Observação e Análise da Espalhamento Raman Aprimorado por Superfície do Piscar de Olhos.
Summary
Este protocolo descreve a análise de superfície-enhanced Raman a piscar espalhamento devido o passeio aleatório de uma única molécula em uma superfície de prata usando as leis do poder.
Abstract
De uma única molécula em uma junção de prata nanoaggregate, piscar superfície-enhanced Raman espalhamento (SERS) é observada. Aqui, um protocolo é apresentado em como preparar o SERS-ativo nanoaggregate de prata, gravar um vídeo de determinados pontos piscando em imagem microscópica e analisar as estatísticas pisca. Nesta análise, uma lei de potência reproduz as distribuições de probabilidade para eventos brilhantes em relação a sua duração. As distribuições de probabilidade para eventos escuros são montadas por uma lei de potência com uma função exponencial. Os parâmetros da lei poder representam o comportamento molecular nos Estados brilhantes e escuros. O modelo de passeio aleatório e a velocidade da molécula através de toda a superfície de prata podem ser estimados. É difícil de estimar, mesmo quando usando as médias, funções de autocorrelação e imagem latente de super-resolução SERS. No futuro, análises de lei de poder devem ser combinadas com imagem espectral, porque as origens de piscar não podem ser confirmadas por este método de análise sozinho.
Introduction
Superfície-enhanced Raman espalhamento (SERS) é altamente sensível Espectroscopia Raman de uma superfície de metal nobre. Desde que o espectro Raman fornece informações detalhadas sobre a estrutura molecular com base nas posições do pico afiado, através dos modos vibracionais dos grupos funcionais nas moléculas, as informações de uma única molécula sobre uma superfície metálica podem ser investigadas usando SERS1,2,3. De um nanoaggregate de prata com um adsorbate no nível do único-molécula, um sinal intermitente é observado1,2,3,4,5,6, 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16e o espectro varia1,2,3,4,5,6,7,8, 9,10,11,12,13,14. Piscando pode ser induzida por uma única molécula que aleatoriamente se move dentro e fora de um campo de (EM) eletromagnético melhorado em uma junção de nanoaggregate prata nanômetros de tamanho. Portanto, piscando é considerada uma prova simples para a deteção de único-molécula, comparada com uma técnica usando uma distribuição de Poisson de intensidades SERS e um bi-analito2,3,17. No entanto, os mecanismos detalhados do espectro piscando e flutuante, que pode depender fortemente de comportamento molecular na superfície Ag, são ainda controversos.
Em estudos anteriores, piscar SERS foi analisada usando a função de autocorrelação, que pode calcular o coeficiente de difusão e concentração de moléculas entrando e um reforço EM campo12,13,14 . Além disso, uma pontuação normalizada desvio-padrão, que representa a instabilidade na intensidade total, foram obtida a partir do perfil de tempo do sinal15. No entanto, essas abordagens analíticas podem basear-se sobre o comportamento de algumas moléculas. Em contraste, em uma imagem de super-resolução de piscar SERS, comportamento único-molécula em um campo EM avançado pode ser identificados16. No entanto, essas técnicas podem obter tais parâmetros somente em um campo EM reforçada. O comportamento aleatório de uma única molécula dentro de uma grande variedade (por exemplo, no piscar SERS) pode ser representado como uma lei de potência, ao invés de uma média de4,5,6,7,8 ,9,10,11, semelhante à fluorescência pisca de um único semicondutor quantum dot (QD)18,19. Usando um poder lei análise4,5,6,7,8,9,10,11, comportamento molecular pode ser estimado no estado brilhante (no campo EM reforçada) e no estado escuro10; ou seja, o comportamento da molécula sobre toda a superfície de prata pode ser estimado.
Para esta técnica, a prata coloidais nanoaggregates são usados4,5,6,7,8,9,10,11. Estes nanoaggregates mostrar várias bandas de ressonância (LECC) de plasmon de superfície localizadas que afetam fortemente reforçada de campos eletromagnéticos quando eles estão animados em certos comprimentos de onda. Assim, prata SERS-ativo nanopartículas existem em suspensão coloidal e alguns dados pode ser obtida imediatamente. No caso de nanoestruturas simples, que têm regimes, formas e tamanhos específicos, a dependência de LECC de SERS piscando pode esconder outras dependências7; ou seja, se o bom ou mau nanostructure de LECC é usado, os parâmetros será constantes, e outras dependências, portanto, ficará oculta. Análise de lei do poder tem sido usado para descobrir várias dependências dos SERS piscando de prata coloidal nanoaggregates4,5,6,7,8, 9 , 10 , 11.
Protocol
Representative Results
Discussion
Da junção da prata nanoaggregate, SERS é emitido. Assim, precisamos preparar nanoaggregates ao invés de nanopartículas coloidais, que são cobertas com ânions de citrato. Agregados de prata são formados a partir a salgar-para fora o efeito criado pela adição de poli-L-lisina, que tem -NH3+ e é a origem dos SERS, ou cátions at+ de NaCl, conforme mostrado na Figura S2 do material complementar. Além disso, para iluminar os muitos locais na área ampla, o feixe de…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
O autor agradece a Prof Y. Ozaki (Kwansei Gakuin University) e Dr. T. Itoh (National Institute of Advanced Industrial Science e Technology) para sua discussão proveitosa deste trabalho. Este trabalho foi financiado pelo KAKENHI (subsídio para C de investigação científica) do Ministério da educação, cultura, esportes, ciência e tecnologia (n º 16K. 05671).
Materials
| 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 |
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