Summary
Этот протокол описывает анализ мигает поверхности расширение комбинационного рассеяния вследствие случайного блуждания одной молекулы на поверхность серебра, с помощью силы законов.
Abstract
С одной молекулы на перекрестке Серебряный nanoaggregate наблюдается мигание поверхности расширение комбинационного рассеяния (Серов). Здесь, представлены протокол о том, как подготовить SERS-активные Серебряный nanoaggregate, запись видео некоторых мигающий пятен в микроскопических изображений и анализа мигающий статистики. В этом анализе власть закона воспроизводит распределения вероятностей для ярких событий по отношению к их продолжительность. Распределения вероятностей для темных событий установлены законом питания с экспоненциальной функции. Параметры власть закона представляют молекулярной поведение в ярких и темных государствах. Может быть оценена модель случайного блуждания и скорость молекулы по всей поверхности серебра. Трудно оценить даже при использовании средние, автокорреляционной функции и суперразрешением SERS изображений. В будущем власть закона анализы должны сочетаться с спектральных изображений, потому что истоки мигает не может быть подтверждено только методом анализа.
Introduction
Поверхность расширение комбинационного рассеяния (Серов) является высокочувствительным Рамановская спектроскопия от поверхности благородного металла. Так как спектр Раман предоставляет подробные сведения о молекулярной структуры, основанной на острый пик позиции, через колебательных режимах функциональных групп в молекулах, могут расследоваться информации одной молекулы на поверхности металла с помощью SERS1,2,3. Из серебра nanoaggregate с на уровне одной молекулы адсорбата мигающий сигнал наблюдается1,2,3,4,5,6, 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16и спектр колеблется1,2,3,4,5,6,,78, 9,10,11,12,,1314. Мигание может быть вызвана одной молекулы, что случайно перемещается из расширенной электромагнитное поле (EM) на стыке нанометрового размера серебра nanoaggregate. Поэтому мигает считается простые доказательства для обнаружения одной молекулы, по сравнению с техникой с использованием распределения Пуассона SERS интенсивности и3,Би аналита в2,17. Однако подробные механизмы мигающий и колебания спектра, который может сильно зависеть от молекулярных поведение на поверхности Ag, остается спорным.
В предыдущих исследованиях мигает SERS был проанализирован с помощью автокорреляционной функции, которые можно рассчитать коэффициент диффузии и концентрация молекул, движущихся из расширенной ЭМ поля12,13,14 . Кроме того Оценка нормированное стандартное отклонение, которое представляет нестабильность в общей интенсивности, почерпнута из профиля время сигнала15. Однако эти аналитические подходы могут основываться на поведение нескольких молекул. Напротив в супер-резолюции изображений мигает SERS, сингл молекула поведение в расширенной ЭМ поля может быть определены16. Однако эти методы могут получить такие параметры только в расширенной ЭМ поля. Случайное поведение одной молекулы в широком диапазоне (например, в мигающий SERS) может быть представлено как власть закона, вместо того, чтобы средний4,5,6,7,8 ,9,10,11, похожими на мигающий флуоресценции из одного полупроводниковых квантовых точка (QD)18,19. Используя власть закона анализа4,5,6,7,8,9,10,11, молекулярные поведение может быть оценена в яркие государства (в расширенной области EM) и темное состояние10; то есть можно оценить поведение молекулы на всей поверхности серебра.
Для этой техники, коллоидное серебро nanoaggregates являются используемые в4,5,6,,78,9,10,11. Эти nanoaggregates показывают различные локализованные поверхностного плазмон резонанс (ЛСПР) полос, которые сильно влияют на расширение электромагнитных полей, когда они рады на определенных длин волн. Таким образом можно сразу получить SERS-активные серебряные наночастицы существуют в коллоидной суспензии и некоторые данные. В случае простой наноструктур, которые имеют конкретные размеры, формы и механизмы, ЛСПР зависимость SERS мигает можно скрыть другие зависимости7; а именно если используется хорошо или плохо наноструктур для ЛСПР, параметры будет постоянным, и поэтому другие зависимости будут скрыты. Анализ питания закон был использован для обнаружения различных зависимостей мигающий SERS Серебро коллоидное nanoaggregates4,5,6,,78, 9 , 10 , 11.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Пробоподготовка
-
Подготовка коллоидных наночастиц серебра 20
- Для изготовления коллоидных наночастиц серебра, Растворите 0.030 g нитрата серебра и 0.030 g тринатрия цитрат дигидрат в 150 мл воды в колбу 200 мл круглым дном.
