Posted in | Microscopy | Nanoanalysis

Menggunakan Mikroskopi Optik untuk Objects Image dengan Resolusi sekecil 0,5 nanometer

Published on July 14, 2010 at 8:01 PM

Kebijaksanaan konvensional menyatakan bahwa mikroskop optik tidak dapat digunakan untuk "melihat" sesuatu yang kecil seperti molekul individu. Tetapi ilmu sekali lagi membatalkan kebijaksanaan konvensional. Menteri Energi, pemenang Nobel dan mantan direktur Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) Steven Chu memimpin pengembangan teknik yang memungkinkan penggunaan mikroskop optik untuk objek gambar atau jarak antara mereka dengan resolusi sekecil 0,5 nanometer - satu-setengah dari satu miliar meter, atau urutan besarnya lebih kecil dari yang terbaik sebelumnya.

Grafik di sebelah kiri menunjukkan bahwa dengan sistem umpan balik yang aktif dari ada pergeseran resolusi sekitar 0,3 piksel atau 19 nanometer, tapi dengan sistem umpan balik pada resolusi dipertahankan pada lebih baik dari 0,01 piksel, atau sekitar 0,64 nanometer. Gambar di menunjukkan hak individu cyanine (Cy) molekul dye fluoresen - Cy3 dan Cy5 - digunakan untuk label pasangan basa 20 dari DNA beruntai ganda.

"Kemampuan untuk mendapatkan sub-nanometer resolusi di lingkungan air yang relevan secara biologis memiliki potensi untuk merevolusi biologi, khususnya biologi struktural," kata Sekretaris Chu. "Salah satu motivasi untuk pekerjaan ini, misalnya, adalah untuk mengukur jarak antara protein yang membentuk multi-domain, struktur yang sangat kompleks, seperti perakitan protein yang membentuk RNA polimerase manusia sistem II, yang memulai transkripsi DNA."

Sekretaris Chu adalah co-penulis kertas sekarang muncul di jurnal Nature yang menjelaskan penelitian ini. Makalah ini berjudul "Subnanometre-molekul tunggal lokalisasi, pendaftaran dan pengukuran jarak." Para penulis lain Alexandros Pertsinidis, seorang peneliti pasca-doktoral dan anggota kelompok penelitian Chu di University of California (UC) Berkeley, yang sekarang menjadi asisten profesor di Sloan-Kettering Institute, dan Yunxiang Zhang, seorang anggota penelitian Chu kelompok di Stanford University.

Menurut hukum fisika yang dikenal sebagai "batas difraksi," gambar terkecil bahwa sistem optik dapat mengatasi adalah sekitar setengah panjang gelombang dari cahaya yang digunakan untuk menghasilkan gambar itu. Untuk optik konvensional, hal ini berhubungan dengan sekitar 200 nanometer. Dengan perbandingan, ukuran molekul DNA sekitar 2,5 nanometer lebar.

Sementara sistem pencitraan non-optik, seperti mikroskop elektron, dapat menyelesaikan dengan baik benda-benda ke dalam skala subnanometer, sistem ini beroperasi di bawah kondisi tidak ideal untuk studi sampel biologis. Mendeteksi label fluorescent individu melekat pada molekul biologis yang menarik menggunakan charge-coupled device (CCD) - array dari chip silikon yang mengkonversi cahaya yang masuk menjadi muatan listrik, telah menghasilkan resolusi sehalus lima nanometer. Namun, sampai sekarang teknologi ini telah mampu molekul gambar tunggal atau jarak antara sepasang molekul jauh kurang dari 20 nanometer.

Chu dan rekan-penulis mampu menggunakan teknologi CCD-fluoresensi yang sama untuk menyelesaikan jarak dengan presisi dan akurasi subnanometer dengan memperbaiki tipuan cahaya. Muatan listrik dalam sebuah array CCD dibuat ketika foton menyerang silikon dan mengusir elektron, dengan kekuatan dari biaya yang sebanding dengan intensitas foton. Namun, tergantung tepat di mana foton hits permukaan chip silikon, bisa ada sedikit perbedaan dalam cara foton diserap dan apakah itu menghasilkan muatan terukur. Ini non-keseragaman dalam respon dari array silikon CCD untuk foton yang masuk, yang mungkin sebuah artefak dari proses manufaktur chip, menghasilkan kabur piksel yang membuat sulit untuk menyelesaikan dua poin yang berada dalam beberapa nanometer satu sama lain .

Last Update: 9. October 2011 03:48

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit