Summary
इस प्रोटोकॉल एक चांदी की सतह पर एक अणु के यादृच्छिक चलने के कारण निमिष सतह बढ़ाया रमन छितरा के विश्लेषण का वर्णन शक्ति कानूनों का उपयोग कर ।
Abstract
एक चांदी nanoaggregate जंक्शन पर एक अणु से, निमिष सतह बढ़ाया रमन कैटरिंग (SERS) मनाया जाता है । यहाँ, एक प्रोटोकॉल कैसे SERS सक्रिय चांदी nanoaggregate तैयार करने के लिए पर प्रस्तुत किया जाता है, सूक्ष्म छवि में कुछ पलक धब्बे का एक वीडियो रिकॉर्ड, और निमिष आँकड़े का विश्लेषण. इस विश्लेषण में, एक शक्ति कानून उनकी अवधि के सापेक्ष उज्ज्वल घटनाओं के लिए संभाव्यता वितरण reproduces । गहरी घटनाओं के लिए संभाव्यता वितरण एक घातीय समारोह के साथ एक शक्ति कानून द्वारा सज्जित हैं । बिजली कानून के मापदंडों दोनों उज्ज्वल और अंधेरे राज्यों में आणविक व्यवहार का प्रतिनिधित्व करते हैं । यादृच्छिक चलना मॉडल और पूरे चांदी की सतह भर में अणु की गति का अनुमान लगाया जा सकता है । यह भी औसत का उपयोग करते समय अनुमान लगाना मुश्किल है, सहसंबंध फ़ंक्शन, और सुपर-रिज़ॉल्यूशन SERS इमेजिंग । भविष्य में, बिजली कानून विश्लेषण वर्णक्रमीय इमेजिंग के साथ जोड़ा जाना चाहिए, क्योंकि निमिष के मूल इस विश्लेषण विधि द्वारा अकेले की पुष्टि नहीं की जा सकती ।
Introduction
सतह बढ़ाकर रमन कैटरिंग (SERS) एक नेक धातु की सतह से अति संवेदनशील रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी है. चूंकि रमण स्पेक्ट्रम तीव्र शिखर पदों पर आधारित आणविक संरचना के बारे में विस्तृत जानकारी प्रदान करता है, अणुओं में कार्यात्मक समूहों के कंपन मोड के माध्यम से, एक धातु की सतह पर एक अणु की जानकारी की जांच की जा सकती है SERS1,2,3का उपयोग कर । एकल अणु स्तर पर एक adsorbate के साथ एक चांदी nanoaggregate से, एक निमिष संकेत देखा जाता है1,2,3,4,5,6, 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16, और स्पेक्ट्रम में उतार चढ़ाव1,2,3,4,5,6,7,8, 9,10,11,12,13,14. निमिष एक नैनोमीटर-चांदी nanoaggregate जंक्शन आकार में एक बढ़ाया विद्युत चुम्बकीय (EM) के क्षेत्र में और बाहर बेतरतीब ढंग से चलता है कि एक अणु द्वारा प्रेरित किया जा सकता है. इसलिए, निमिष एकल अणु का पता लगाने के लिए सरल सबूत माना जाता है, एक तकनीक SERS तीव्रता और एक द्वि-analyte2,3,17के एक Poisson वितरण का उपयोग कर के साथ तुलना में । हालांकि, निमिष और अस्थिर स्पेक्ट्रम, जो दृढ़ता से एजी की सतह पर आणविक व्यवहार पर निर्भर हो सकता है की विस्तृत तंत्र, अभी भी विवादास्पद हैं ।
पिछले अध्ययनों में, निमिष SERS है सहसंबंध समारोह का उपयोग कर विश्लेषण किया गया है, जो प्रसार गुणांक और में और एक बढ़ाया EM क्षेत्र के बाहर जा अणुओं की एकाग्रता की गणना कर सकते हैं12,13,14 . इसके अलावा, एक सामान्यीकृत मानक विचलन स्कोर, जो कुल तीव्रता में अस्थिरता का प्रतिनिधित्व करता है, सिग्नल15के समय प्रोफ़ाइल से प्राप्त किया गया है । हालांकि, इन विश्लेषणात्मक दृष्टिकोण कुछ अणुओं के व्यवहार पर आधारित हो सकता है । इसके विपरीत, एक सुपर में निमिष SERS, एक बढ़ाकर EM क्षेत्र में अणु व्यवहार के संकल्प इमेजिंग16की पहचान की जा सकती है । हालांकि, इन तकनीकों केवल एक एन्हांस्ड EM फ़ील्ड में ऐसे पैरामीटर्स प्राप्त कर सकते हैं । एक विस्तृत श्रृंखला के भीतर एक एकल अणु के यादृच्छिक व्यवहार (उदाहरण के लिए, निमिष SERS में) एक बिजली कानून के रूप में प्रतिनिधित्व किया जा सकता है बजाय एक औसत4,5,6,7,8 ,9,10,11, एक एकल अर्धचालक क्वांटम डॉट (QD)18,19से निमिष प्रतिदीप्ति के समान । एक शक्ति कानून विश्लेषण का उपयोग करके4,5,6,7,8,9,10,11, आणविक व्यवहार दोनों उज्ज्वल राज्य में अनुमान लगाया जा सकता है (बढ़ाकर EM क्षेत्र में) और अंधेरे राज्य10; यही नहीं, पूरे चांदी की सतह पर अणु के व्यवहार का अनुमान लगाया जा सकता है.
इस तकनीक के लिए सिल्वर कोलाइडयन nanoaggregates में4,5,6,7,8,9,10,11का उपयोग किया जाता है । इन nanoaggregates विभिंन स्थानीयकृत सतह plasmon अनुनाद (LSPR) बैंड है कि दृढ़ता से बढ़ाया विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को प्रभावित जब वे कुछ तरंग दैर्ध्य पर उत्तेजित कर रहे है दिखा । इस प्रकार, SERS-सक्रिय चांदी नैनोकणों कोलाइडयन निलंबन में मौजूद हैं, और कुछ डेटा तुरंत प्राप्त किया जा सकता है । सरल nanostructures के मामले में, जो विशिष्ट आकार, आकार, और व्यवस्था, SERS निमिष के LSPR निर्भरता अंय निर्भरताएं छुपा सकते है7; अर्थात्, अगर LSPR करने के लिए अच्छा या बुरा nanostructure उपयोग किया जाता है, पैरामीटर लगातार होगा, और अंय निर्भरता इसलिए छिपा होगा । पावर लॉ एनालिसिस में सिल्वर कोलाइडयन nanoaggregates 4,5,6,7,8से ब्लिंकिंग SERS की विभिन्न निर्भरताएं खोजने के लिए इस्तेमाल किया गया है 9 , 10 , 11.
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Protocol
1. नमूना तैयारी
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चांदी कोलाइडयन नैनोकणों की तैयारी 20
- चांदी कोलाइडयन नैनोकणों का निर्माण करने के लिए, चांदी नाइट्रेट के ०.०३० ग्राम और trisodium साइट्रेट डाईहाइड्रेट के ०.०३० ग्राम एक २०० मिलीलीटर गोल नीचे कुप्पी में पानी की १५० मिलीलीटर में भंग ।
- एक भाटा (Dimroth) संघनित्र के साथ कुप्पी गठबंधन ।
- एक चुंबकीय सरगर्मी के साथ कुप्पी में समाधान हलचल और बार हलचल । फिर, ६० मिनट के लिए १५० डिग्री सेल्सियस पर एक तेल स्नान में कुप्पी में सरगर्मी समाधान गर्मी ।
ध्यान दें: समाधान पीला, तो दूधिया ग्रे बंद हो जाएगा । - कमरे के तापमान पर निलंबन शांत, और एक रेफ्रिजरेटर में एल्यूमीनियम पंनी के साथ कवर कुप्पी में निलंबन रखें ।
नोट: प्रोटोकॉल इस बिंदु पर रोका जा सकता है । एक महीने के भीतर, एक रेफ्रिजरेटर में भंडारण के बाद, कोलाइडयन नैनोकणों का प्रयोग करें ।
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बहु रंग का निमिष उत्सर्जन के लिए नमूना की तैयारी 11
- एक खुर्दबीन स्लाइड तैयार करने के लिए, हाथ से साबुन के साथ एक गिलास प्लेट धोने और इसे पानी से कुल्ला ।
- जोड़ें ०.१% पाली-एल lysine कांच की थाली के लिए जलीय समाधान, और एक धौंकनी के साथ समाधान निकालें ।
- सिल्वर कोलाइडयन सस्पेंशन को कांच की प्लेट में डालें, और एक ब्लोअर से सस्पेंशन निकालें ।
- एक तरल अवरोधक कलम के साथ कांच की थाली पर एक बूंद क्षेत्र संलग्न ।
- कांच की थाली पर आसुत पानी छोड़, और यह एक और कांच की थाली के साथ कवर करने के लिए एक खुर्दबीन स्लाइड बनाने के लिए और वाष्पीकरण से पानी को रोकने के ।
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सम्बधित रंग के चमचमाते SERS के लिए नमूना तैयार करना 7 , 8 , 9 , 10
- एक खुर्दबीन स्लाइड तैयार करने के लिए, हाथ से साबुन के साथ एक गिलास प्लेट धोने और इसे पानी से कुल्ला ।
- thiacyanine या thiacarbocyanine डाई (25 या 4 µ एम, क्रमशः) और एक NaCl (10 मिमी) के साथ चांदी कोलाइडयन निलंबन मिश्रण 2:1:1 की मात्रा अनुपात में जलीय समाधान ।
- ग्लास प्लेट पर नमूना निलंबन ड्रॉप, और एक धौंकनी के साथ निलंबन हटा दें ।
- एक तरल अवरोधक कलम के साथ कांच की थाली पर एक बूंद क्षेत्र संलग्न ।
- कांच की थाली पर NaCl (1 एम) के एक जलीय समाधान के लिए चांदी नैनोकणों स्थिर छोड़, और यह एक और ग्लास प्लेट के साथ कवर करने के लिए एक खुर्दबीन स्लाइड प्लेट बनाने के लिए और वाष्पीकरण से समाधान को रोकने के ।
2. निमिष चांदी नैनोकणों का अवलोकन
-
रोशनी का नमूना
- नमूना ग्लास प्लेट एक औंधा माइक्रोस्कोप के मंच पर प्रोटोकॉल १.२ या १.३ का उपयोग कर तैयार रखें.
