Физики разработали новый метод подсчета молекул с помощью ДНК-оригами

Пространственное разрешение источников света является движущей силой сверхбыстрой наноскопии — цели, которую преследует Регенсбургский центр сверхбыстрой наноскопии RUN. Исследователи сообщают, как подсчитать количество молекул в такой нанозвезде.

Благодаря новейшим телескопам мы знаем, что наша галактика состоит из более чем триллиона звезд. В нанокосмосе кластеры отдельных источников света, таких как молекулы, также выглядят как точки.

Команда разместила отдельные молекулы красителя на четко определенных расстояниях друг от друга. Это достигается с помощью нового метода, известного как ДНК-оригами. ДНК в качестве среды хранения информации в биологии используется и программируется таким образом, что молекулы располагаются путем складывания ДНК по желанию с размерами в несколько нанометров.

Сначала невозможно различить флуоресцентный свет отдельных молекул на оригами под световым микроскопом. Чтобы на самом деле разделить молекулы, используется еще один прием. Свет от структуры оригами проходит через полупрозрачное зеркало и регистрируется фотоприемниками с обеих сторон зеркала.

Следует отметить, что отдельная молекула может испускать только одну легкую частицу в момент времени, что регистрируется только одним или другим детектором, но не обоими. Рассматривая хронологический порядок, в котором свет попадает на отдельные детекторы, можно сделать вывод о точном количестве молекул красителя в структуре оригами.

Таким образом можно подсчитать отдельные молекулы красителя. Количество молекул красителя определяется программированием ДНК. Структура оригами с одним красителем излучает ровно один квант света — один с пятью излучает ровно пять.

Отдельные молекулы красителя также соответственно взаимодействуют друг с другом. Под действием света краситель поглощает энергию. Он может либо излучать это снова в виде света, либо передавать его соседнему красителю. Однако если соседний краситель уже находится в возбужденном состоянии, встретятся два возбуждения.

Как и в случае с двумя автомобилями, пытающимися одновременно въехать на одну стоянку, возбуждение исчезает. Такая аннигиляция имеет большое значение в молекулярной оптоэлектронике, например, в органических светодиодах или солнечных элементах, но также играет роль в микроскопии сверхвысокого разрешения.

Исследовательская группа теперь смогла показать, что за наноскопическим взаимодействием молекул красителя друг с другом можно непосредственно проследить, определив времена прибытия световых частиц на двух световых детекторах. Этот подход предлагает новый метод сверхбыстрой наноскопии молекулярных комплексов, который также найдет применение в науках о жизни.

Источник: hightech.fm



Добавить комментарий