Observation et analyse de clignement diffusion Raman exaltée de Surface
Summary
Ce protocole décrit l’analyse de clignement Raman exaltée de surface en raison de la marche aléatoire d’une molécule unique sur une surface d’argent à l’aide des lois de puissance de diffusion.
Abstract
D’une seule molécule à une jonction d’argent nanoaggregate, clignotant Raman exaltée de surface scattering (SERS) est observée. Ici, un protocole est présenté sur la façon de préparer la SERS-active nanoaggregate d’argent, enregistrer une vidéo de certaines taches clignotants dans l’image microscopique et d’analyser les statistiques de clignotants. Dans cette analyse, une loi de puissance reproduit les distributions de probabilité des événements lumineux par rapport à leur durée. Les distributions de probabilité des événements sombres sont montées par une loi de puissance avec une fonction exponentielle. Les paramètres de la Loi de puissance représentent comportement moléculaire dans les États claires et sombres. On peuvent estimer le modèle de marche aléatoire et la vitesse de la molécule sur toute la surface argentée. Il est difficile d’estimer la même lors de l’utilisation de moyennes, fonctions d’autocorrélation et Super-résolution SERS imagerie. À l’avenir, analyses de loi de puissance devraient être combinées avec l’imagerie spectrale, parce que les origines de clignotement ne peuvent être confirmées par cette méthode d’analyse.
Introduction
Diffusion (SERS) de Raman exaltée de surface est la spectroscopie Raman hautement sensible d’une surface de métal noble. Étant donné que le spectre Raman fournit des informations détaillées sur la structure moléculaire basée sur les positions de pic, à travers les modes vibrationnels de groupes fonctionnels dans les molécules, les informations d’une seule molécule sur une surface métallique peuvent être étudiées à l’aide de « sers »1,2,3. D’un nanoaggregate d’argent avec un adsorbat à l’échelle de la molécule unique, un signal clignotant on observe1,2,3,4,5,6, 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16et le spectre fluctue de1,2,3,4,5,6,7,8, 9,10,11,12,13,14. Clignotement peut être induite par une seule molécule qui se déplace au hasard dans et hors d’un champ électromagnétique amélioré de (EM) à un carrefour de taille nanométrique argent nanoaggregate. Par conséquent, clignotant est considéré comme une preuve simple pour la détection de molécules simples, par rapport à une technique utilisant une distribution de Poisson des intensités SERS et un bi-analyte2,3,17. Cependant, les mécanismes détaillés du spectre clignotant et fluctuant, qui peut dépendre fortement de comportement moléculaire sur la surface de l’Ag, sont encore controversés.
Dans des études antérieures, clignotant SERS a été analysée à l’aide de la fonction d’autocorrélation, qui permet de calculer le coefficient de diffusion et de la concentration des molécules se déplaçant dans et hors l’amélioration EM champ12,13,14 . En outre, un score normalisé écart-type, qui représente l’instabilité dans l’intensité totale, a été dérivé de la courbe de temps du signal15. Cependant, ces approches analytiques peuvent être basées sur le comportement de quelques molécules. En revanche, dans une imagerie Super-résolution de clignement SERS, comportement de molécules simples dans un champ électromagnétique amélioré peut être identifié16. Cependant, ces techniques peuvent obtenir des paramètres tels que dans un champ électromagnétique amélioré. Le comportement aléatoire d’une seule molécule dans une large gamme (par exemple, en clignotant « SERS ») peut être représenté comme une loi de puissance plutôt que d’une moyenne de4,5,6,7,8 ,9,10,11, similaire à fluorescence clignotant d’un semi-conducteur simple quantum dot (QD)18,19. En utilisant une alimentation droit analyse4,5,6,7,8,9,10,11, comportement moléculaire peut être estimée dans l’état lumineux (dans le champ EM amélioré) et état foncé10; autrement dit, on peut estimer le comportement de la molécule sur toute la surface argentée.
Pour cette technique, l’argent colloïdales nanoaggrégats sont utilisés4,5,6,7,8,9,10,11. Ces nanoaggrégats montrent diverses bandes de résonance (LSPR) plasmon de surface localisées qui affectent fortement améliorée des champs électromagnétiques, lorsqu’ils sont excités à certaines longueurs d’onde. Ainsi, argent de SERS-active nanoparticules existent en suspension colloïdale et certaines données peut immédiatement être obtenue. Dans le cas de simples nanostructures, qui ont des arrangements, des formes et des tailles spécifiques, la dépendance LSPR de SERS clignotant peut cacher des autres dépendances7; à savoir, si la nanostructure bonne ou mauvaise à LSPR est utilisée, les paramètres seront constants, et les autres dépendances seront donc cachées. Analyse Loi de puissance a été utilisée pour découvrir les différentes dépendances de la SERS clignotant argent colloïdal nanoaggrégats4,5,6,7,8, 9 , 10 , 11.
Protocol
Representative Results
Discussion
De la jonction nanoaggregate argent, SERS est émis. Par conséquent, nous devons préparer les nanoaggrégats plutôt que des nanoparticules colloïdales, qui sont couverts avec les anions de citrate. Agrégats argent sont formés à partir de l’effet créé par l’ajout de la poly-L-lysine, qui a -NH3+ et est à l’origine de la SERS, le salage ou Na+ cation de NaCl, tel qu’illustré dans Figure S2 du matériel supplémentaire. Par ailleurs, pour éclairer les nom…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
L’auteur remercie le Prof. Y. Ozaki (Kwansei Gakuin University) et Dr T. Itoh (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) pour leur discussion fructueuse de ce travail. Ce travail a été soutenu par KAKENHI (subvention pour la recherche scientifique C) depuis le ministère de l’éducation, Culture, Sports, Science et technologie (no 16K 05671).
Materials
| 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 |
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