Name: התבוננות וניתוח של מהבהב פיזור ראמאן השטח משופרת (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-01-11T14:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 52 s
Description: למדו לחקור התנהגות מולקולות בודדות על משטחי ננו-חלקיקי כסף באמצעות פיזור ראמאן משופר מהבהב. שיטה זו מאפשרת תצפית בו-זמנית של מספר נקודות מהבהבות לניתוח דינמיקה בממשק מוצק-נוזלי.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחבר תודה פרופסור י' וזאקי (אוניברסיטת Gakuin Kwansei), ד ר טי Itoh (הלאומי מכון מתקדם תעשייתי למדעים וטכנולוגיה) לצורך דיון פורה של עבודה זו. עבודה זו נתמכה על ידי KAKENHI (מענק הסיוע עבור C מחקר מדעי) של משרד החינוך, התרבות, הספורט, המדע, והטכנולוגיה (מס 16K 05671).

1. הכנת הדוגמא
<ol><li>
הכנת כסף colloidal חלקיקי 20<ol>
<li>להמציא כסף colloidal חלקיקי, להמיס 0.030 g של חנקת הכסף ו- g 0.030 של ציטראט trisodium וגופרית והרכבו של 150 מ ל מים בבקבוקון התחתון עגול 200-mL.</li>
		<li>משלבים את הבקבוק עם הקבל ריפלוקס (Dimroth).</li>
		<li>מוסיפים את הפתרון הבקבוק עם פס מגנטי בחישה ומערבבים. לאחר מכן, מחממים את הפתרון מלהיב ב. הבקבוק באמבט שמן ב 150 מעלות צלזיוס למשך 60 דקות. הערה: הפתרון תהפוך אפור צהוב, אז חלבי.</li>
		<li>מגניב ההשעיה בטמפרטורת החדר, ואל המתלה הבקבוקון מכוסה ברדיד אלומיניום במקרר. הערה: הפרוטוקול ניתן להשהות בשלב זה. השתמש colloidal חלקיקים, לאחר אחסון במקרר, בתוך חודש אחד.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הכנת דוגמת עבור צבעוני מהבהב פליטה 11<ol>
<li>להכין בשקופית מיקרוסקופ, לשטוף צלחת זכוכית עם סבון בעבודת יד, לשטוף אותו במים.</li>
		<li>0.1% פולי-L-ליזין תמיסה מימית להוסיף לוח הזכוכית, והסר את הפתרון עם מפוח.</li>
		<li>להוסיף את המתלים colloidal כסף לוח הזכוכית, וכן להסיר את הבולם עם מפוח.</li>
		<li>הקף את אזור שחרור בצלחת זכוכית עם עט חוסם נוזלי.</li>
		<li>לשפוך מים מזוקקים על לוח הזכוכית, לכסות את זה עם עוד צלחת זכוכית כדי ליצור שקופית מיקרוסקופ ולמנוע המים מתאדים.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
הכנת דוגמת עבור מונוטוני SERS מהבהבת בצבע 7 , 8 , 9 , 10<ol>
<li>להכין בשקופית מיקרוסקופ, לשטוף צלחת זכוכית עם סבון בעבודת יד, לשטוף אותו במים.</li>
		<li>מערבבים את המתלים colloidal כסף עם צבע thiacyanine או thiacarbocyanine (25 או 4 מיקרומטר, בהתאמה), תמיסה מימית של NaCl (10 מ מ)-יחס נפח של 2:1:1.</li>
		<li>זרוק את המתלים מדגם על צלחת זכוכית, להסיר את הבולם עם מפוח.</li>
		<li>הקף את אזור שחרור בצלחת זכוכית עם עט חוסם נוזלי.</li>
		<li>ירידה של תמיסה מימית של NaCl (1 מ') על לוח הזכוכית כדי לשתק את סילבר חלקיקים, לכסות את זה עם עוד צלחת זכוכית כדי ליצור צלחת שקופיות מיקרוסקופ ולמנוע את הפתרון מתאדים.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. התבוננות מהבהב סילבר חלקיקים
<ol><li>
תאורה של מדגם
	<ol>
<li>מקם את לוח הזכוכית מדגם שהוכנו באמצעות פרוטוקול 1.2 או 1.3 על הבמה של מיקרוסקופ הפוכה.</li>
		<li>יאיר לוח הזכוכית מדגם באמצעות אור לבן דרך שדה אפל מעבה, המוקד על כתמים צבעוניים שונים (כחול, ירוק, צהוב ואדום) על לוח הזכוכית באמצעות עדשת אובייקטיבי (60 X).</li>
		<li>יאיר לוח הזכוכית מדגם באמצעות קרן הקלוש, שהועברו בזווית של 30 מעלות יחסית משטח הדגימה, שאוב מצב מוצק (DPSS) דיודת לייזר מכ (cw) דרך מסנן הפרעות.</li>
		<li>כדי להשתמש תאורה לייזר כדי לבחון את nanoaggregates כסף כמו כתמים צבעוניים מונוטוני אותו בצבע של סביבה, להזיז את האזור תאורה לייזר למרכז התצוגה ולהתמקד הכתמים על לוח הזכוכית על-ידי התאמת השלב z-כיוון.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
התבוננות מהבהב
	<ol>
<li>להוסיף מסנן לעבור זמן רב לאחר העדשה אובייקטיבי, להאיר את לוח הזכוכית מדגם באמצעות קרן לייזר cw DPSS גאל בזווית של 30 מעלות ביחס השטח מדגם באמצעות מסנן הפרעות.</li>
		<li>למצוא את המצמוץ יבחין כמוצג באיור 1 (ראה גם איור S1 בחומר משלים) על-ידי הזזת השלב ב x - ו y-ההוראות.</li>
		<li>להקליט וידאו נקודות מהבהב עם המיקרוסקופ הפוכה, מצמידים מקורר דיגיטלי תשלום מצמידים מכשיר (CCD) מצלמה, בעל רזולוציה זמן של ms 61-120, כעשרים דקות.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. ניתוח של מהבהב SERS
<ol><li>
נגזרת של פרופיל זמן וידאו
	<ol>
<li>בהתוכנה המפקחת על מצלמת CCD, פתח את קובץ הווידאו.</li>
		<li>לבחירת נקודות מהבהב ואזור אפלים, גרור אזורים בנפרד לכסות אזורים עם או בלי נקודות של תמונת הוידיאו.</li>
		<li>להפיק אותות בעוצמה זמן פרופילים מן כתמים מהבהב אזורים כהים וידאו, בחר ניתוח באונה בניתוחולאחר לחץ על חישוב בחלון ניתוח טמפורלית .</li>
		<li>לשמור את הנתונים כקובץ טקסט.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
ניתוח של הפרופיל זמן
	<ol>
<li>לשטח תוכנית בסיסית של הפרופיל זמן על-ידי חיסור לפרופיל זמן אזור כהה ו/או התאמה עם פונקציה פולינום, כפי שמוצג דמויות 2A ו- 2B.</li>
		<li>להעריך עוצמה בסיסית בממוצע שלא מורכב כ 2000 נקודות, אניהבסיס, סטיית תקן של עוצמות בסיסית, σ, כפי שמוצג דמויות 2C ו- 2D.</li>
		<li>להבדיל בהיר אירועים מאירועים כהה שימוש בעוצמות גדולות יותר מסף אניבסיס + 3σ, והקלטה של משך הזמן של כל אירוע. איור 3, לדוגמה, להקליט את האירוע מ- 0 ל 3.5476 s כמו האירוע כהה (עם משך של t = 3.5476 s), ולתעד את האירוע מ 3.5476 כדי 4.0981 s כמו האירוע בהיר (עם משך של t = 0.5505 s). חזור על הליך כפי שמוצג בטבלה 1.</li>