- एक अंधेरे क्षेत्र संघनित्र के माध्यम से सफेद प्रकाश का उपयोग नमूना ग्लास प्लेट रोशन, और एक उद्देश्य लेंस (60X) का उपयोग कर कांच की थाली पर विभिन्न रंग के धब्बे (नीले, हरे, पीले और लाल) पर ध्यान केंद्रित ।
- नमूना ग्लास प्लेट एक क्षीणन बीम का उपयोग कर, नमूना सतह के सापेक्ष 30 डिग्री के एक कोण पर दिया, एक हस्तक्षेप फिल्टर के माध्यम से ठोस राज्य (DPSS) सतत तरंग (cw) लेजर पंप डायोड से रोशन ।
- लेजर रोशनी का उपयोग करने के लिए एक ही रंग के आसपास में नीरस रंग का धब्बे के रूप में चांदी nanoaggregates का पालन, देखने के केंद्र के लिए लेजर रोशनी क्षेत्र हटो, और जेड दिशा में मंच का समायोजन करके कांच की थाली पर धब्बे पर ध्यान केंद्रित ।
-
निमिष का अवलोकन
- उद्देश्य लेंस के बाद एक लंबी पास फिल्टर डालें, और एक हस्तक्षेप फिल्टर के माध्यम से नमूना सतह के सापेक्ष 30 डिग्री के एक कोण पर दिया एक DPSS cw-लेजर बीम का उपयोग कर नमूना ग्लास प्लेट रोशन ।
- चित्रा 1 में दिखाया गया के रूप में निमिष धब्बे का पता लगाएं (भी पूरक सामग्री में चित्र एस 3 देखें) एक्स और वाई दिशाओं में मंच ले जाकर ।
- उल्टे माइक्रोस्कोप के साथ निमिष स्पॉट का रिकॉर्ड वीडियो, एक ठंडा डिजिटल चार्ज-युग्मित डिवाइस (सीसीडी) कैमरा है, जो ६१-१२० ms के लिए एक समय संकल्प किया है, 20 मिनट के लिए युग्मित ।
3. पलक SERS का विश्लेषण
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वीडियो से समय प्रोफ़ाइल का व्युत्पत्ति
- सॉफ्टवेयर है कि सीसीडी कैमरे को नियंत्रित करता है, वीडियो फ़ाइल खोलें ।
- ब्लिंक करने वाले स्पॉट और डार्क क्षेत्र का चयन करने के लिए, उन क्षेत्रों को अलग से खींचें जो वीडियो छवि के साथ और बिना किसी स्थान वाले क्षेत्रों को कवर करते हैं ।
- वीडियो में ब्लिंकिंग स्पॉट और डार्क क्षेत्रों से सिग्नल तीव्रता समय प्रोफाइल प्राप्त करने के लिए, विश्लेषणमें लौकिक विश्लेषण चुनें, और लौकिक विश्लेषण विंडो में परिकलन करें
- डेटा को पाठ फ़ाइल के रूप में सहेजें ।
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समय प्रोफ़ाइल का विश्लेषण
- आंकड़े 2a और bमें दिखाए गए के रूप में, अंधेरे क्षेत्र से समय प्रोफ़ाइल को घटा कर और/या एक बहुपद फ़ंक्शन के साथ फ़िट करके समय प्रोफ़ाइल का एक आधार रेखा समतल करें ।
- औसत आधार रेखा तीव्रता का मूल्यांकन करें जिसमें लगभग २००० अंक, Iआधारऔर आधारभूत गहनता, σ का एक मानक विचलन हो, जैसा कि आंकड़े 2c और 2dमें दर्शाए गए हैं ।
- मैंआधार + 3σ की दहलीज से बड़ी तीव्रता का उपयोग कर अंधेरे घटनाओं से उज्ज्वल घटनाओं भेद, और प्रत्येक घटना की अवधि रिकॉर्ड. चित्रा 3में, उदाहरण के लिए, घटना (टी = ३.५४७६ एस की एक अवधि के साथ) अंधेरे घटना के रूप में 0 से ३.५४७६ एस रिकॉर्ड है, और घटना को ३.५४७६ से ४.०९८१ एस के रूप में उज्ज्वल घटना ( t = ०.५५०५ एस की अवधि के साथ) रिकॉर्ड । तालिका 1में दर्शाए अनुसार प्रक्रिया दोहराएं ।
- प्रत्येक अवधि के लिए उज्ज्वल और अंधेरे घटनाओं की संख्या गिनती, के रूप में तालिका 2की पहली और दूसरी पंक्तियों में व्यक्त की है ।
- अवधि tसे छोटी घटनाओं को छोड़कर, प्रत्येक अवधि के लिए ईवेंट्स की संख्या का योग करें । उदाहरण के लिए, तालिका 2की दूसरी और तीसरी पंक्तियों में व्यक्त के रूप में, प्रत्येक अवधि के लिए घटनाओं की संख्या ( t = ०.०६१२ s के लिए ईवेंट्स को छोड़कर) के रूप में ४१ + 18 + 9 +...; परिणाम टी = ०.१२२३ एस, १०३ यानी के लिए योग के बराबर होती है ।