- Совместить колбу с Дефлегматоры (Dimroth).
- Перемешайте раствор в колбу с баром магнитной мешалкой и перемешать. Затем тепло перемешивания раствора в колбу в масляной ванне при 150 ° C для 60 мин.
Примечание: Решение повернет желтый, затем молочно-серый. - Cool подвеска при комнатной температуре и держать подвеска в колбе, покрытые алюминиевой фольги в холодильник.
Примечание: Протокол может быть приостановлена на данный момент. Используйте наночастицы коллоидных, после хранения в холодильнике, в течение одного месяца.
-
Подготовка образца для разноцветные мигающие выбросов 11
- Готовые микроскопа, вручную мыть стеклянной пластины с мылом и промыть водой.
- Добавить 0,1% водный раствор поли L-лизин в стеклянной пластине и удалить решение с вентилятором.
- Добавить Серебро коллоидное подвеска в стеклянной пластине и удалите подвеска с вентилятором.
- Заключите область на стеклянную пластину с жидким блокатор ручкой.
- Падение дистиллированной воды на стеклянной пластине и покрыть ее с другой стеклянной пластины для создания микроскопа и предотвратить испарение воды.
-
Подготовка образца для монотонный цветные мигающий SERS 7 , 8 , 9 , 10
- Готовые микроскопа, вручную мыть стеклянной пластины с мылом и промыть водой.
- Смешать Серебро коллоидное подвеска с thiacyanine или thiacarbocyanine краситель (25 или 4 мкм, соответственно) и водный раствор NaCl (10 мм) в том соотношении 2:1:1.
- Удалить образец подвеска на стеклянную пластину и удалите подвеска с вентилятором.
- Заключите область на стеклянную пластину с жидким блокатор ручкой.
- Падение водный раствор NaCl (1 М) на стеклянную пластину для иммобилизации наночастиц серебра и покрыть ее с другой стеклянной пластины для создания слайд плита микроскопа и предотвратить решение от испарения.
2. наблюдение за мигает наночастиц серебра
-
Освещение образца
- Поместите образец стеклянной пластины, подготовлен с использованием протокола 1.2 или 1.3 на сцене инвертированным микроскопом.
- Освещения стеклянной пластины образца, используя белый свет через конденсор темного поля и сосредоточиться на различные цветные пятна (синий, зеленый, желтый и красный) на стеклянной пластине с помощью объектива (60 X).
- Осветить образца стеклянной пластины с помощью аттенуированные луча, поставлены под углом 30° по отношению к поверхности образца, от диодный лазер накачкой твердого (СППЗ) непрерывном (cw) через фильтр помех.
- Чтобы использовать лазерной подсветки для наблюдать Серебряный nanoaggregates как монотонный цветные пятна в одноцветных окружающих, переместить области освещения лазерный центр мнение и сосредоточиться на пятна на стеклянной пластине, регулируя сцену в z направлении.
-
Наблюдение за мигает
- Вставьте фильтр Лонг перевал после объектива и освещать образца стеклянной пластины с помощью DPSS cw лазерный луч, поставлены под углом 30° по отношению к поверхности образца через фильтр помех.
- Найти, мигающие пятна, как показано на рисунке 1 (см. также Рисунок S1 в дополнительном материале), перемещая сцене в x - и y направления.
- Запись видео мигающий пятен с инвертированным микроскопом, в сочетании с охлаждением цифровой зарядовой (связью ПЗС) камеры, который имеет разрешение время 61-120 мс, за 20 мин.
3. анализ мигает SERS
-
Дифференцирование время профиля из видео
- В программное обеспечение, которое управляет камеры на ПЗС откройте видео файл.
- Чтобы выбрать мигающий пятна и темные области, перетащите областей, которые отдельно охватывают регионы с и без пятен на видеоизображении.
- Для получения сигнала интенсивности время профили от мигающий пятна и темных областей в видео, выберите Временной анализ в анализеи нажмите кнопку Calculate в окне Временной анализ .
- Сохраните данные в текстовый файл.