		<li>לספור את מספר אירועים הכהים והבהירים למשך כל, כפי שבאה לידי ביטוי הקווים הראשון והשני בטבלה 2.</li>
		<li>לסכם מספר האירועים למשך כל, למעט אירועים קצרים יותר מאשר משך זמן t. כפי שבאה לידי ביטוי הקווים השני והשלישי של טבלה 2, לדוגמה, לסכם מספר האירועים למשך כל (מלבד האירועים עבור t = 0.0612 s) כמו 41 + 18 + 9 +...; התוצאה שווה. הסיכום עבור t = 0.1223 s, קרי 103.</li>
		<li>מתחלק סיכומים של כל משך, לנרמל אותם. כפי שבאה לידי ביטוי בטבלה 2, לדוגמה, לחלק את הסיכום עבור משך זמן t = 0.0612 s על ידי ה-s משך 0.0612. התוצאה היא 3,351.5791. לאחר מכן, לחלק את התוצאה על ידי הכולל של התוצאות לשורה הרביעית בטבלה מס ' 2. התפלגות ההסתברות נגזר להיות 0.64494.</li>
		<li>העלילה של התפלגויות ההסתברות עבור האירועים בהיר P-(t) נגד שלהם משך t בגרף הלוגריתם-הלוגריתם, ובכושר יומן10P-(t) מאת יומן10 (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56729/56729eq1.jpg">) להסיק את כוח החוק α המעריךעל ספציפי מהבהב ספוט. אם P-(t) הוא מצויד ידי <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56729/56729eq1.jpg"> , קו מצויד סוטה מן החלקות על ערכים קטנים של P-(t), כפי שמוצג על ידי הקו המקווקו באיור 4א.</li>
		<li>העלילה של התפלגויות ההסתברות עבור אירועים כהה P.(t) נגד שלהם משך t בגרף הלוגריתם-הלוגריתם, ובכושר יומן10P.(t) מאת יומן10( <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56729/56729eq3.jpg"> להסיק את כוח החוק α המעריךאת , את חיתוך זמן τ מ המצמוץ באותה נקודה. אם P.(t) הוא מצויד ידי <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56729/56729eq3.jpg"> , העקומה מצויד סוטה מן החלקות על ערכים קטנים של P.(t).</li>
		<li>חזור על 3.2.1 כדי 3.2.8 המקומות מהבהב אחרים וידאו.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Qian, X. M., Nie, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-molecule+and+single-nanoparticle+SERS%3A+from+fundamental+mechanisms+to+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Single-molecule and single-nanoparticle SERS: from fundamental mechanisms to biomedical applications.</a> Chem. Soc. Rev. 37, 912-920 (2008).</li>
<li>Pieczonka, N. P. W., Aroca, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single+molecule+analysis+by+surfaced-enhanced+Raman+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Single molecule analysis by surfaced-enhanced Raman scattering.</a> Chem. Soc. Rev. 37, 946-954 (2008).</li>
<li>Kneipp, J., Kneipp, H., Kneipp, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SERS+-a+single-molecule+and+nanoscale+tool+for+bioanalytics%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">SERS -a single-molecule and nanoscale tool for bioanalytics.</a> Chem. Soc. Rev. 37, 1052-1060 (2008).</li>
<li>Kitahama, Y., Ozaki, Y. Analysis of blinking SERS by a power law with an exponential function. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKitahama%2C+Y+%22Frontiers+of+Surface-Enhanced+Raman+Scattering%3A+Single-Nanoparticles+and+Single+Cells%22">Frontiers of Surface-Enhanced Raman Scattering: Single-Nanoparticles and Single Cells</a>. , Wiley. Chichester. Chapter 6 (2014).</li>
<li>Kitahama, Y. Truncated Power Law Analysis of Blinking SERS. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/bk-2016-1245.ot001">Frontiers of Plasmon Enhanced Spectroscopy Volume 1 (ACS Symposium series Vol. 1245)</a>. , American Chemical Society. Washington DC. Chapter 4 (2016).</li>
<li>Bizzarri, A. R., Cannistraro, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((L%C3%A9vy+Statistics+of+Vibrational+Mode+Fluctuations+of+Single+Molecules+from+Surface-Enhanced+Raman+Scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Lévy Statistics of Vibrational Mode Fluctuations of Single Molecules from Surface-Enhanced Raman Scattering.</a> Phys. Rev. Lett. 94, 068303(2005).</li>
<li>Kitahama, Y., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Power-law+analysis+of+surface-plasmon-enhanced+electromagnetic+field+dependence+of+blinking+SERS+of+thiacyanine+or+thiacarbocyanine+adsorbed+on+single+silver+nanoaggregates%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Power-law analysis of surface-plasmon-enhanced electromagnetic field dependence of blinking SERS of thiacyanine or thiacarbocyanine adsorbed on single silver nanoaggregates.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 7439-7448 (2011).</li>
<li>Kitahama, Y., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+excitation+laser+intensity+dependence+of+blinking+SERRS+of+thiacarbocyanine+adsorbed+on+single+silver+nanoaggregates+by+using+a+power+law+with+an+exponential+function%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Analysis of excitation laser intensity dependence of blinking SERRS of thiacarbocyanine adsorbed on single silver nanoaggregates by using a power law with an exponential function.</a> Chem. Commun. 47, 3888-3890 (2011).</li>