- प्रत्येक अवधि के द्वारा संक्षेप विभाजित है, और उन्हें सामान्य । उदाहरण के लिए, तालिका 2में व्यक्त किया गया के रूप में, अवधि के लिए योग t = ०.०६१२ s अवधि ०.०६१२ s द्वारा विभाजित करें । परिणाम ३,३५१.५७९१ है । फिर, परिणाम को तालिका 2में चौथी पंक्ति में परिणाम के योग से विभाजित करें । प्रायिकता बंटन ०.६४४९४ होने के लिए निकाला गया है ।
- तेज घटनाओं के लिए संभाव्यता बंटनों को प्लॉट करें pपर(t) एक लघुगणक-लघुगणक ग्राफ़ में उनकी अवधि टी के विरुद्ध है, और लॉग10Pपरलॉग (t)10 () किसी विशिष्ट ब्लिंकिंग स्थान
पर विद्युत विधि नवोन्मेष α को निकालना करने के लिए. यदि pपर(t) द्वारा सज्जित है, फिट लाइन पीके छोटे मूल्यों पर भूखंडों से भटक (t), के रूप में चित्रा 4एमें बिंदीदार रेखा द्वारा दिखाया गया है । - डार्क ईवेंट्स के लिए संभाव्यता बंटनों को प्लॉट करें लघुगणक-लघुगणक ग्राफ़ में उनकी अवधि टी के विरुद्ध Pबंद(t), और लॉग10poff(t) लॉग द्वारा10( निकालना करने के लिए विद्युत विधिक नवोन्मेष α
बंद करने और जनचेतना समय τ से ही पलक झपकते ही मौके पर पहुंच जाते हैं । अगर पीऑफ(टी) से सज्जित है, फिट वक्र पीऑफ(टी) के छोटे मूल्यों पर भूखंडों से भटक । - वीडियो में अन्य ब्लिंकिंग स्पॉट के लिए 3.2.8 को 3.2.1 दोहराएँ.
बंद करने और जनचेतना समय τ से ही पलक झपकते ही मौके पर पहुंच जाते हैं । अगर पीऑफ(टी) से सज्जित है, फिट वक्र Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
१.२ प्रोटोकॉल द्वारा तैयार पाली-एल-lysine के साथ रजत nanoaggregates से, SERS और सतह बढ़ाकर प्रतिदीप्ति से बहुरंगी निमिष धब्बे, के रूप में चित्रा 111में दिखाया गया है मनाया जाता है । इसके विपरीत, SERS से नीरस रंग निमिष धब्बे डाई प्रोटोकॉल १.३7,8,9,10द्वारा तैयार अणुओं के साथ चांदी nanoaggregates के लिए मनाया गया । दो प्रकार के "ऋणात्मक" परिणाम हैं: निरंतर परिणाम, या परिणाम जहां कोई SERS नहीं मनाया जाता है । पूर्व और उत्तरार्द्ध परिणाम कोलाइडयन चांदी की सतह पर अणुओं की उच्च या कम सांद्रता के कारण हो सकता है, क्रमशः ।
एक भी रजत nanoaggregate से संकेत विभिंन समय में विभिंन तीव्रता दिखाने के रूप में चित्रा 2बीमें दिखाया गया है । यह एक एकल QD के चमचमाते प्रतिदीप्ति से अलग है. प्रतिदीप्ति तीव्रता के हिस्टोग्राम दो अलग चोटियों, जो उज्ज्वल है और अंधेरे राज्यों का प्रतिनिधित्व करते हैं18दिखाओ । एक लंबी दूरी पर समय प्रोफ़ाइल एक छोटी रेंज में अपने विस्तार के समान है, के रूप में चित्रा 34में । यह ' आत्म समानता ' या ' भग्न ' के रूप में जाना जाता है; अर्थात्, वस्तुओं की सुविधाओं के समान अगर उनकी लंबाई तराजू विस्तार किया जाता है माना जाता है ।
लघुगणक-लघुगणक ग्राफ़ में, चमकीले और गहरे ईवेंट के लिए संभाव्यता बंटनों को रेखा और वक्र के रूप में उनकी अवधियों के विरुद्ध प्लॉट किया जाता है, जो क्रमशः आरेख 4 में दर्शाए गए के रूप में (एकल QD से ब्लिंक करने के विपरीत)19। ग्राफ में, लाइन की ढलान शक्ति कानून नवोन्मेष के अनुरूप है । इसके विपरीत, छोटे जनचेतना समय तथ्य यह है कि अंधेरे राज्य के लिए बिजली कानून के छोटे पूंछ पर काट दिया है से मुजे है । डार्क SERS इवेंट के लिए, संभाव्यता बंटनों को किसी घातांक फ़ंक्शन के बजाय किसी पावर कानून द्वारा कभी-कभार फ़िट किया जाता है । वह है, बहुत लंबे समय बड़े त्रुटियों के साथ जनचेतना बार9,10व्युत्पंन हैं । हालांकि, यह एक "नकारात्मक" परिणाम नहीं है कि एक घातांक फ़ंक्शन के साथ कोई पावर कानून एक डार्क SERS इवेंट के लिए संभाव्यता बंटनों को पुनरुत्पादित नहीं कर सकता ।
शक्ति कानून नवोन्मेष αपर/ और जनचेतना बार τमुजे व्यक्तिगत रजत नैनोकणों से विभिन्न मान दिखाएँ, जैसा कि चित्रा ५में प्रदर्शित किया गया है. कई शक्ति कानून नवोन्मेष से, एक मानक त्रुटि के साथ एक औसत व्युत्पंन और विभिन्न स्थितियों में अन्य मूल्यों की तुलना में है । जनचेतना समय के मामले में, औसत के बजाय माध्य तुलना के लिए उपयुक्त हो सकता है । सौभाग्य से, डेटा के ढेर सारे निमिष के कई वीडियो से इकट्ठा किया जा सकता है, क्योंकि लगभग एक दर्जन निमिष धब्बे एक साथ वीडियो में मनाया जा सकता है ।
चित्रा 1: निमिष SERS के प्रतिनिधि छवियां। बहुरंगी पलक धब्बे चांदी nanoaggregates से पाली-एल-lysine के साथ मनाया जाता है । स्केल बार = 10 µm । यह एक लंबे पास फिल्टर के माध्यम से एक रंग सीसीडी कैमरा के लिए युग्मित एक औंधा माइक्रोस्कोप के साथ लिया जाता है (पूरक सामग्री का आंकड़ा एस में इसी वीडियो फिल्म देखें). कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 2: (एक) झपकी स्पॉट से संकेत तीव्रता के प्रतिनिधि समय प्रोफ़ाइल। (B) उस समय प्रोफ़ाइल जिसका आधार रेखा एक बहुपद फ़ंक्शन के द्वारा समय प्रोफ़ाइल को अंधेरे क्षेत्र और/या फिटिंग से घटाकर समतल कर दिया गया है । 8रसायन विज्ञान के रॉयल सोसायटी से अनुमति के साथ reproduced । (ग) में वर्ग का इज़ाफ़ा (ख), अर्थात्, समय प्रोफ़ाइल के आधार रेखा । (D) आधारभूत बिंदुओं की तीव्रता का योजनाबद्ध घनत्व । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 3: उज्ज्वल और अंधेरे घटनाओं (क्षैतिज रेखा) की परिभाषा के लिए झपकी स्थान और दहलीज से संकेत तीव्रता के प्रतिनिधि समय प्रोफ़ाइल. कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्र 4: उनकी अवधियों के विरुद्ध प्लॉट किए गए ब्लिंकिंग स्पॉट के लिए प्रतिनिधि संभाव्यता बंटन। (एक) तेज घटनाओं के लिए संभाव्यता वितरण एक लघुगणक-लघुगणक ग्राफ में उनकी अवधि के खिलाफ साजिश रची । ठोस और बिंदीदार लाइनों फिटिंग परिणाम के रूप में समीकरण का उपयोग कर रहे है 
10Pपर(t) = log10() और Pपर(t) =, क्रमशः । (B) किसी लघुगणक-लघुगणक ग्राफ़ में उनकी अवधियों के विरुद्ध रची गई गहरी घटनाओं के लिए संभाव्यता वितरण । वे एक घातीय समारोह के साथ एक शक्ति कानून द्वारा दिए गए वक्र के रूप में फिट किया जा सकता है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 5: शक्ति कानून से प्राप्त मापदंडों के प्रतिनिधि हिस्टोग्राम. (क) उज्ज्वल घटनाओं के लिए शक्ति कानून के प्रतिपादक हिस्टोग्राम. (ख) काले घटनाओं के लिए शक्ति कानून के घातांकों का हिस्टोग्राम । (ग) अंधेरे घटनाओं के लिए एक घातीय समारोह के साथ बिजली कानून में जनचेतना बार के हिस्टोग्राम । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्र एस सी: निमिष SERS के प्रतिनिधि फिल्म । बहुरंगी पलक धब्बे चांदी nanoaggregates से पाली-एल-lysine के साथ मनाया जाता है । यह ५० µm × ४० µm के एक क्षेत्र को शामिल किया गया और एक औंधा एक लंबे पास फिल्टर के माध्यम से एक रंग सीसीडी कैमरा के लिए युग्मित माइक्रोस्कोप के साथ लिया गया था । इस वीडियो को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें । (डाउनलोड करने के लिए राइट-क्लिक करें.)
