes et rouges) sur la plaque de verre à l’aide d’une lentille d’objectif (60 X).
- Éclairer la plaque de verre d’échantillon à l’aide d’un faisceau atténué, livré à un angle de 30° par rapport à la surface de l’échantillon, d’un laser à diode pompé à l’état solide (DPSS) onde continue (cw) à travers un filtre d’interférence.
- Pour l’illumination laser permet d’observer l’argent nanoaggrégats comme des taches de couleur monotones dans un entourage de même couleur, déplacer la zone d’illumination laser vers le centre de la vue et se concentrer sur les taches sur la plaque de verre en ajustant la scène dans la direction z.
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Observation de clignotement
- Insérer un filtre passe-longue après la lentille de l’objectif et éclairer la plaque de verre d’échantillon à l’aide d’un faisceau de cw-laser DPSS envoyée à un angle de 30° par rapport à la surface de l’échantillon à travers un filtre d’interférence.
- Trouver le clignotement taches tel qu’illustré à la Figure 1 (voir aussi Figure S1 dans les documents supplémentaires) en déplaçant la scène dans les directions x et y.
- Enregistrer des vidéos des taches clignotantes avec le microscope inversé, couplé à une caméra refroidie numérique couplé dispositif de charge (CCD), qui a une résolution temporelle de 61 à 120 ms, pendant 20 min.
3. analyse de clignement SERS
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Dérivation de courbe de temps de vidéo
- Dans le logiciel qui contrôle la caméra CCD, ouvrez le fichier vidéo.
- Pour sélectionner les taches clignotants et la zone sombre, faites glisser les zones qui couvrent séparément des régions avec et sans taches dans l’image vidéo.
- Pour calculer les signaux intensité en fonction du temps des taches clignotantes et des zones sombres dans la vidéo, sélectionnez Analyse temporelle dans l’analyse, puis cliquez sur le calcul dans la fenêtre d’Analyse temporelle .
- Enregistrer les données dans un fichier texte.
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Analyse de la courbe de temps
- Aplatir une ligne de base de la courbe de temps en soustrayant le profil temporel de la zone sombre et/ou de montage avec une fonction polynomiale, tel qu’illustré dans les Figures 2 a et 2 b.
- Évaluer une intensité moyenne de base se compose d’environ 2000 points, j’aibaseet un écart-type des intensités de base, σ, comme illustré dans les Figures 2 et 2D.
- Distinguer les événements lumineux de sombres événements à l’aide de grandes intensités à un seuil de j’aibase + 3σ et enregistrer la durée de chaque épreuve. Dans la Figure 3, par exemple, enregistrer l’événement de 0 à 3.5476 s que l’événement sombre (avec une durée t = 3.5476 s) et d’enregistrer l’événement de 3.5476 à 4.0981 s que l’événement lumineux (avec une durée t = 0.5505 s). Répétez la procédure comme indiqué dans le tableau 1.
- Compter le nombre d’événements claires et foncées pour chaque durée, telle qu’exprimée dans les première et deuxième lignes du tableau 2.
- Additionner le nombre d’événements pour chaque durée, à l’exception des événements plus courtes que la durée t. Tel qu’exprimé dans les deuxième et troisième lignes du tableau 2, par exemple, additionner le nombre d’événements pour chaque durée (à l’exception des événements pour t = 0,0612 s) sous la forme 41 + 18 + 9 +... ; le résultat est égal à la somme pour t = 0.1223 s, c'est-à-dire 103.
- Diviser les sommations par chaque durée et normaliser. Comme indiqué dans le tableau 2, par exemple, diviser la somme pour la durée t = 0,0612 s par la durée 0,0612 s. Le résultat est 3,351.5791. Ensuite, divisez le résultat par le nombre total des résultats à la quatrième ligne du tableau 2. La distribution de probabilité est dérivée pour être 0.64494.
- Tracer les distributions de probabilité pour les événements lumineux Psur(t) contre leur durée t dans un graphe de logarithme-logarithme et fit Log10Psur(t) Journal des10 (
) pour déduire la puissance Loi exposant αsur un particulier clignotant spot. Si Psur(t) est monté par , la ligne équipée écarte les parcelles de petites valeurs de Psur(t), comme indiqué par la ligne pointillée en Figure 4A. - Tracer les distributions de probabilité pour les sombres événements Poff(t) contre leur durée t dans un graphe de logarithme-logarithme et fit Log10Poff(t) par (10) Journal
d’en déduire la loi exposant αoff et la troncature temps τ du clignotement même spot. Si Poff(t) est monté par , la courbe ajustée écarte les parcelles de petites valeurs de Poff(t). - Répétez 3.2.1 à 3.2.8 pour les autres taches clignotants dans la vidéo.