-
Анализ времени профиля
- Выровнять базовый профиль времени путем вычитания время профиль из темной области и/или установку с полиномиальной функцией, как показано в цифры 2A и 2B.
- Оцените усредненной базовых интенсивности, который состоит из примерно 2000 очков, ябазыи стандартное отклонение базовой интенсивностей, σ, как показано в цифры 2 c и 2D.
- Отличают яркие события от темных событий с помощью большей интенсивности порога ябазовый + 3σ и записи длительности выполнения каждого события. На рисунке 3, например, записать событие от 0 до 3.5476 s как темное событие (с продолжительностью t = 3.5476 s) и записать событие от 3.5476 до 4.0981 s как яркое событие (с продолжительностью t = 0.5505 s). Повторите процедуру, как показано в таблице 1.
- Подсчитать количество ярких и темных событий для каждого срока, как выражено в первой и второй строках Таблицы2.
- Сумма за каждый срок, за исключением событий, короче, чем продолжительность tколичество событий. Выраженное в второй и третьей строках таблицы 2, например, сумма количество событий для каждого продолжительности (за исключением события для t = 0.0612 s) как 41 + 18 + 9 +...; результат равен суммирования для t = 0.1223 s, т.е. 103.
- Разделите суммированием каждый длительность и выполняет их нормализацию. Как указано в таблице 2, например, разделить суммирования для длительности t = 0.0612 s, s продолжительность 0.0612. В результате получается 3,351.5791. Затем разделите результат на общее число результатов в четвертой строке в таблице 2. Распределение вероятностей является производным быть 0.64494.
- Участок распределения вероятностей для ярких событий Pна(t) против их продолжительность t в графе логарифм логарифм и журнал10Pна(t) журнал10 (
) вывести власть закона экспоненты αна для конкретного мигает пятно. Если Pна(t) , линии установлены отклоняется от участков при малых значениях Pна(t), как показано пунктирной линией на рисунке 4A. - Участок распределения вероятностей для темных событий Poff(t) против их продолжительность t в графе логарифм логарифм и установите Log10Poff(t), (10) журнала
вывести власть закона экспоненты αпокинуть и усечения время τ от же мигает пятно. Если Poff(t) , гладкой кривой отклоняется от участков при малых значениях Poff(t). - Повторите 3.2.1 для 3.2.8 для других мигающий пятна в видео.
вывести власть закона экспоненты αпокинуть и усечения время τ от же мигает пятно. Если Poff(t) Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Из серебра nanoaggregates с поли L-лизин, подготовленный протокол 1.2 разноцветные мигающий пятна от SERS и поверхности расширение флуоресценции наблюдаются, как показано на рисунке 111. В отличие от монотонной цветные мигающий пятна от SERS наблюдались для серебряных nanoaggregates с молекулами красителя, подготовленный протокол 1.37,8,9,10. Существует два типа «негативный» результаты: непрерывный, или результатов, где наблюдается не SERS. Бывший и последние результаты может быть вызвана высокой или низкой концентрации молекул на поверхности коллоидное серебро, соответственно.
Сигналы от одного Серебряный nanoaggregate показывают различные интенсивности в разное время, как показано на рисунке 2B. Это отличается от мигающий флуоресценции одного QD. Гистограммы интенсивности флуоресценции показывают два отдельных пиков, которые представляют собой яркие и темные государств18. Время профиль длинный диапазоне похож на экспансию в малой дальности, как показано на рис4. Это называется «самоподобия» или «Фрактальный»; а именно возможности объектов считаются аналогичные, если их длина шкалы расширяются.
В графе логарифм логарифм распределения вероятностей для светлых и темных событий выводятся против их длительности как линии и кривой, соответственно, как показано на рисунке 4 (в отличие от мигает от одного QD)19. В графе наклон линии соответствует экспоненты власть закона. В противоположность этому короче время усечения выводится из того факта, что власть закона для темных государства усекается на короткие хвосты. Для темных SERS события распределения вероятностей иногда оснащены власть закона, а не экспоненциальной функции. То есть раз очень долго усечение с большой ошибки, иногда производных9,10. Однако это не «негативный» результат, что власть закона с экспоненциальная функция не может воспроизвести распределения вероятностей для темных SERS события.