<li>Kitahama, Y., Enogaki, A., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp312530j">Truncated power law analysis of blinking SERS of thiacyanine molecules adsorbed on single silver nanoaggregates by excitation at various wavelengths.</a> J. Phys. Chem. C. 117, 9397-9403 (2013).</li>
<li>Kitahama, Y., Araki, D., Yamamoto, Y. S., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Different+behaviour+of+molecules+in+dark+SERS+state+on+colloidal+Ag+nanoparticles+estimated+by+truncated+power+law+analysis+of+blinking+SERS%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Different behaviour of molecules in dark SERS state on colloidal Ag nanoparticles estimated by truncated power law analysis of blinking SERS.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 21204-21210 (2015).</li>
<li>Kitahama, Y., Nagahiro, T., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jrs.5079/abstract">Analysis of blinking from multicoloured SERS-active Ag colloidal nanoaggregates with poly-L-lysine via truncated power law.</a> J. Raman. Spectrosc. 48, 570-577 (2017).</li>
<li>Habuchi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-Molecule+Surface+Enhanced+Resonance+Raman+Spectroscopy+of+the+Enhanced+Green+Fluorescent+Protein%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Single-Molecule Surface Enhanced Resonance Raman Spectroscopy of the Enhanced Green Fluorescent Protein.</a> J. Am. Chem. Soc. 125, 8446-8447 (2003).</li>
<li>Weiss, A., Haran, G. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp0126863">Time-Dependent Single-Molecule Raman Scattering as a Probe of Surface Dynamics.</a> J. Phys. Chem. B. 105, 12348-12354 (2001).</li>
<li>Emory, S. R., Jensen, R. A., Wenda, T., Han, M., Nie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Re-examining+the+origins+of+spectral+blinking+in+single-molecule+and+single-nanoparticle+SERS%5BTitle%5D)+AND+%22Faraday+Discuss%22%5BJournal%5D)">Re-examining the origins of spectral blinking in single-molecule and single-nanoparticle SERS.</a> Faraday Discuss. 132, 249-259 (2006).</li>
<li>Itoh, T., Iga, M., Tamaru, H., Yoshida, K., Biju, V., Ishikawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+evaluation+of+blinking+in+surface+enhanced+resonance+Raman+scattering+and+fluorescence+by+electromagnetic+mechanism%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Quantitative evaluation of blinking in surface enhanced resonance Raman scattering and fluorescence by electromagnetic mechanism.</a> J. Chem. Phys. 136, 024703(2012).</li>
<li>Willets, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Super-resolution+imaging+of+SERS+hot+spots%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Super-resolution imaging of SERS hot spots.</a> Chem. Soc. Rev. 43, 3854-3864 (2014).</li>
<li>Dieringer, J. A., Lettan, R. B., Scheidt, K. A., Van Duyne, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Frequency+Domain+Existence+Proof+of+Single-Molecule+Surface-Enhanced+Raman+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">A Frequency Domain Existence Proof of Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Spectroscopy.</a> J. Am. Chem. Soc. 129, 16249-16256 (2007).</li>
<li>Cichos, F., von Borczyskowski, C., Orrit, M. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359029407000726">Power-law intermittency of single emitters.</a> Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 12, 272-284 (2007).</li>
<li>Tang, J., Marcus, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+fluorescence+blinking+in+semiconductor+nanocrystal+quantum+dots%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of fluorescence blinking in semiconductor nanocrystal quantum dots.</a> J. Chem. Phys. 123, 054704(2005).</li>
<li>Lee, P. C., Meisel, D. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/j100214a025?src=recsys">Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols.</a> J. Phys. Chem. 86, 3391-3395 (1982).</li>
<li>Krichevsky, O., Bonnet, G. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0034-4885/65/2/203/meta">Fluorescence correlation spectroscopy: the technique and its applications.</a> Rep. Prog. Phys. 65, 251-297 (2002).</li>
<li>Hess, S. T., Huang, S., Heikal, A. A., Webb, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+and+Chemical+Applications+of+Fluorescence+Correlation+Spectroscopy%3A+A+Review%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemistry%22%5BJournal%5D)">Biological and Chemical Applications of Fluorescence Correlation Spectroscopy: A Review.</a> Biochemistry. 41, 697-705 (2002).</li>
</ol>