d’en déduire la loi exposant αoff et la troncature temps τ du clignotement même spot. Si Poff(t) est monté par Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De l’argent nanoaggrégats avec poly-L-lysine, établie par le protocole 1.2, des taches clignotantes multicolores de SERS et fluorescence exaltée de surface sont observés, comme illustré à la Figure 111. En revanche, des taches de clignotants couleur monotones du SERS ont été observées pour l’argent nanoaggrégats avec les molécules de colorant préparés par protocole 1,37,8,9,10. Il existe deux types de résultats « négatifs » : résultats continus ou résultats où aucun SERS n’est observée. Les résultats anciens et ce dernier peuvent être causés par des concentrations élevées ou basses de molécules sur la surface d’argent colloïdale, respectivement.
Les signaux émis par un seul nanoaggregate argent montrent diverses intensités à différentes époques, comme illustré à la Figure 2B. Ceci est différent de la fluorescence clignotante d’une seule QD. Histogrammes de l’intensité de fluorescence montrent deux pics distincts, qui représentent les États claires et foncées,18. Le profil de temps sur une longue distance est similaire à son expansion dans une courte portée, comme indiqué dans la Figure 34. Ceci est dénommé « individu-similitude » ou « fractal » ; nommément, les caractéristiques des objets sont considérés comme similaires si leurs échelles de longueur sont développées.
Dans un graphe de logarithme-logarithme, les distributions de probabilité pour les événements claires et sombres sont tracées contre leurs durées comme une ligne courbe et, respectivement, comme illustré dans la Figure 4 (et non le clignotement d’une seule QD)19. Dans le graphique, la pente de la ligne correspond à l’exposant de loi de puissance. En revanche, le plus court temps de troncation se déduit du fait que la Loi de puissance à l’État foncé est tronquée à queue plus courte. Pour l’événement « sers » sombre, les distributions de probabilité sont parfois montées par une loi de puissance plutôt que par une fonction exponentielle. C’est fois troncature très longue avec erreurs importantes sont parfois dérivé9,10. Toutefois, il n’est pas un résultat « négatif » qu’une loi de puissance avec une fonction exponentielle ne peut pas reproduire les distributions de probabilité pour un sombre événement SERS.
La puissance droit exposants αmarche/arrêt et la troncature fois τ déduit de nanoparticules d’argent individuelles montrent différentes valeurs, comme illustré à la Figure 5. Depuis les nombreux exposants de loi puissance, en moyenne avec un écart-type est dérivée et comparée à d’autres valeurs dans diverses conditions. Dans le cas de reprises de troncature, la médiane plutôt que la moyenne peut être approprié pour la comparaison. Heureusement, une pléthore de données peut être collectée de plusieurs vidéos de clignement, parce qu’environ une douzaine de taches clignotantes peuvent être observés simultanément dans la vidéo.
Figure 1: images représentatives de la SERS clignotant. Les taches clignotantes multicolores sont visibles en argent nanoaggrégats avec poly-L-lysine. Echelle = 10 µm. C’est pris avec un microscope inversé couplé à une caméra CCD couleur à travers une longue passe du filtre (voir le film vidéo correspondant Figure S1 du matériel supplémentaire). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 2: profil de temps représentatif (A) de l’intensité du signal de clignotant spot. (B) la courbe de temps dont la base a été rasée en soustrayant le profil temporel de la zone sombre et/ou du montage via une fonction polynomiale. Reproduit avec la permission de la Royal Society of Chemistry8. (C) l’élargissement du carré (B), à savoir, la ligne de base de la courbe de temps. (D) densité schématique de l’intensité des points de référence. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 3: courbe de temps représentatif de l’intensité du signal du clignotement spot et seuil permettant de définir des événements claires et foncées (ligne horizontale). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 4: distributions de probabilité représentatives pour clignotants taches en fonction de leur durée. ()A) distributions de probabilité des événements lumineux en fonction de leurs durées dans un graphe de logarithme-logarithme. Les lignes solides et en pointillé avec le montage résultats utilisant les équationsLog10P(t)= Log10(
) et Psur(t) = , respectivement. (B) les distributions de probabilité des événements sombres comploté contre leurs durées dans un graphe de logarithme-logarithme. Ils peuvent être équipés comme une courbe donnée par une loi de puissance avec une fonction exponentielle. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 5: histogrammes représentant de paramètres, dérivées de la Loi de puissance. (A) histogramme des exposants de loi de puissance pour événements lumineux. (B) histogramme des exposants de loi de puissance pour les sombres événements. ()C) histogramme de troncature fois en loi de puissance avec une fonction exponentielle pour les événements sombres. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure S1 : film représentatif de clignement SERS. Les taches clignotantes multicolores sont visibles en argent nanoaggrégats avec poly-L-lysine. Cela couvre une superficie de 50 µm x 40 µm et a été prise avec un microscope inversé couplé à une caméra CCD à travers un filtre longue passe. S’il vous plaît cliquez ici pour voir cette vidéo. (Clic droit pour télécharger.)