Власть закона экспонентов αвкл/выкл и усечения раз τ выводится из отдельных наночастиц серебра показать различные значения, как показано на рисунке 5. Из многих власть закона экспонентов в среднем с стандартная ошибка является производным и по сравнению с другими значениями в различных условиях. В случае усечения раз могут быть пригодны для сравнения средний, а не средний. К счастью множество данных может быть собрана из нескольких видео мигает, потому что около десятка мигающий пятна могут наблюдаться одновременно в видео.
Рисунок 1: представитель изображения мигающий SERS. Разноцветные мигающий пятна наблюдаются из серебра nanoaggregates с поли L-лизин. Шкалы бар = 10 мкм. Это взято с инвертированным микроскопом, в сочетании с цветной CCD камеры через длинный пас фильтр (см. соответствующие видео фильм в S1 рисунок дополнительного материала). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: (A) представитель время профиль интенсивности сигнала от мигает пятно. (B) время профиль, чей базовый был выровнен путем вычитания время профиль из темной области и/или установку через полиномиальной функции. Воспроизводится с разрешения от Королевского общества химии8. (C) расширение площади в (B), а именно, базовый профиль времени. (D) схема плотности интенсивности исходных точек. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: представитель время профиль интенсивности сигнала от мигание пятно и порог для определения событий для светлых и темных (горизонтальная линия). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 4: представитель распределения вероятностей для мигающий пятна, заговор против их длительности. (A) распределения вероятностей для ярких событий заговор против их длительности в графе логарифм логарифм. Твердые и пунктирные линии укладываются результаты с помощью уравнений как Log10Pна(t) = Log10(
) и Pна(t) = , соответственно. (B) распределения вероятностей для темных событий заговор против их длительности в графе логарифм логарифм. Они могут быть установлены как кривая законом питания с экспоненциальной функции. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 5: представитель гистограммы параметров, производный от власть закона. (A) гистограммы власть закона экспонентов для ярких событий. (B) гистограммы власть закона экспонентов для темных событий. (C) гистограммы усечения раз в степенному закону с экспоненциальной функцией для темных событий. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок S1: представитель кино мигает SERS. Разноцветные мигающий пятна наблюдаются из серебра nanoaggregates с поли L-лизин. Это занимает площадь 50 мкм × 40 мкм и был доставлен с инвертированным микроскопом, в сочетании с цветной CCD камеры через фильтр длинный пас. Пожалуйста нажмите здесь, чтобы посмотреть это видео. (Правой кнопкой мыши для загрузки.)
Рисунок S2: представитель сканирующий электронный микроскоп изображение серебра nanoaggregate формируется добавлением NaCl или поли L-лизин. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунке S3: спектр обычных Раман thiacarbocyanine порошок и представитель колебались в височной SERS спектров от одной серебряной nanoaggregate с thiacarbocyanine. Воспроизводится с разрешения от Королевского общества химии8. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
| События | Время начала/s | Конец времени/s | Продолжительность/s |
| Темный | 0.0000 | 3.5476 | 3.5476 |
| яркий | 3.5476 | 4.0981 | 0.5505 |
| Темный | 4.0981 | 5.8720 | 1.7738 |
| яркий | 5.8720 | 5.9331 | 0.0612 |
| Темный | 5.9331 | 6.3613 | 0.4282 |
| яркий | 6.3613 | 6.4836 | 0.1223 |
| Темный | 6.4836 | 6.6671 | 0.1835 |
| яркий | 6.6671 | 6.7895 | 0.1223 |
| Темный | 6.7895 | 7.0341 | 0.2447 |
| яркий | 7.0341 | 7.0953 | 0.0612 |
| Темный | 7.0953 | 8.3798 | 1.2845 |
| яркий | 8.3798 | 8.4409 | 0.0612 |
| Темный | 8.4409 | 8.6856 | 0.2447 |
| яркий | 8.6856 | 8.7468 | 0.0612 |
| Темный | 8.7468 | 9.6643 | 0.9175 |
| яркий | 9.6643 | 9.9089 | 0.2447 |
| Темный | 9.9089 | 9.9701 | 0.0612 |
| яркий | 9.9701 | 10.3371 | 0.3670 |
| Темный | 10.3371 | 10.3983 | 0.0612 |
Таблица 1: представитель таблицы темные или светлые события, времени начала, времени окончания события, и продолжительность события. Они были получены на рисунке 3.