चित्र S2: पाली-L-lysine या NaCl के अलावा द्वारा गठित चांदी nanoaggregate के प्रतिनिधि स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवि । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्र S3: thiacarbocyanine पाउडर के लिए पारंपरिक रमन स्पेक्ट्रम, और प्रतिनिधि लौकिक-thiacarbocyanine के साथ एक भी चांदी nanoaggregate से SERS स्पेक्ट्रा उतारा । 8रसायन विज्ञान के रॉयल सोसायटी से अनुमति के साथ reproduced । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
| घटना | प्रारंभ समय/s | अंत समय s/ | Duration/s |
| अंधेरे | ०.०००० | ३.५४७६ | ३.५४७६ |
| उज्ज्वल | ३.५४७६ | ४.०९८१ | ०.५५०५ |
| अंधेरे | ४.०९८१ | ५.८७२० | १.७७३८ |
| उज्ज्वल | ५.८७२० | ५.९३३१ | ०.०६१२ |
| अंधेरे | ५.९३३१ | ६.३६१३ | ०.४२८२ |
| उज्ज्वल | ६.३६१३ | ६.४८३६ | ०.१२२३ |
| अंधेरे | ६.४८३६ | ६.६६७१ | ०.१८३५ |
| उज्ज्वल | ६.६६७१ | ६.७८९५ | ०.१२२३ |
| अंधेरे | ६.७८९५ | ७.०३४१ | ०.२४४७ |
| उज्ज्वल | ७.०३४१ | ७.०९५३ | ०.०६१२ |
| अंधेरे | ७.०९५३ | ८.३७९८ | १.२८४५ |
| उज्ज्वल | ८.३७९८ | ८.४४०९ | ०.०६१२ |
| अंधेरे | ८.४४०९ | ८.६८५६ | ०.२४४७ |
| उज्ज्वल | ८.६८५६ | ८.७४६८ | ०.०६१२ |
| अंधेरे | ८.७४६८ | ९.६६४३ | ०.९१७५ |
| उज्ज्वल | ९.६६४३ | ९.९०८९ | ०.२४४७ |
| अंधेरे | ९.९०८९ | ९.९७०१ | ०.०६१२ |
| उज्ज्वल | ९.९७०१ | १०.३३७१ | ०.३६७० |
| अंधेरे | १०.३३७१ | १०.३९८३ | ०.०६१२ |
तालिका 1: गहरा या चमकीला ईवेंट, ईवेंट प्रारंभ समय, ईवेंट समाप्ति समय और ईवेंट अवधि की प्रतिनिधि तालिका. ये आंकड़ा 3से प्राप्त किया गया था ।
| Duration/s | नहीं. घटना की | योग | (summer)/(अवधि) | संभाव्यता वितरण/ |
| ०.०६१२ | १०२ | २०५ | ३३५१.५७९१ | ०.६४४९४ |
| ०.१२२३ | ४१ | १०३ | ८४१.९८२१ | ०.१६२०२ |
| ०.१८३५ | 18 | ६२ | ३३७.८८२८ | ०.०६५०२ |
| ०.२४४७ | 9 | ४४ | १७९.८४०८ | ०.०३४६१ |
| ०.३०५८ | 4 | ३५ | ११४.४४४२ | ०.०२२०२ |
| ०.३६७० | 3 | 31 | ८४.४७०७ | ०.०१६२६ |
| ०.४२८२ | 3 | 28 | ६५.३९६७ | ०.०१२५८ |
| ०.४८९३ | 4 | 25 | ५१.०९११ | ०.००९८३ |
| ०.५५०५ | 1 | 21 | ३८.१४८१ | ०.००७३४ |
| ०.६११७ | 1 | 20 | ३२.६९८३ | ०.००६२९ |
| ०.६७२८ | 5 | 19 | २८.२३९५ | ०.००५४३ |
| ०.७३४० | 2 | 14 | १९.०७४० | ०.००३६७ |
| ०.९७८६ | 1 | 12 | १२.२६१९ | ०.००२३६ |
| १.०३९८ | 1 | 11 | १०.५७८९ | ०.००२०४ |
| १.१६२१ | 2 | 10 | ८.६०४८ | ०.००१६६ |
| १.३४५६ | 1 | 8 | ५.९४५२ | ०.००११४ |
| १.४०६८ | 1 | 7 | ४.९७५८ | ०.०००९६ |
| १.९५७३ | 1 | 6 | ३.०६५५ | ०.०००५९ |
| २.०७९६ | 1 | 5 | २.४०४३ | ०.०००४६ |
| २.२६३१ | 1 | 4 | १.७६७५ | ०.०००३४ |
| २.४४६६ | 1 | 3 | १.२२६२ | ०.०००२४ |
| २.८१३६ | 1 | 2 | ०.७१०८ | ०.०००१४ |
| २.९३५९ | 1 | 1 | ०.३४०६ | ०.००००७ |
तालिका 2: प्रतिनिधि तालिका अवधि, प्रत्येक अवधि के लिए घटनाओं की संख्या, लंबी अवधि के लिए घटनाओं की संख्या का योग, प्रत्येक अवधि के अनुसार विभाजित योग, और उनके सामान्यीकृत संभाव्यता वितरण.
