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"Visée laser" pour la microscopie échelle nanométrique:

Published on November 9, 2010 at 6:36 PM

Les chercheurs caractérisent leur nouvelle technique comme une solution propre à la «aiguille dans une botte de foin" problème de la microscopie nanométrique, mais c'est plus comme la différence entre trouver la table à café dans une pièce sombre, soit en marchant autour jusqu'à ce que vous tombez dessus, ou en utilisant une lampe de poche.

Dans un nouveau document, * un groupe de JILA-une joint-venture de l' Institut National des Standards and Technology (NIST) et l'Université de Colorado-ensembles trouve minuscules de biomolécules pour l'imagerie détaillée subséquente en combinant l'optique de précision au laser avec la microscopie à force atomique.

«Laser ciblage» pour la microscopie nanométrique: A gauche, typique 900 micromètre carré View, utilisant un faisceau laser focalisé, montre potentiellement intéressantes correctif membrane pourpre, qui est marqué avec le carré. En haut à droite, l'image proche optique de correctifs, en bas, même cible imagé avec AFM révélant des détails topologiques. Crédit: Churnside, CU

Le microscope à force atomique (AFM) est devenu l'un des outils standards de la nanotechnologie. Le concept est simple en apparence. Une. Aiguille n'est pas sans rappeler un stylet phonographe à l'ancienne, mais beaucoup plus petite avec une pointe au plus que quelques atomes de large se déplace à travers la surface de l'éprouvette Un laser de minuscules déformations des mesures de la pointe car elle est poussée ou tirée par les forces de l'échelle atomique, comme les forces électrostatiques ou attraction chimique. Balayage de la pointe avant et en arrière à travers l'échantillon donne une image tridimensionnelle de la surface. La résolution peut être étonnant, dans certains cas montrant des atomes individuels, une résolution mille fois plus petits que les meilleurs microscopes optiques peuvent atteindre.

Une telle sensibilité étonnante encourt un problème technique: si votre sonde peut image d'un objet, disons, de 100 nanomètres carrés, comment voulez-vous trouver cet objet si elle pouvait être à peu près n'importe où sur une platine de microscope un million de fois cette taille? Ce n'est pas un cas inhabituel dans les applications biologiques. La réponse brute-force est de numériser la sonde avant et en arrière, sans doute à une vitesse supérieure, jusqu'à ce qu'il heurte quelque chose d'intéressant. Comme la table à café dans l'obscurité, ce qui a des problèmes. La pointe AFM est non seulement très délicat et facile à endommager, mais il peut être dégradé en ramassant des atomes ou des molécules indésirables de la surface. En outre, dans le domaine des biosciences, où l'AFM est de plus en plus important, des spécimens de recherche sont généralement «soft» des choses comme les protéines ou les membranes qui peuvent être endommagés par une collision avec la pointe incontrôlée. Une solution a été de «label» de la molécule cible par un composé fluorescent ou petits points quantiques, de sorte qu'il s'allume et est facile à trouver, mais cela signifie modification chimique de la matière, qui peut ne pas être souhaitable.

Au lieu de cela, l'équipe JILA choisi d'utiliser une lampe de poche. En s'appuyant sur une innovation plus tôt pour la stabilisation de la position d'un pointe AFM, le groupe utilise une très ciblé, faisceau laser de faible puissance pour balayer la zone optiquement, d'identifier les endroits ciblés par les changements de dernière minute dans la lumière diffusée. Ce laser est balayé à travers l'échantillon pour former une image, analogue à former une image AFM.

La technique est la même-laser et la détection utilisée pour localiser la pointe de l'AFM. Ainsi, le laser sert de cadre de référence commun et il est relativement facile d'aligner les optiques et l'image de l'AFM. Dans les expériences avec des taches de la membrane cellulaire des organismes unicellulaires, ** le groupe a démontré qu'ils peuvent localiser ces complexes protéiques et aligner la pointe AFM avec une précision d'environ 40 nanomètres. S'appuyant exclusivement sur la lumière diffusée, leur technique ne nécessite aucun étiquetage des produits chimiques avant ou à la modification des molécules cibles.

«Vous résoudre quelques problèmes», explique le physicien du NIST Thomas Perkins. «Vous résoudre le problème de trouver l'objet que vous voulez étudier, qui est une sorte d'une aiguille dans une botte de foin problème. Vous résoudre le problème de ne pas contaminer votre pourboire. Et, vous résoudre le problème de ne pas écraser votre bout dans ce que vous étiez recherchez. Ceci évite d'endommager votre pourboire et, pour les cibles biologiques mous, pas d'endommager votre échantillon. " Et, dit-il, il est beaucoup plus efficace. "Du point de vue pratique, au lieu de mon étudiant diplômé de commencer à faire de la science réelle à 16 heures, elle peut commencer à faire de la science à 10 heures"

* AB Churnside, GM roi et TT Perkins. Sans étiquette d'imagerie optique des patchs de membrane pour la microscopie à force atomique. Optics Express. Vol. 18, n ° 23. 8 novembre 2010.

** L'équipe a utilisé «membrane pourpre», qui est la membrane cellulaire de certains organismes unicellulaires et contient bactériorhodopsine, une protéine qui capte l'énergie lumineuse. La bactériorhodopsine est ancrée dans la membrane pourpre et est une protéine commune pour la recherche dans les biosciences.

Last Update: 6. October 2011 04:50

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