| Продолжительность/s | LOL события | Суммирование | (Summation)/(Duration) | Распределение вероятностей/s-1 |
| 0.0612 | 102 | 205 | 3351.5791 | 0.64494 |
| 0.1223 | 41 | 103 | 841.9821 | 0.16202 |
| 0.1835 | 18 | 62 | 337.8828 | 0.06502 |
| 0.2447 | 9 | 44 | 179.8408 | 0.03461 |
| 0.3058 | 4 | 35 | 114.4442 | 0.02202 |
| 0.3670 | 3 | 31 | 84.4707 | 0.01626 |
| 0.4282 | 3 | 28 | 65.3967 | 0.01258 |
| 0.4893 | 4 | 25 | 51.0911 | 0.00983 |
| 0.5505 | 1 | 21 | 38.1481 | 0.00734 |
| 0.6117 | 1 | 20 | 32.6983 | 0.00629 |
| 0.6728 | 5 | 19 | 28.2395 | 0.00543 |
| 0.7340 | 2 | 14 | 19.0740 | 0.00367 |
| 0.9786 | 1 | 12 | 12.2619 | 0.00236 |
| 1.0398 | 1 | 11 | 10.5789 | 0.00204 |
| 1.1621 | 2 | 10 | 8.6048 | 0.00166 |
| 1.3456 | 1 | 8 | 5.9452 | 0.00114 |
| 1.4068 | 1 | 7 | 4.9758 | 0.00096 |
| 1.9573 | 1 | 6 | 3.0655 | 0.00059 |
| 2.0796 | 1 | 5 | 2.4043 | 0.00046 |
| 2.2631 | 1 | 4 | 1.7675 | 0.00034 |
| 2.4466 | 1 | 3 | 1.2262 | 0.00024 |
| 2.8136 | 1 | 2 | 0.7108 | 0.00014 |
| 2.9359 | 1 | 1 | 0.3406 | 0,00007 |
Таблица 2: Представитель таблица продолжительности, количество событий для каждого срока, суммирования числа мероприятий на более длительный срок, суммированием, деленная на каждый срок и их нормализованных распределения вероятностей.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
От перекрестка Серебряный nanoaggregate выдается SERS. Таким образом нам нужно подготовить nanoaggregates, вместо того, чтобы коллоидных наночастицы, которые покрыты цитрат анионов. Серебряный агрегатов образуются из солить, эффект, созданный путем добавления поли L-лизин, которая -NH-3+ и происхождение SERS, или катионы Na+ от NaCl, как показано на Рисунке С2 дополнительного материала. Кроме того чтобы осветить многие места в широкой области, несфокусированного лазерный луч поставляется под углом 30° по отношению к поверхности образца, через объектив, который не присоединен к Микроскоп. Существует возможность, что области наблюдения не горит. Мы настроить и перемещать области лазер для освещения зоны наблюдения с большим увеличением. После этого оптимизации монотонный цветные пятна видны в окрестностях же цвета. Это важные шаги для мигает SERS наблюдения.
Здесь обсуждаются вопросы, которые требуют внимания для анализа власть закона. Во-первых порог для определения событий светлые и темные влияет мигающий анализа. При увеличении порога, власть закона экспонентов и усечения раз тенденцию к росту также4,5,9. Когда экспонентов (αна и αвыкл) и усечения раз демонстрируют различные тенденции, зависимость мигающий SERS могут быть обнаружены. Во-вторых меньше экспоненты власть закона представляет собой крутой наклон линии, законом власть в графе логарифм логарифм, представляющие меньшую вероятность длительность для светлых или темных событий7. Потому что яркие события не может продолжаться в течение длительного времени, меньше очков для ярких событий выводятся в графе, чем они для темных событий. Затем, αна значения, как правило, меньше, чем αвыкл, значения7, в отличие от мигает от одного QD (αвыкл = αна = -1,5)18. В-третьих экспонаты стать только немного больше, чем10-1, потому что распределение вероятности задаётся:
,
чья числитель в среднесрочной перспективе (производный от протокола 3.2.5; см. Третья строка Таблицы2) стремится уменьшить на более длинней продолжительности t , потому что даже количество ярких и темных событий для более длинней продолжительности стремится уменьшить тот факт, что молекулы двигаться случайным образом и может едва ли остаться в не эмиссионные эмиссионных состоянии (перекресток nanoaggregate) или для длительного периода времени, как выражено во второй строке Таблицы2. Власть закона экспоненты α = -1.5 или -1, могут быть получены из того факта, что молекулы беспорядочно ходит на серебро поверхности одно - или координате, соответственно4,5,18. В противоположность этому усечение время сокращается быстрее молекулярной монетки или выше энергетического барьера от не эмиссионные эмиссионных государства4,5,19. Отмечается, что процент событий, распределение вероятностей которых не могут быть воспроизведены по степенному закону с экспоненциальной функции являются важные данные9,10, потому размножение сбоя происходит от очень долго усечение раз.
В предыдущих исследованиях12,13,14автокорреляционная функция также использовался для мигает SERS. Автокорреляционная функция, которая была использована для флуоресцентной спектроскопии корреляции, представлены коэффициенты диффузии и концентрации флуоресцентных молекул, перемещение и вне выделенной области21,22. Для мигает SERS, однако, не простая функция может воспроизвести автокорреляционная функция14. Это предполагает сложный процесс для мигает SERS, потому что автокорреляционная функция может идентифицировать некоторые периодичности. В другой количественного анализа нормированное стандартное отклонение оценка была получена из профиля времени сигнала15. Большой счет указывается нестабильность в общей интенсивности. Эти подходы анализа могут быть пригодны для поведения в нескольких молекул, а не поведение одной молекулы. Кроме того средняя продолжительность для ярких событий были использованы для анализа мигает SERS4,14. Они могут раскрыть поведение молекулы в расширенной ЭМ поля, похож на супер-резолюции изображений SERS16. Однако средние темно события не могут быть получены; а именно общая длительность темного SERS событий из одного серебра nanoaggregates были снижены на увеличение числа событий4, в то время как общая продолжительность ярких событий SERS увеличилось. Таким образом эти методы могут расследоваться только молекулярный поведение ярких событий SERS. С помощью закона анализа мощности, с другой стороны, молекулярные поведение для темного состояния (то есть, на поверхности серебра, за исключением места соединения серебра nanoaggregates) могут быть оценены с точки зрения власти закона экспоненты αот усечения время и10 . Это существенное отличие от предыдущих методов.
Чтобы подтвердить, что мигает индуцируется SERS, спектра измеряется от Серебряный nanoaggregate в центре представления через отверстие, как показано на Рисунке S3 в дополнительных материалах. Однако она не измеряется от всех мигающий пятна7,8,9,10,11. Для поли L-лизин11мигает в районе длинные волны объясняется не SERS, но поверхность расширение флуоресценции, который также происходит в расширенной ЭМ поля как SERS. Кроме того он является спорным для подключения fluctuated спектры с моргать. Это ограничение настоящей методики.
В будущем мигает SERS должны быть проанализированы с точки зрения каждого пика. То есть власть закона анализ следует сочетать с спектральных изображений. С помощью Би аналита техника17, в котором наблюдаются уникальные колебательных подписи от смешанных аналитов, происхождение одной молекулы SERS был подтвержден. Однако молекулярные поведение нельзя расследоваться значительно, из-за времени резолюции. Недавно различное поведение каждого происхождения была обнаружена с точки зрения раз усечения, наблюдая каждый из моргать пятна через каждый оптический фильтр и власть закона анализ11.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Автор не имеет ничего, чтобы раскрыть.
Acknowledgments
Автор благодарит профессор ю. Озаки (Kwansei Гакуин университет) и д-р T. Ито (национального института передовых промышленных наук и технологий) за их плодотворное обсуждение этой работы. Эта работа была поддержана KAKENHI (целевые субсидии для научных исследований C) от министерства образования, культуры, спорта, науки и технологии (№ 16K 05671).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- Qian, X. M., Nie, S. M. Single-molecule and single-nanoparticle SERS: from fundamental mechanisms to biomedical applications. Chem. Soc. Rev. 37, 912-920 (2008).
- Pieczonka, N. P. W., Aroca, R. F. Single molecule analysis by surfaced-enhanced Raman scattering. Chem. Soc. Rev. 37, 946-954 (2008).
