Observación y análisis de parpadear dispersión Raman de superficie mejorada
Summary
Este protocolo describe el análisis de parpadear Raman de superficie mejorada dispersión debido a la caminata al azar de una sola molécula sobre una superficie de plata usando leyes de la energía.
Abstract
De una sola molécula en una ensambladura de plata nanoaggregate, parpadear superficie-realzada Raman (SERS) de dispersión se observa. Aquí, se presenta un protocolo de cómo preparar el SERS-activo nanoaggregate de plata, grabar un vídeo de ciertos puntos parpadeantes en la imagen microscópica y analizar las estadísticas intermitentes. En este análisis, una ley de potencia reproduce las distribuciones de probabilidad para eventos brillantes en relación a su duración. Las distribuciones de probabilidad para los eventos oscuros están equipadas por una ley de potencia con una función exponencial. Los parámetros de la ley de energía representan el comportamiento molecular en Estados luminosos y oscuros. Se pueden estimar el modelo de paseo aleatorio y la velocidad de la molécula a través de toda la superficie de plata. Es difícil estimar aun cuando estén usando promedios, las funciones de autocorrelación y proyección de imagen de súper-resolución SERS. En el futuro, análisis de ley de energía se deben combinar con la proyección de imagen espectral, porque los orígenes de parpadear no se puede confirmar por este método de análisis solo.
Introduction
Superficie-realzada Raman (SERS) de dispersión es altamente sensible Espectroscopía Raman de superficie de un metal noble. Puesto que el espectro de Raman provee información detallada sobre la estructura molecular basado en las posiciones de pico agudo, a través de los modos vibracionales de grupos funcionales en las moléculas, se puede investigar la información de una sola molécula sobre una superficie de metal usando SERS1,2,3. De un nanoaggregate de plata con un adsorbato en el nivel de una sola molécula, una señal intermitente se observa1,2,3,4,5,6, 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16y el espectro oscila1,2,3,4,5,6,7,8, 9,10,11,12,13,14. Intermitente puede ser inducida por una sola molécula que se mueve al azar dentro y fuera de un campo electromagnético mejorado de (EM) en un cruce de nanoaggregate de plata de nanómetro de tamaño. Por lo tanto, parpadeando se consideran pruebas simples para la detección de una sola molécula, en comparación con una técnica usando una distribución de Poisson de intensidades SERS y un bi-analito2,3,17. Sin embargo, los mecanismos detallados del espectro intermitente y fluctuante, que puede depender fuertemente de comportamiento molecular en la superficie del Ag, son todavía controvertidos.
En estudios previos, parpadeando SERS ha sido analizado utilizando la función de autocorrelación, que puede calcular el coeficiente de difusión y concentración de moléculas en movimiento dentro y fuera de un mejorado EM campo12,13,14 . Por otra parte, una puntuación de desviación estándar normalizada, que representa la inestabilidad de la intensidad total, se ha derivado por el perfil de tiempo de la señal15. Sin embargo, estos enfoques analíticos pueden basarse en el comportamiento de algunas moléculas. En cambio, en una imagen de súper-resolución de parpadear SERS, comportamiento de una sola molécula en un campo mayor de la EM puede ser identificados16. Sin embargo, estas técnicas pueden obtener estos parámetros solamente en un campo EM mejorado. El comportamiento aleatorio de una sola molécula en un amplio rango (por ejemplo, en parpadear SERS) puede ser representado como una ley de potencia en lugar de un promedio de4,5,6,7,8 ,9,10,11, similar a la intermitente de la fluorescencia de un semiconductor único quantum dot (QD)18,19. Mediante el uso de una energía ley análisis4,5,6,7,8,9,10,11, el comportamiento molecular puede estimarse en el brillante estado (en el campo EM mayor) y estado oscuro10; es decir, se puede estimar el comportamiento de la molécula sobre toda la superficie de plata.
Para esta técnica, plata coloidales nanoaggregates son usadas4,5,6,7,8,9,10,11. Estos nanoaggregates muestran varias bandas de resonancia (LSPR) plasmones localizados que afectan fuertemente mejoradas electromagnéticas cuando son excitados en ciertas longitudes de onda. Así, inmediatamente se puede obtener plata SERS-activo existen nanopartículas en suspensión coloidal y algunos datos. En el caso de nanoestructuras simple, que tienen acuerdos, formas y tamaños específicos, la dependencia LSPR de SERS parpadear puede ocultar otras dependencias7; es decir, si se utiliza la nanoestructura a LSPR buena o mala, los parámetros será constante, y por lo tanto, se ocultarán las otras dependencias. Análisis de ley de energía se ha utilizado para descubrir varias dependencias de lo SERS intermitente de plata coloidal nanoaggregates4,5,6,7,8, 9 , 10 , 11.
Protocol
Representative Results
Discussion
Desde el cruce de nanoaggregate plata, SERS se emite. Así, tenemos que preparar nanoaggregates en lugar de nanopartículas coloidales, que se cubren con aniones citrato. Agregados de plata se forman a partir de la salazón efecto creado por la adición de poly-L-lisina, NH –3+ y es el origen del SERS, o cationes de Na+ de NaCl, como se muestra en la Figura S2 del material complementario. Por otra parte, para iluminar los lugares en la zona amplia, el rayo láser desenfoc…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
El autor agradece su fructífera discusión de este trabajo Prof. Y. Ozaki (Universidad de Kwansei Gakuin) y Dr. T. Itoh (nacional del Instituto de Ciencia Industrial avanzada y tecnología). Este trabajo fue apoyado por KAKENHI (subvenciones para investigación científica) desde el Ministerio de educación, cultura, deportes, ciencia y tecnología (no. 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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