המחבר אין לחשוף.

מצומת nanoaggregate כסף, נפלטת SERS. לפיכך, עלינו להכין את nanoaggregates יותר מאשר colloidal חלקיקי, אשר מכוסים אניונים ציטראט. אגרגטים כסף נוצרות מן שיטת salting out האפקט שנוצר על-ידי התוספת של פולי-L-ליזין, אשר יש -NH3+ , והוא המקור של SERS, או קטיונים Na+ של NaCl, כפי שמוצג באיור S2 של חומר משלים. יתר על כן, כדי להאיר את הנקודות רבים באזור רחב, קרן הלייזר לא ממוקד מועבר בזווית של 30 מעלות יחסית משטח הדגימה, דרך עדשה לא קשור המיקרוסקופ. קיימת אפשרות כי האזור תצפית לא ...

השטח משופרת ראמאן פיזור (SERS) היא רגישה מאוד ספקטרוסקופיית ראמאן ממשטח מתכת אצילה. מאז ספקטרום ראמאן מספק מידע מפורט על מבנה מולקולרי. המבוסס על העמדות שיא חדה, דרך הלטראלית של קבוצות פונקציונליות בהמולקולות, המידע של מולקולה בודדת על משטח מתכת יכול ייחקרו באמצעות SERS1,2,3. מ nanoaggregate כסף עם adsorbate רמה מולקולה בודדת, איתות מהבהב נצפית1,2,3,4,5,6, 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16, ו הספקטרום תנודות1,2,3,4,5,6,7,8, 9,10,11,12,13,14. מהבהב יכולה להיגרם על ידי מולקולה בודדת שזז בצורה אקראית בין שדה (EM) אלקטרומגנטית משופרת-צומת nanoaggregate כסף בגודל ננומטר. לכן, מהבהב נחשבת ראיה פשוטה לגילוי מולקולה בודדת, לעומת טכניקה באמצעות התפלגות פואסון SERS עוצמות,3,2,דו-analyte17. עם זאת, המנגנון מפורט של הספקטרום מהבהב, המשתנות, אשר בתוקף תלויים ההתנהגות המולקולרית על פני Ag, הם עדיין שנוי במחלוקת.
במחקרים קודמים, מהבהב SERS נותחה באמצעות הפונקציה autocorrelation, אשר ניתן לחשב את מקדם דיפוזיה וריכוז של מולקולות נע פנימה והחוצה משופרת EM שדה12,13,14 . יתר על כן, ציון מנורמל סטיית תקן, אשר מייצג את חוסר היציבות בעוצמה מוחלטת, יש כבר נגזר לפרופיל זמן של אות ה-15. עם זאת, גישות אנליטיות אלה עשויה להתבסס על ההתנהגות של מספר מולקולות. לעומת זאת, בתחום ההדמיה סופר רזולוציה של מהבהב SERS, מולקולה בודדת התנהגות בשדה EM משופרת יכול להיות מזוהה16. עם זאת, שיטות אלה ניתן לקבל פרמטרים כגון רק ב שדה EM משופרת. התנהגות אקראית של מולקולה בודדת בתוך מגוון רחב (למשל, ב מהבהב SERS) יכול להיות מיוצג חוק החשמל במקום ממוצע4,5,6,7,8 ,9,10,11, הדומה פלורסצנטיות מהבהב מ18,19נקודה (QD) קוונטית בודדת מוליכים למחצה. על-ידי שימוש של כוח החוק ניתוח4,5,6,7,8,9,10,11, ההתנהגות המולקולרית יכול להיות משוער ב מדינת בהיר (בתחום EM משופרת) והן המדינה כהה10; כלומר, אופן הפעולה של המולקולה על פני השטח כולו כסף יכול להיות מוערך.
טכניקה זו, nanoaggregates colloidal כסף הם בשימוש4,5,6,7,8,9,10,11. Nanoaggregates אלה מראים להקות תהודה (LSPR) שונות המותאמות לשפות אחרות פלזמון משטח חזק להשפיע על שדות אלקטרו-מגנטיים משופרת כאשר הם מתרגשים באורכי גל מסוימים. לפיכך, פעיל SERS סילבר חלקיקים קיים צמיגי, חלק מהנתונים מיד ניתן להשיג. במקרה של nanostructures פשוט, שבו יש, ספציפית הסדרים, צורות וגדלים, התלות LSPR של SERS מהבהב יכול להסתיר אחרים dependences7; כלומר, אם ננו-מבנה טוב או רע כדי LSPR, הפרמטרים יהיה קבועים, dependences אחרים לכן יוסתרו. ניתוח החוק כוח שימש לגלות dependences שונים של SERS מהבהב כסף colloidal nanoaggregates4,5,6,7,8, 9 , 10 , 11.