- Kneipp, J., Kneipp, H., Kneipp, K. SERS -a single-molecule and nanoscale tool for bioanalytics. Chem. Soc. Rev. 37, 1052-1060 (2008).
- Kitahama, Y., Ozaki, Y. Analysis of blinking SERS by a power law with an exponential function. Frontiers of Surface-Enhanced Raman Scattering: Single-Nanoparticles and Single Cells. , Wiley. Chichester. Chapter 6 (2014).
- Kitahama, Y. Truncated Power Law Analysis of Blinking SERS. Frontiers of Plasmon Enhanced Spectroscopy Volume 1 (ACS Symposium series Vol. 1245). , American Chemical Society. Washington DC. Chapter 4 (2016).
- Bizzarri, A. R., Cannistraro, S. Lévy Statistics of Vibrational Mode Fluctuations of Single Molecules from Surface-Enhanced Raman Scattering. Phys. Rev. Lett. 94, 068303 (2005).
- Kitahama, Y., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. Power-law analysis of surface-plasmon-enhanced electromagnetic field dependence of blinking SERS of thiacyanine or thiacarbocyanine adsorbed on single silver nanoaggregates. Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 7439-7448 (2011).
- Kitahama, Y., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. Analysis of excitation laser intensity dependence of blinking SERRS of thiacarbocyanine adsorbed on single silver nanoaggregates by using a power law with an exponential function. Chem. Commun. 47, 3888-3890 (2011).
- Kitahama, Y., Enogaki, A., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. Truncated power law analysis of blinking SERS of thiacyanine molecules adsorbed on single silver nanoaggregates by excitation at various wavelengths. J. Phys. Chem. C. 117, 9397-9403 (2013).
- Kitahama, Y., Araki, D., Yamamoto, Y. S., Itoh, T., Ozaki, Y. Different behaviour of molecules in dark SERS state on colloidal Ag nanoparticles estimated by truncated power law analysis of blinking SERS. Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 21204-21210 (2015).
- Kitahama, Y., Nagahiro, T., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. Analysis of blinking from multicoloured SERS-active Ag colloidal nanoaggregates with poly-L-lysine via truncated power law. J. Raman. Spectrosc. 48, 570-577 (2017).
- Habuchi, S., et al. Single-Molecule Surface Enhanced Resonance Raman Spectroscopy of the Enhanced Green Fluorescent Protein. J. Am. Chem. Soc. 125, 8446-8447 (2003).
- Weiss, A., Haran, G. Time-Dependent Single-Molecule Raman Scattering as a Probe of Surface Dynamics. J. Phys. Chem. B. 105, 12348-12354 (2001).
- Emory, S. R., Jensen, R. A., Wenda, T., Han, M., Nie, S. Re-examining the origins of spectral blinking in single-molecule and single-nanoparticle SERS. Faraday Discuss. 132, 249-259 (2006).
- Itoh, T., Iga, M., Tamaru, H., Yoshida, K., Biju, V., Ishikawa, M. Quantitative evaluation of blinking in surface enhanced resonance Raman scattering and fluorescence by electromagnetic mechanism. J. Chem. Phys. 136, 024703 (2012).
- Willets, K. A. Super-resolution imaging of SERS hot spots. Chem. Soc. Rev. 43, 3854-3864 (2014).
- Dieringer, J. A., Lettan, R. B., Scheidt, K. A., Van Duyne, R. P. A Frequency Domain Existence Proof of Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. J. Am. Chem. Soc. 129, 16249-16256 (2007).
- Cichos, F., von Borczyskowski, C., Orrit, M. Power-law intermittency of single emitters. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 12, 272-284 (2007).
- Tang, J., Marcus, R. A. Mechanisms of fluorescence blinking in semiconductor nanocrystal quantum dots. J. Chem. Phys. 123, 054704 (2005).
- Lee, P. C., Meisel, D. Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols. J. Phys. Chem. 86, 3391-3395 (1982).
- Krichevsky, O., Bonnet, G. Fluorescence correlation spectroscopy: the technique and its applications. Rep. Prog. Phys. 65, 251-297 (2002).
- Hess, S. T., Huang, S., Heikal, A. A., Webb, W. W. Biological and Chemical Applications of Fluorescence Correlation Spectroscopy: A Review. Biochemistry. 41, 697-705 (2002).