S2 figure : image représentative microscope électronique à balayage d’argent nanoaggregate formé par l’addition de la poly-L-lysine ou de NaCl. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure S3 : spectre Raman conventionnelle pour la poudre de thiacarbocyanine et les spectres SERS temporelle-fluctué représentatifs d’un seul nanoaggregate d’argent avec thiacarbocyanine. Reproduit avec la permission de la Royal Society of Chemistry8. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
| Événement | Temps de démarrage/s | Temps de fin/s | Durée/s |
| sombre | 0.0000 | 3.5476 | 3.5476 |
| brillant | 3.5476 | 4.0981 | 0.5505 |
| sombre | 4.0981 | 5.8720 | 1.7738 |
| brillant | 5.8720 | 5.9331 | 0,0612 |
| sombre | 5.9331 | 6.3613 | 0.4282 |
| brillant | 6.3613 | 6.4836 | 0.1223 |
| sombre | 6.4836 | 6.6671 | 0.1835 |
| brillant | 6.6671 | 6.7895 | 0.1223 |
| sombre | 6.7895 | 7.0341 | 0.2447 |
| brillant | 7.0341 | 7.0953 | 0,0612 |
| sombre | 7.0953 | 8.3798 | 1.2845 |
| brillant | 8.3798 | 8.4409 | 0,0612 |
| sombre | 8.4409 | 8.6856 | 0.2447 |
| brillant | 8.6856 | 8.7468 | 0,0612 |
| sombre | 8.7468 | 9.6643 | 0.9175 |
| brillant | 9.6643 | 9.9089 | 0.2447 |
| sombre | 9.9089 | 9.9701 | 0,0612 |
| brillant | 9.9701 | 10.3371 | 0.3670 |
| sombre | 10.3371 | 10.3983 | 0,0612 |
Tableau 1 : tableau représentant des événement sombre ou lumineux, heure de début d’événement, heure de fin d’événement et la durée de l’événement. Celles-ci provenaient de la Figure 3.
| Durée/s | Lol de l’événement | Sommation | (Summation)/(Duration) | Distribution de probabilité/s-1 |
| 0,0612 | 102 | 205 | 3351.5791 | 0.64494 |
| 0.1223 | 41 | 103 | 841.9821 | 0.16202 |
| 0.1835 | 18 | 62 | 337.8828 | 0.06502 |
| 0.2447 | 9 | 44 | 179.8408 | 0.03461 |
| 0.3058 | 4 | 35 | 114.4442 | 0.02202 |
| 0.3670 | 3 | 31 | 84.4707 | 0.01626 |
| 0.4282 | 3 | 28 | 65.3967 | 0.01258 |
| 0.4893 | 4 | 25 | 51.0911 | 0.00983 |
| 0.5505 | 1 | 21 | 38.1481 | 0.00734 |
| 0.6117 | 1 | 20 | 32.6983 | 0.00629 |
| 0.6728 | 5 | 19 | 28.2395 | 0.00543 |
| 0.7340 | 2 | 14 | 19.0740 | 0.00367 |
| 0.9786 | 1 | 12 | 12.2619 | 0.00236 |
| 1.0398 | 1 | 11 | 10.5789 | 0.00204 |
| 1.1621 | 2 | 10 | 8.6048 | 0.00166 |
| 1.3456 | 1 | 8 | 5.9452 | 0.00114 |
| 1.4068 | 1 | 7 | 4.9758 | 0.00096 |
| 1.9573 | 1 | 6 | 3.0655 | 0.00059 |
| 2.0796 | 1 | 5 | 2.4043 | 0,00046 |
| 2.2631 | 1 | 4 | 1.7675 | 0.00034 |
| 2.4466 | 1 | 3 | 1.2262 | 0,00024 |
| 2.8136 | 1 | 2 | 0.7108 | 0.00014 |
| 2.9359 | 1 | 1 | 0.3406 | 0,00007 |
Tableau 2 : Tableau représentatif de durée, nombre d’événements pour chaque durée, somme de nombre d’événements pour la plus longue durée, sommations divisées par chaque durée et leurs distributions de probabilité normalisées.