<table><tbody><tr><td>כסף חנקתי, 99.8%</td> <td>Wako</td><td>194-00832</td><td></td></tr><tr><td>טריסודיום ציטראט דיהידרט, 99. %</td> <td>Wako</td><td>191-01785</td><td></td></tr><tr><td>תמיסה מימית פולי-L-ליזין, 0.1%</td> <td>סיגמא-אולדריץ'</td><td>P8920</td><td></td></tr><tr><td>3,3'-דיסולפרופילתיאציאנין טריאתילאמין</td><td>Hayashibara Biochemical Laboratories</td><td>NK-2703</td><td>סוג של צבעי תיאצינין</td></tr><tr><td>3,3'-דיאתיל-5,5'-דיכלורו-9-מתיל-תיאקרבוציאנין מלח יוד</td><td>Hayashibara Biochemical Laboratories</td><td>SMP-9</td><td>סוג של צבעי תיאקרובוציאנין</td></tr><tr><td>נתרן כלורי, 99.5%</td> <td>Wako</td><td>191-01665</td><td></td></tr><tr><td>מעבה דימרוט</td><td>איוואקי</td><td>61-9722-22</td><td>מופק מ- AS ONE</td></tr><tr><td>מערבל מגנטי</td><td>קורנינג</td><td>DC-420D</td><td></td></tr><tr><td>אמבט</td> <td>שמןAdvantech</td><td>OS-220</td><td></td></tr><tr><td>צלחת זכוכית</td><td>Matsunami</td><td>S-1112</td><td>מפוח שקופיות מיקרוסקופ</td></tr><tr><td></td><td>Hozan</td><td>Z-288</td><td>אבק אוויר</td></tr><tr><td>עט חוסם נוזלים</td><td>Daido Sangyo</td><td></td><td>LIQUID BLOCKER (Super Pap Pen). עט מחסום הידרופובי מוכן לשימוש המיועד ליישומי אימונוהיסטוכימיה</td></tr><tr><td>מיקרוסקופ הפוך</td><td>אולימפוס</td><td>IX-70</td><td></td></tr><tr><td>עדשת אובייקטיבית</td><td>Olympus</td><td>LCPlanFl 60&times;</td><td>נא 0.7</td></tr><tr><td>מעבה שדה כהה</td><td>Olympus</td><td>U-DCD</td><td>NA 0.8&ndash; 0.92</td></tr><tr><td>מצלמת CCD דיגיטלית מקוררת</td><td>Hamamatsu</td><td>ORCA-AG</td><td>נשלטת על ידי תוכנה Aqua Cosmos</td></tr><tr><td>Software עבור מצלמת ה-CCD הדיגיטלית המקוררת</td><td>Hamamatsu</td><td>AquaCosmos</td><td>המשמשת גם לגזירת פרופילי הזמן מהנקודות המהבהבות בסרטון&nbsp;</td></tr><tr><td>מצלמת CCD צבעונית</td><td>ELMO</td><td>TNC-C920</td><td>אינה משמשת לניתוח</td></tr><tr>מערכת<td>לייזר DPSS לייזר</td><td>RGB</td><td>NovaPro532-75</td><td>&lambda; = 532 ננומטר; 60 mW (מתאים לצפיפות הספק של 600 W/cm2)מסנן</td></tr> <tr><td>הפרעות</td><td>Semrock</td><td>LL01-532-12.5</td><td></td></tr><tr><td>מסנן מעבר ארוך</td><td>Semrock</td><td>BLP01-532R-25</td><td></td></tr><tr><td>תוכנה להבחנה וספירה של האירועים הבהירים/חשוכים</td><td>עוזרת</td><td></td> הבית <td>שתוכנתה על ידי C++</td></tr> <tr><td>Software להתאמה על ידי חוק</td><td>חשמל LightStone</td><td>Origin6.1</td><td></td></tr></tbody></table>

התבוננות וניתוח של מהבהב פיזור ראמאן השטח משופרת

Observation and Analysis of Blinking Surface-enhanced Raman Scattering

ממולקולה בודדת-צומת סילבר nanoaggregate, מהבהב ראמאן משופרת השטח פיזור (SERS) הוא ציין. כאן, פרוטוקול מוצג כיצד להתכונן הפעילים SERS סילבר nanoaggregate להקליט וידאו של כתמים מהבהב מסוימים בתמונה מיקרוסקופית, לנתח את הסטטיסטיקה מהבהב. ניתוח זה, חוק החשמל מתרבה של התפלגויות ההסתברות לאירועים בהיר יחסית משך הזמן שלהם. התפלגויות ההסתברות לאירועים כהה מצוידים ע פ חוק החשמל הפונקציה המעריכית. הפרמטרים של החוק כוח לייצג ההתנהגות המולקולרית במדינות הכהים והבהירים כאחד. המודל אקראי הליכה ואת המהירות של מולקולת כסף על פני כל יכול להיות מוערך. קשה להעריך אפילו בעת שימוש ממוצעים, פונקציות autocorrelation, וכן הדמיה SERS ברזולוציה-העל. בעתיד, כוח החוק ניתוחים לשלבו עם הדמיה ספקטרלי, כי מקורם של מהבהב לא יכול להיות מאושרות על ידי ניתוח פעולת שירות זו לבד.

מ nanoaggregates כסף עם פולי-L-ליזין שהוכנו על ידי פרוטוקול 1.2, כתמים צבעוניים מהבהב SERS, זריחה משופרת משטח שנצפו, כפי שמוצג באיור 111. לעומת זאת, מונוטוני נקודות מהבהב צבעוניות מן SERS נצפו עבור nanoaggregates כסף מולקולות צבען שהוכנו על ידי פרוטוקול 1.37,8,9,10. ישנם שני סוגים של תוצאות "שלילית": תוצאות ר...

פרוטוקול זה מתאר הניתוח של מהבהב ראמאן משופרת השטח פיזור עקב ההליכה אקראי של מולקולה בודדת על משטח כסף באמצעות חוקים כוח.

From a single molecule at a silver nanoaggregate junction, blinking surface-enhanced Raman scattering (SERS) is observed. Here, a protocol is presented on ...

