Posted in | Microscopy | Nanoanalysis

Paggamit ng Optical mikroskopya sa Image Objects sa Resolution ng Maliit na bilang 0.5 Nanometers

Published on July 14, 2010 at 8:01 PM

Maginoo karunungan ay hawak na ang optical mikroskopya ay hindi maaaring gamitin sa "makita" ang isang bagay tulad ng maliit na bilang isang indibidwal na Molekyul. Subalit ang agham ay muli overturned maginoo karunungan. Kalihim ng Enerhiya, Nobel pinagpipitagan at dating director ng Lawrence Berkeley Pambansang Laboratory (Berkeley Lab) Steven Chu ay humantong ang pagbuo ng isang pamamaraan na nagbibigay-daan sa paggamit ng optical mikroskopya sa mga bagay ng imahe o ang distansya sa pagitan ng mga ito sa resolution bilang maliit na bilang 0.5 nanometers- isa-kalahati ng 1000000000 ng isang metro, o ng isang order ng magnitude mas maliit kaysa sa nakaraang pinakamahusay.

Graph sa kaliwa ay nagpapakita na sa mga aktibong sistema ng feedback off ay isang naaanod na resolution ng mga tungkol sa 0.3 pixels o 19 nanometers, ngunit may feedback na sistema sa resolution ay pinananatili sa mas mahusay kaysa sa 0.01 pixels, o tungkol sa 0.64 nanometers. Imahe sa kanan ay nagpapakita na indibidwal Cyanine (Cy) fluorescent tinain molecule - Cy3 at Cy5 - ginagamit sa label ng 20 mga pares ng base ng double-kilu-kilo DNA.

"Ang kakayahang makakuha ng sub-nanometer resolution sa biologically kaugnay na mga may tubig kapaligiran ay may potensyal na upang baguhin nang lubusan ang biology, lalo na istruktura biology," sabi ni Kalihim Chu. "Isa ng ang mga motivations para sa trabahong ito, halimbawa, ay upang sukatin ang distansya sa pagitan ng mga proteins na form ng mga multi-domain, mataas na kumplikadong istraktura, tulad ng ang pagpupulong ng protina na form ng tao RNA polymerase II system, kung saan initiates DNA pagkasalin."

Kalihim Chu ay ang co-may-akda ng isang papel na ngayon lumilitaw sa journal Nature na naglalarawan ito pananaliksik. Papel ay pinamagatang "Subnanometre single-Molekyul localization, pag-rehistro at mga sukat ng layo." Ang iba pang mga may-akda ay Alexandros Pertsinidis, isang post-ng doktor researcher at miyembro ng research group Chu ay sa ang University of California (UC) Berkeley, sino ay ngayon ng isang katulong propesor sa sa Sloan-Kettering Institute, at Yunxiang Zhang, miyembro ng Chu ng pananaliksik grupo sa Stanford University.

Ayon sa batas ng physics na kilala bilang ang "limitasyon ng pagdidiprakt," na ang pinakamaliit na imahe na maaaring malutas ang isang optical system ay tungkol sa kalahati ng haba ng daluyong ng ilaw na ginamit upang makagawa na ang imahe. Para sa mga maginoo optika, ito ay kumakatawan sa halos 200 nanometers. Sa pamamagitan ng paghahambing, ang isang DNA Molekyul panukala tungkol sa 2.5 nanometers sa lapad.

Habang ang mga non-optical imaging system, tulad ng elektron microscopes, ay maaaring malutas ang mga bagay na rin sa sukat ng subnanometer, ang mga system na ito gumana sa ilalim ng mga kundisyon na hindi mainam para sa pag-aaral ng biological mga halimbawa. Detecting ng mga indibidwal na fluorescent na mga label na naka-attach sa biological molecule ng interes gamit ang mga singil-kaisa aparato (CCDs) - Ang mga arrays ng silikon chips na-convert ng mga papasok na ilaw sa isang elektrikal na singil, ay may yielded resolution bilang mabuting bilang limang nanometers. Gayunman, hanggang ngayon ng teknolohiya na ito ay hindi solong molecule ng imahe o distansya sa pagitan ng isang pares ng mga molecule mas mababa kaysa sa 20 nanometers.

Chu at ng kanyang mga co-may-akda ay upang gamitin ang parehong CCD-pag-ilaw teknolohiya upang malutas ang mga distansya sa katumpakan at katumpakan ng subnanometer sa pamamagitan ng Inaayos ng isang linlangin ng liwanag. Ang mga elektrikal na singil sa isang array ng CCD ay nilikha kapag ang mga photons hampasin ang silikon at magpalayas ng mga electron, ang lakas ng ang singil na proporsyonal sa kasidhian ng pangyayari ang photons. Gayunpaman, depende sa tiyak na kung saan ang poton isang hit sa ibabaw ng isang silikon chip, maaaring may bahagyang pagkakaiba sa kung paano poton ay hinihigop at kung ito ay bumubuo ng isang masusukat na singil. Ito di-pagkakapareho sa tugon ng array ng CCD silikon sa mga papasok na mga photons, na kung saan ay marahil isang artepakto ng proseso ng manufacturing ng chip, ang mga resulta sa isang paglabo ng mga pixels na ginagawang mahirap na lutasin ang dalawang puntos na sa loob ng ilang mga nanometers ng isa .

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