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Discussion
सिल्वर nanoaggregate जंक्शन से SERS उत्सर्जित होता है । इस प्रकार, हम कोलाइडयन नैनोकणों, जो साइट्रेट ॠणायन के साथ कवर कर रहे है के बजाय nanoaggregates तैयार करने की जरूरत है । रजत समुच्चय बाहर नमक पाली के अलावा द्वारा बनाई गई प्रभाव से बनते हैं-L-lysine, जो है-एनएच3+ और SERS के मूल है, या ना+ cations NaCl से, के रूप में पूरक सामग्री का आंकड़ा S2 में दिखाया गया है । इसके अलावा, विस्तृत क्षेत्र में कई स्थानों को रोशन करने के लिए, uninfocus लेजर बीम नमूना सतह के सापेक्ष 30 डिग्री के कोण पर दिया जाता है, एक लेंस है कि माइक्रोस्कोप से जुड़ा नहीं है के माध्यम से. वहां एक संभावना है कि प्रेक्षण क्षेत्र रोशन नहीं है । हम समायोजित करने और उच्च आवर्धन के साथ अवलोकन क्षेत्र रोशन करने के लिए लेजर क्षेत्र को स्थानांतरित । इस अनुकूलन के बाद, नीरस रंग के धब्बे एक ही रंग के वातावरण में दिखाई दे रहे हैं । ये निमिष SERS अवलोकन के लिए महत्वपूर्ण कदम हैं ।
यहां, मामलों कि बिजली कानून के विश्लेषण के लिए ध्यान देने की आवश्यकता पर चर्चा कर रहे हैं । सबसे पहले, उज्ज्वल और अंधेरे की घटनाओं की परिभाषा के लिए दहलीज निमिष विश्लेषण को प्रभावित करता है । जब सीमा बढ़ जाती है, तो बिजली कानून के नवोन्मेष और जनचेतना बार के रूप में अच्छी तरह से4,5,9वृद्धि करते हैं । जब नवोन्मेष (α और α ऑफ) और जनचेतना बार विभिन्न प्रवृत्तियों का प्रदर्शन करते हैं तो पलक SERS की निर्भरता खोजी जा सकती है । दूसरा, छोटे शक्ति कानून प्रतिपादक लघुगणक-लघुगणक ग्राफ में बिजली कानून द्वारा दी गई रेखा के डूबी ढलान का प्रतिनिधित्व करता है, उज्ज्वल या अंधेरे घटना7के लिए एक लंबी अवधि की कम संभावना का प्रतिनिधित्व । क्योंकि उज्ज्वल घटनाओं लंबी अवधि के लिए जारी नहीं कर सकते, उज्ज्वल घटनाओं के लिए कम अंक ग्राफ में साजिश की तुलना में वे अंधेरे घटनाओं के लिए कर रहे हैं । फिर, मूल्योंपर α αबंदसे छोटे हो जाते हैं,7, एक एकल QD से निमिष के विपरीत (αबंद = αपर =-१.५)18। तीसरा, घातांक केवल-110से थोड़ा बड़ा हो जाता है, क्योंकि संभाव्यता बंटन द्वारा दी जाती है:
,
मध्यम अवधि में किसका अंश (प्रोटोकॉल 3.2.5 से प्राप्त किया गया है; तालिका 2की तीसरी पंक्ति देखें) टी की अब अवधियों में कमी करने के लिए जाता है , क्योंकि यहां तक कि लंबे समय तक की अवधि के लिए उज्ज्वल और अंधेरे घटनाओं की संख्या में कमी हो जाती है तथ्य यह है कि अणुओं बेतरतीब ढंग से कदम और शायद ही एक गैर में रह सकते है छोड़नेवाला राज्य या छोड़नेवाला राज्य (nanoaggregate के जंक्शन) समय की एक लंबी अवधि के लिए, के रूप में तालिका 2की दूसरी पंक्ति में व्यक्त की है । विद्युत विधि नवोन्मेष α =-१.५ या-1, इस तथ्य से प्राप्त किया जा सकता है कि अणु बेतरतीब ढंग से चांदी की सतह पर एक-एक या दो-आयामी चलता है, क्रमशः४,५,१८. इसके विपरीत, जनचेतना समय एक तेज आणविक यादृच्छिक चलना और/या एक गैर छोड़नेवाला से उच्च ऊर्जा बैरियर छोड़नेवाला राज्य के लिए4,5,19से छोटा है । यह उल्लेखनीय है कि एक घातीय समारोह के साथ एक शक्ति कानून द्वारा जिसका संभाव्यता वितरण reproduced नहीं किया जा सकता घटनाओं के प्रतिशत महत्वपूर्ण डेटा है9,10, क्योंकि प्रजनन विफलता बहुत लंबे समय से उत्पंन जनचेतना बार ।
पिछले अध्ययनों में12,13,14, reसहसंबंध फ़ंक्शन भी ब्लिंकिंग SERS के लिए उपयोग किया गया था । जो प्रतिदीप्ति सहसंबंध स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए इस्तेमाल किया गया था सहसंबंध समारोह, प्रसार गुणांक और फ्लोरोसेंट अणुओं की सांद्रता में और बाहर एक फोकल क्षेत्र के21,22चलती का प्रतिनिधित्व । ब्लिंकिंग SERS के लिए, फिर भी, कोई साधारण फ़ंक्शन पुन: सहसंबंध फ़ंक्शन14को पुनरुत्पादित कर सकता है । यह ब्लिंकिंग SERS के लिए एक जटिल प्रक्रिया का सुझाव देता है, क्योंकि कोई सहसंबंध फ़ंक्शन कुछ आवधिकता की पहचान कर सकता है । एक अन्य मात्रात्मक विश्लेषण में, एक सामान्यीकृत मानक विचलन स्कोर सिग्नल15का एक समय प्रोफ़ाइल से निकाला गया था । एक बड़े स्कोर कुल तीव्रता में अस्थिरता का संकेत दिया । इन विश्लेषण दृष्टिकोण कुछ अणुओं के व्यवहार के बजाय एक एकल अणु के व्यवहार के लिए उपयुक्त हो सकता है । इसके अलावा, उज्ज्वल घटनाओं के लिए औसत अवधि निमिष SERS4,14के विश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया गया । ये एक बढ़ाया EM क्षेत्र में अणु के व्यवहार को उजागर कर सकता है, सुपर SERS के संकल्प इमेजिंग के समान16। हालांकि, अंधेरी घटनाओं के लिए औसत प्राप्त नहीं किया जा सका; अर्थात्, एकल रजत nanoaggregates से काले SERS घटनाओं की कुल अवधि घटनाओं की संख्या में वृद्धि से कम थे4, जबकि उज्ज्वल SERS घटनाओं की कुल अवधि बढ़ गई । इसलिए, केवल उज्ज्वल SERS घटनाओं के आणविक व्यवहार इन तकनीकों द्वारा जांच की जा सकती है । एक बिजली कानून के विश्लेषण का उपयोग करके, दूसरी ओर, अंधेरे राज्य के लिए आणविक व्यवहार (है कि चांदी की सतह पर, चांदी nanoaggregates के जंक्शनों को छोड़कर) बिजली कानून नवोन्मेष α के संदर्भ में अनुमान लगाया जा सकता है और जनचेतना समय 10 . यह पिछले तकनीकों से एक महत्वपूर्ण अंतर है ।
यह पुष्टि करने के लिए कि निमिष SERS द्वारा प्रेरित है, स्पेक्ट्रम एक pinhole के माध्यम से एक दृश्य के केंद्र में सिल्वर nanoaggregate से मापा जाता है, के रूप में पूरक सामग्री में चित्र S3 में दिखाया गया है । हालांकि, यह सभी निमिष धब्बे7,8,9,10,11से मापा नहीं है । पाली-L-lysine11के लिए, एक लंबे तरंग दैर्ध्य क्षेत्र में निमिष SERS करने के लिए नहीं जिंमेदार ठहराया है, लेकिन सतह बढ़ाकर प्रतिदीप्ति, जो भी SERS की तरह बढ़ाया EM क्षेत्रों में उत्पंन । इसके अलावा, यह निमिष के साथ उतारा स्पेक्ट्रा कनेक्ट विवादास्पद है । यह वर्तमान तकनीक की एक सीमा है ।
भविष्य में, निमिष SERS प्रत्येक चोटी के संदर्भ में विश्लेषण किया जाना चाहिए । यही है, बिजली कानून विश्लेषण वर्णक्रमीय इमेजिंग के साथ जोड़ा जाना चाहिए । एक द्वि-analyte तकनीक17, जिसमें अद्वितीय कंपन हस्ताक्षर मिश्रित analytes से मनाया जाता है का उपयोग करके, एकल अणु SERS की उत्पत्ति की पुष्टि की गई है । हालांकि, आणविक व्यवहार काफी समय के समाधान के कारण, जांच नहीं की जा सकती । हाल ही में, प्रत्येक मूल के विभिंन व्यवहार के रूप में पाया गया है जनचेतना बार, प्रत्येक ऑप्टिकल फिल्टर और बिजली कानून विश्लेषण के माध्यम से निमिष धब्बे के प्रत्येक देख कर11।
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Disclosures
लेखक का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
लेखक धंयवाद प्रो वाई Ozaki (Kwansei Gakuin विश्वविद्यालय) और डॉ टी Itoh (राष्ट्रीय उंनत औद्योगिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी संस्थान के) उनके इस काम की फलदायक चर्चा के लिए । यह काम शिक्षा, संस्कृति, खेल, विज्ञान, और प्रौद्योगिकी (सं. 16K05671) मंत्रालय से KAKENHI (वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए अनुदान में सहायता) द्वारा समर्थित किया गया था ।
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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