המטרה הכוללת של ניתוח זה של פיזור רמאן משופר משטח מהבהב היא לחקור את ההתנהגות של מולקולות בודדות על משטחי ננו-חלקיקי מתכת. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בממשק ובמדע האלמוגים לגבי התנהגות העבודה של ממשקי נוזל מוצק היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שניתן לאסוף נתונים רבים מכיוון שניתן לצפות בו זמנית בתריסר נקודות מהבהבות בסרטון אחד. כדי להתחיל בהליך זה, יש לשטוף שתי שקופיות מיקרוסקופ זכוכית עם חומר ניקוי נוזלי ומי ברז.שוטפים את השקופיות במים מזוקקים ומניחים להן להתייבש באוויר. לאחר מכן, יש למרוח תמיסה מימית של 0.1 אחוז פולי-ליזין על שקופית יבשה אחת. הניחו לתמיסה לשבת על המגלשה למשך שתיים-שלוש שניות.לאחר מכן, השתמש במפוח אוויר דחוס כדי להסיר את התמיסה העודפת ולייבש את המגלשה. לאחר מכן, מרחו תרחיף של ננו-חלקיקי כסף קולואידיים על השקופית. הניחו למתלים לשבת במשך שתיים-שלוש שניות.יבש את השקופית באוויר דחוס. לאחר מכן, השתמש בעט מחסום הידרופובי כדי לסגור לחלוטין שטח של 26 מילימטר על 26 מילימטר על המגלשה. הניחו למחסום להתייבש.זרוק מים מזוקקים על המגלשה כדי למלא את האזור הסגור. כסו את המגלשה במגלשת הזכוכית היבשה הנקייה השנייה כדי למנוע אידוי מים. הנח את מכלול השקופיות על שלב הדגימה של המיקרוסקופ ההפוך.האירו את השקופית באור לבן דרך מעבה שדה כהה. התמקד בנקודות בצבעים שונים על-ידי מעבר מעדשת אובייקט 2x לעדשת אובייקט 60x. לאחר מכן, השתמש בלייזר גל רציף במצב מוצק 532 ננומטר שנשאב דיודה, מסנן הפרעות מעבר פס ועדשה כדי להאיר את הדגימה בקרן מוחלשת בזווית של 30 מעלות ביחס למשטח הדגימה.העבר את תאורת הלייזר למרכז view, והתאם מעט את כיוון ה-z של הדגימהtagה, כדי לחדד את המיקוד בכתמים. שימו לב לאגרגטים ככתמים מונוטוניים על רקע אחיד. לאחר מכן, כבה את הלייזר והכנס מסנן קצה מעבר ארוך אחרי עדשת האובייקטיב.האירו את הדגימה בלייזר בזווית של 30 מעלות ביחס למשטח הדגימה, דרך מסנן ההפרעות והעדשה החיצונית. הזז את הבמה בכיווני x ו-y כדי למצוא את הנקודות המהבהבות. לאחר מכן, השתמש במצלמת CCD דיגיטלית עמוקה ומגניבה עם זמן פריים של 61 עד 120 אלפיות השנייה כדי להשיג סרטון באורך 20 דקות של הכתמים.כדי להתחיל בניתוח, פתח את הסרטון שנרכש בתוכנת מצלמת CCD. לחצו וגררו לבחירת אזורים עם ובלי נקודות מהבהבות. בצע ניתוח זמני כדי לגזור פרופיל זמן של עוצמת האות עבור הכתמים והאזורים הכהים.רכוש פרופילים לכל הכתמים המהבהבים ואזורי העניין הכהים בדרך זו. לאחר מכן, צור התפלגות הסתברות לאירועים בהירים וכהים ביחס למשך הזמן שלהם. כתמים מהבהבים צבעוניים נצפו מ-SERS של אגרגטים ננו כסופים, שהוכנו עם שקופיות מצופות פולי-ליזין.האות המהבהב מיוחס למולקולות בודדות בהליכה אקראית בצמתים מצטברים של ננו כסף. האותות ממצבר הננו היחיד הראו עוצמות משתנות לאורך זמן, בניגוד לפלואורסצנטיות המהבהבת של נקודה קוונטית. הסף לאירועים בהירים נקבע לשלוש סטיות תקן מעל עוצמת הבסיס, ומשכי האירועים הבהירים והכהים נקבעו עבור כל נקודה.התפלגות ההסתברות של אירועים בהירים הותוותה כנגד משך האירוע כקו וגרף לוג, בעוד שהתפלגות ההסתברות של אירועים אפלים שורטטה כנגד משך כעקומה. מכיוון שמשכי האירועים האפלים היו בדרך כלל ארוכים יותר מהמשכים הזוגיים הבהירים, מעריכי חוק הכוח לאירועים בהירים נטו להיות קטנים יותר מאלה של אירועים אפלים. זמני חיתוך קצרים יותר לאירועים חשוכים הצביעו על הליכה אקראית מולקולרית מהירה יותר, מחסום אנרגיה גבוה יותר ממצב לא פולט למצב פליטה, או שילוב של שניהם.לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להיות בעל הבנה טובה כיצד להתבונן ולנתח תופעות SERS מהבהבות.

observation-and-analysis-of-blinking-surface-enhanced-raman-scattering

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

אנחנו דנים הקמה ותפעול של מערכת מורכבת אופטית לא לינארית המשתמשת מיתוג מהירים כל אופטי לבודד ראמאן אותות הקרינה. באמצעות מערכת זו אנו מסוגלים להפריד בהצלחה אותות רמן הקרינה ניצול אנרגיות וכוחות הדופק הממוצע להישאר בטוחים מבחינה ביולוגית.

דחיית רקע הקרינה תהודה ו microspectroscopy ראמאן ספונטנית

מקור: Espinoza, R.,  et al. הדמיית פיזור רמאן מגורה בשני צבעים בזמן אמת של מוח עכבר לצורך אבחון רקמות. J. Vis. exp. (2022).  הסרטון מדגים הדמיית פיזור רמאן מגורה בשני צבעים (SRS) של מקטעי רקמת מוח של עכבר. שתי קרני לייזר מסונכרנות מכוונות אל קטע הרקמה כדי לעורר תנודות מולקולריות, וכתוצאה מכך שינוי עוצמה יחסי בקרניים. שומנים וחלבונים ברקמה מתגלים באמצעות זוגות תדרים מובחנים של קרני הלייזר. לאחר מכן מוקצים לאותות המתקבלים צבעים נפרדים, ויוצרים תמונה דו-צבעונית המסייעת בזיהוי החלבונים והשומנים...

הדמיית פיזור רמאן מגורה בשני צבעים של רקמת מוח של עכבר

אנו מתארים את הייצור והאפיון של מערכות ננו-ביולוגיות המממשקות מצעים ננו-מובנים עם חלבונים ואפטמרים משותקים. מדווחים על השלבים הניסויים הרלוונטיים הכוללים ייצור ליטוגרפי של מצעים ננו-מבניים, ביו-פונקציונליזציה ואפיון ספקטרוסקופיה רמאן משופרת פני השטח (SERS). זיהוי SERS של חלבונים משותקים על פני השטח, ובדיקה של קשירת חלבון-ליגנד ואפטאמר-ליגנד מודגמת.

