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„Anvisierender Laser“ für Nanoscale-Mikroskopie:

Published on November 9, 2010 at 6:36 PM

Die Forscher kennzeichnen ihre neue Technik als ordentliche Lösung zum „Nadel im Heuhaufen-“ Problem nanoscale Mikroskopie, aber es ist eher wie den Unterschied zwischen dem Finden des Couchtischs in einem dunkler gemachten Raum irgendein, indem es herum geht, bis Sie über es fallen, oder eine Taschenlampe verwendet.

In einem neuen Papier * eine Gruppe von JILA-abeteiligungsgeschäft des National Institute of Standards and Technology (NIST) und die Universität von Colorado-Entdeckungen kleinen Montagen von Biomolekülen für nachfolgende ausführliche Darstellung durch die Kombination von Präzisionslaser-Optik mit Atomkraftmikroskopie.

„Anvisierender Laser“ für nanoscale Mikroskopie: Auf links zeigt quadratische Ansicht des Mikrometers typische 900, unter Verwendung fokussierten Laserstrahl, möglicherweise interessante purpurrote Membranänderung am objektprogramm, die mit dem Quadrat markiert wird. Rechte Oberseite, genaueres optisches Bild der Änderung am Objektprogramm; enden Sie, selben anvisieren abgebildetes mit FLUGHANDBUCH, das topologisches Sonderkommando aufdeckt. Kredit: Churnside, CU

Das Atomkraftmikroskop (AFM) hat gewordenes der Standardhilfsmittel der Nanotechnologie. Das Konzept ist trügerisch einfach. Eine Nadel-nicht anders als einen altmodischen Plattenspielerstift, aber ein viel kleiner mit einer Spitze höchstens nur ein paar Atome Breitbewegungen über der Oberfläche des Probenmaterials. Ein Laser misst kleine Ausschläge des Umkippunges, während er durch Atomschuppenkräfte, wie elektrostatische Kräfte oder chemische Anziehungskraft gedrückt oder gezogen wird. Das Scannen der Spitze hin und her über der Probe erbringt ein dreidimensionales Bild der Oberfläche. Die Auflösung kann erstaunlich-in einigen Fällen sein, die einzelne Atome zeigen, eine Auflösung tausendmal kleiner, als die besten optischen Mikroskope erzielen können.

Solche erstaunliche Empfindlichkeit zieht sich ein technisches Problem zu: wenn Ihr Fühler Bild eine Nachricht von sagen wir 100 quadratischen nm kann, wie genau finden Sie diese Nachricht, wenn sie fast überall auf einer Mikroskopstufe sein könnte, die Million Zeit dieser Größe festsetzt? Der ist kein ungewöhnlicher Fall in den biologischen Anwendungen. Die Antwort der Gewalt ist, Sie scannen den Fühler hin und her, vermutlich mit einer höheren Drehzahl, bis sie in interessantes etwas ausgeführt wird. Wie der Couchtisch in der Dunkelheit, hat dieses Probleme. Die FLUGHANDBUCH-Spitze ist nicht nur sehr empfindlich und einfach zu beschädigen, aber sie kann vermindert werden, indem man unerwünschte Atome oder Moleküle von der Oberfläche aufhebt. Auch in den Biowissenschaften, in denen das FLUGHANDBUCH in zunehmendem Maße wichtig wird, sind Forschungsprobenmaterialien normalerweise „weiche“ Sachen wie Proteine oder Membranen, die durch einen unbeaufsichtigten Zusammenstoß mit der Spitze beschädigt werden können. Eine Lösung ist, das Zielmolekül mit einem kleinen Leuchtstoff Mittel- oder Quantumspunkt „zu beschriften“ gewesen, damit zu finden leuchtet und ist einfach, aber dieses bedeutet die Person chemisch ändern, die möglicherweise nicht wünschenswert ist.

Stattdessen entschied das JILA-Team, eine Taschenlampe zu verwenden. Gebäude nach einer früheren Innovation für das Stabilisieren der Stellung einer FLUGHANDBUCH-Spitze, die Gruppe verwendet ein fest fokussiertes, Kleinleistungs, laserstrahl, zum des Bereiches optisch zu scannen und kennzeichnet Zieleinbauorte durch winzige Änderungen im Streulicht. Dieser Laser wird über der Probe gescannt, um ein Bild zu bilden, das der Formung eines FLUGHANDBUCH-Bildes analog ist.

Gleiche Laser-und der Befund Technik-wird verwendet, um die FLUGHANDBUCH-Spitze zu lokalisieren. Folglich dient der Laser als geläufiges Bezugsrahmen und er ist verhältnismäßig Geradeaus, das optische und FLUGHANDBUCH-Bild auszurichten. In den Experimenten mit Änderungen am Objektprogramm der Zellmembran von den einzelligen Organismen, ** die Gruppe hat gezeigt, dass sie diese Proteinkomplexe lokalisieren und die FLUGHANDBUCH-Spitze mit einer Präzision von ungefähr 40 nm ausrichten können. Nur Bauend auf Streulicht, benötigt ihre Technik keine frühere chemische Kennzeichnung oder Modifikation der Zielmoleküle.

„Sie lösen ein paar Probleme,“ sagt NIST-Physiker Thomas Perkins. „Sie lösen das Problem des Findens der Nachricht, die Sie studieren möchten, das Art ein Nadel im Heuhaufen-Problem ist. Sie lösen das Problem des Verunreinigens nicht Ihrer Spitze. Und, Sie lösen das Problem des Zerschmetterns nicht Ihrer Spitze in, nach was Sie suchten. Dieses verhindert Schädigung Ihrer Spitze und, für weiche biologische Ziele, Beschädigung nicht Ihrer Probe.“ Und, er sagt, ist es viel effizienter. „Von einer praktischen Perspektive, anstelle meines Studenten, der beginnt, wirkliche Wissenschaft um 4 P.M. zu tun, kann sie Wissenschaft, bei 10 A.m. zu tun beginnen“

* A.B. Churnside, G.M. König und T.T. Perkins. Schild-Freie optische Darstellung von Membranänderungen am objektprogramm für Atomkraftmikroskopie. Optik Ausdrücklich. Vol. 18, Nr. 23. Am 8. November 2010.

** Die Team verwendete „purpurrote Membran,“, die Zellmembran von bestimmten einzelligen Organismen ist und bacteriorhodopsin enthält, ein dieses Protein erfasst Lichtenergie. Bacteriorhodopsin wird in der purpurroten Membran eingebettet und ist ein geläufiges Protein für Forschung in den Biowissenschaften.

Last Update: 12. January 2012 20:05

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