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Discussion
De la jonction nanoaggregate argent, SERS est émis. Par conséquent, nous devons préparer les nanoaggrégats plutôt que des nanoparticules colloïdales, qui sont couverts avec les anions de citrate. Agrégats argent sont formés à partir de l’effet créé par l’ajout de la poly-L-lysine, qui a -NH3+ et est à l’origine de la SERS, le salage ou Na+ cation de NaCl, tel qu’illustré dans Figure S2 du matériel supplémentaire. Par ailleurs, pour éclairer les nombreux spots dans la vaste zone, le faisceau laser floue est livré à un angle de 30° par rapport à la surface de l’échantillon, à travers une lentille qui n’est pas attachée au microscope. Il est possible que l’aire d’observation n’est pas allumé. Nous ajuster et déplacer la zone de laser pour illuminer la zone d’observation à fort grossissement. Après cette optimisation, des taches de couleur monotones sont visibles dans les environs de la même couleur. Voici les étapes essentielles pour clignotant observation SERS.
Ici, les questions qui requièrent l’attention pour l’analyse de loi de puissance sont discutées. Tout d’abord, le seuil permettant de définir des événements claires et sombres influences l’analyse clignotant. Lorsque le seuil est augmenté, les exposants de loi de puissance et les temps de troncature tendent à augmenter ainsi4,5,9. Lorsque les exposants (αsur et αoff) et les temps de troncature affichent des tendances différentes, la dépendance de la SERS clignotant peut être découvert. Deuxièmement, l’exposant de droit plus petite puissance représente la pente plus raide de la ligne donnée par la Loi de puissance dans le graphique de logarithme-logarithme, représentant la réduction de la probabilité de longue durée pour l' événement claire ou sombre7. Parce que les événements lumineux ne peuvent durer de longues durées, moins de points pour les événements lumineux sont tracés dans le graphique qu’ils le sont pour les événements sombres. Ensuite, le αsur les valeurs tendance à être plus petit que le αhors tension, valeurs7, contrairement au clignotement d’une seule QD (αoff = αsur = -1,5)18. Troisièmement, les exposants ne deviennent légèrement plus grands que-1,10, parce que la distribution de probabilité est donnée par :
,
dont le numérateur dans le moyen terme (dérivé du protocole 3.2.5 ; Voir la troisième ligne du tableau 2) tend à diminuer à des durées plus longues de t, parce que même le nombre d’événements claires et sombres pour des durées plus longues ont tendance à être diminuée par le fait que les molécules se déplacent au hasard et peuvent difficilement rester dans un État non-émissif ou émissif (la jonction de la nanoaggregate) pendant une longue période de temps, telle qu’exprimée dans la deuxième ligne du tableau 2. La Loi de puissance exposant α = -1,5 ou -1, peut être dérivé du fait que la molécule au hasard des randonnées sur la surface argentée - ou en deux dimensions, respectivement4,5,18. En revanche, le temps de troncature est réduit par une plus vite moléculaire aléatoire et/ou la barrière d’énergie plus élevée d’un non-émissif État émissif4,5,19. Il est à noter que les pourcentages d’événements dont la probabilité distribution ne peut être reproduite par une loi de puissance avec une fonction exponentielle sont des données importantes9,10, parce que l’échec de la reproduction provenance de très longue fois de troncature.
Dans des études précédentes12,13,14, la fonction d’autocorrélation servait aussi pour clignotant « sers ». La fonction d’autocorrélation, qui a été utilisée pour la spectroscopie de corrélation de fluorescence, représentait les coefficients de diffusion et les concentrations de molécules fluorescentes se déplaçant dans et hors d’un domaine d’intervention21,22. Pour clignotant SERS, toutefois, aucun fonction simple ne peut reproduire la fonction d’autocorrélation14. Ceci suggère un processus complexe pour clignotant SERS, parce qu’une fonction d’autocorrélation peut identifier certains périodicité. Dans une autre analyse quantitative, un score normalisé écart-type est dérivé d’un profil temporel du signal15. Un gros score a indiqué instabilité en intensité totale. Ces approches de l’analyse peuvent être appropriés pour le comportement de quelques molécules, plutôt que de comportement d’une seule molécule. Par ailleurs, les durées moyennes pour les événements lumineux ont été utilisées pour l’analyse de clignement SERS4,14. Ceux-ci pourraient révéler le comportement de la molécule dans un champ EM renforcée, semblable à l’imagerie de Super-résolution de « sers »16. Toutefois, les moyennes pour les sombres événements ne peuvent pas être dérivées ; à savoir, les durées totales de sombres événements SERS unique en argent nanoaggrégats ont diminué par une augmentation du nombre des événements4, alors que la durée totale de vives manifestations SERS a augmenté. Par conséquent, seul le comportement moléculaire de vives manifestations SERS peut être examiné par ces techniques. En utilisant une analyse de droit la puissance, en revanche, le comportement moléculaire pour l’État sombre (c'est-à-dire sur la surface d’argent, à l’exception des jonctions d’argent nanoaggrégats) peut être estimée en fonction du pouvoir Loi exposant αoff et troncature temps10 . Il s’agit d’une différence significative par les techniques précédentes.
Pour confirmer que le clignotement est induit par la SERS, le spectre est mesuré à partir de l’argent nanoaggregate au centre d’une vue à travers un trou d’épingle, tel qu’illustré dans Figure S3 dans les documents supplémentaires. Cependant, il n’est pas mesuré de toutes les taches clignotant7,8,9,10,11. Pour11de poly-L-lysine, clignotant dans une zone de longueur d’onde est attribué pas de SERS, mais de fluorescence exaltée de surface, dont l’origine est également améliorées champs EM comme « sers ». En outre, il est controversé pour connecter les spectres fluctuantes avec le clignotant. Il s’agit d’une limitation de la technique actuelle.
À l’avenir, clignotant SERS doit être analysée en termes de chaque pic. Autrement dit, l’analyse de loi de puissance devrait être associée à l’imagerie spectrale. À l’aide d’un bi-analyte technique17, dans lequel les signatures vibratoires uniques sont visibles en analytes mixtes, l’origine des molécules simples SERS a été confirmée. Cependant, moléculaire ne peut être significativement étudié le comportement, en raison de la résolution temporelle. Récemment, le comportement différent de chaque origine a été détecté en ce qui concerne les temps de troncature, en observant chacun des spots clignotants à travers chaque filtre optique et la puissance Loi analyse11.
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Disclosures
L’auteur n’a rien à divulguer.
Acknowledgments
L’auteur remercie le Prof. Y. Ozaki (Kwansei Gakuin University) et Dr T. Itoh (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) pour leur discussion fructueuse de ce travail. Ce travail a été soutenu par KAKENHI (subvention pour la recherche scientifique C) depuis le ministère de l’éducation, Culture, Sports, Science et technologie (no 16K 05671).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Silver nitrate, 99.8% | Wako | 194-00832 | |
| Trisodium citrate dihydrate, 99. % | Wako | 191-01785 | |
| Poly-L-lysine aqueous solution, 0.1% | Sigma-Aldrich | P8920 | |
| 3,3'-disulfopropylthiacyanine triethylamine | Hayashibara Biochemical Laboratories | NK-2703 | a kind of thiacyanine dyes |
| 3,3'-diethyl-5,5'-dichloro-9-methylthiacarbocyanine iodine salt | Hayashibara Biochemical Laboratories | SMP-9 | a kind of thiacarobocyanine dyes |
| Sodium chloride, 99.5% | Wako | 191-01665 | |
| Dimroth condenser | Iwaki | 61-9722-22 | perchased from AS ONE |
| Magnetic stirrer | Corning | DC-420D | |
| Oil bath | Advantech | OS-220 | |
| Glass plate | Matsunami | S-1112 | Microscope slide |
| Blower | Hozan | Z-288 | Air duster |
| Liquid blocker pen | Daido Sangyo | LIQUID BLOCKER (Super Pap Pen). Ready-to-use hydrophobic barrier pen designed for immunohistochemistry applications | |
| Inverted microscope | Olympus | IX-70 | |
| Objective lens | Olympus | LCPlanFl 60× | NA 0.7 |
| Dark field condenser | Olympus | U-DCD | NA 0.8–0.92 |
| Cooled digital CCD camera | Hamamatsu | ORCA-AG | controlled by software Aqua Cosmos |
| Software for the cooled digital CCD camera | Hamamatsu | AquaCosmos | used for also derivation of the time-profiles from the blinking spots in the video |
| Color CCD camera | ELMO | TNC-C920 | not used for analysis |
| DPSS laser | RGB laser system | NovaPro532-75 | λ = 532 nm; 60 mW (corresponds to a power density of 600 W/cm2) |
| Interference filter | Semrock | LL01-532-12.5 | |
| Long pass filter | Semrock | BLP01-532R-25 | |
| Software for the distinguishment and counting of the bright/dark events | home-maid | programmed by C++ | |
| Software for the fitting by a power law | LightStone | Origin6.1 |
References
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