משטח משופר ראמאן ספקטרוסקופיה איתור של מולקולות ביולוגיות באמצעות EBL מצעי Nanostructured המפוברק

אנו מתארים את בניית ספקטרומטר (CW-SBS) מהירה continuous-wave-גירוי-ברילואן-פיזור. ספקטרומטר מעסיקה בתדר יחיד דיודות-לייזר, אדי אטומי חריץ-מסנן כדי לרכוש שידור ספקטרום של דגימות עכורים/הלא-עכורים עם רזולוציה גבוהה ספקטרלי-מהירויות של עד 100-fold מהר יותר מאשר אלה של ספקטרומטרים CW-SBS הקיים. שיפור זה מאפשר ניתוח גשמי ברילואן במהירות גבוהה.<br...

ספקטרומטר פיזור מהיר ברילואן מגורה מכ לניתוח גשמי

בכתב יד זה, היישום של מיקרוסקופ ראמאן מגורה (SRS), המתקבל על ידי שילוב של הגדרת הניסוי SRS הערכה עם מיקרוסקופ סריקת לייזר, מתואר. מיקרוסקופ SRS מבוסס על שני מקורות לייזר (שניים), טי-ספיר (Ti: Sa) ומתנד פרמטרי אופטי מסונכרן (פופו).

יישום של מיקרוסקופ לא לינארית על בסיס פיזור ראמאן מגורה

מיקרוסקופיית פיזור ראמאן מגורה (SRS) מאפשרת הדמיה סלקטיבית ונטולת תווית של moieties כימיים ספציפיים והיא שימשה ביעילות כדי לדמות מולקולות השומנים ב vivo. כאן, אנו מספקים היכרות קצרה עם העיקרון של מיקרוסקופיה SRS ומתארים שיטות לשימוש בו באחסון השומנים הדמיה ב Caenorhabditis elegans.

הדמיה ללא תווית של דינמיקת אחסון השומנים באלגנים של Caenorhabditis באמצעות מיקרוסקופיית פיזור ראמאן מגורה

מיקרוסקופיית פיזור ראמאן מגורה (SRS) היא טכניקת הדמיה עוצמתית, לא פולשנית ונטולת תוויות. יישום מתפתח אחד הוא היסטולוגיה של ראמאן, שבה הדמיית SRS בשני צבעים במעברי החלבון והשומנים ראמאן משמשת ליצירת תמונות פסאודו-המטוקסילין ואוזין. כאן אנו מדגימים פרוטוקול להדמיית SRS בשני צבעים בזמן אמת לאבחון רקמות.

בזמן אמת, שני צבעים מגורה Raman פיזור הדמיה של מוח עכבר לאבחון רקמות

אנו מציגים פרוטוקול לרכישת תמונות כימיות עם מיקרוסקופיית פיזור ראמאן (SRS) בפס רחב. בהתבסס על מיקרוסקופ SRS הפועל עם זיהוי דיפרנציאלי רב-ערוצי-נעילה, הפרוטוקול מתאר את הכנת הדגימה, התאמת מנגנון ה-SRS והכימומטריקה כדי לנטרל מרכיבים שונים של דגימות הטרוגניות מבחינה כימית.

הדמיה כימית מולטיפלקס מבוססת על מיקרוסקופיית פיזור ראמאן מגורה בפס רחב

מיקרוסקופ פורייה בעל שדה רחב, המבוסס על אינטרפרומטר דו-שבירה קומפקטי ויציב במיוחד, מאפשר רכישת ספקטרום מקבילה לכל הפיקסלים בגלאי דו-ממדי. גישת תחום הזמן מאפשרת את הפרדת הפוטולומינצנציה ואותות רמאן, ומאפשרת מיפוי ראמן מהיר (~5 מילישניות לפיקסל) ברזולוציה מרחבית ~1 מיקרומטר ורזולוציה ספקטרלית של 23 ס"מ-1 .

מיקרוסקופ ראמן רב-מודלי רחב-שדה בעל טרנספורמציה פורייה

כאן אנו מציגים פרוטוקול לניתוח וזיקולות חוץ-תאיות קטנות (sEVs) באמצעות ספקטרוסקופיית רמאן משופרת על פני שטח ללא תוויות (SERS), המאפשר אבחון מחלות זעיר-פולשניות והערכת sEVs ככלי אספקה טיפולית.

חקר היישום של חישה ביולוגית מבוססת פיזור רמאן משופר על פני שטח של sEVs בודדים באבחון מחלות ובטיפולים

למדו לחקור התנהגות מולקולות בודדות על משטחי ננו-חלקיקי כסף באמצעות פיזור ראמאן משופר מהבהב. שיטה זו מאפשרת תצפית בו-זמנית של מספר נקודות מהבהבות לניתוח דינמיקה בממשק מוצק-נוזלי.

התבוננות וניתוח של מהבהב פיזור ראמאן השטח משופרת

גלה סרטונים נוספים