科学家建立新型拉曼光谱技术

上一篇 / 下一篇  2011-05-20 14:46:10

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  来自厦门大学的研究人员发表了题为“Revealing the molecular structure of single-molecule junctions in different conductance states by fishing-mode tip-enhanced Raman spectroscopy”的文章,解析单分子研究的最新进展,单分子结构分析是一种重要的结构生物学新技术,这项研究建立了针尖增强拉曼光谱技术 (Fishing-mode Tip-enhanced Raman Spectroscopy,FM-TERS),有助于单分子结构分析。这一研究成果公布在《自然—通讯》(Nature Communications)上。

  文章的通讯作者是厦门大学化学化工学院任斌教授,第一作者是刘郑博士。Nature Communications是Nature出版集团在2010年推出的一份全新的网刊,这一刊物主要定位于出版自然科学各领域具重要突破的高质量研究成果,其学术内容包括生物、化学和物理学等,除此之外还包括Nature系列期刊所不能涵盖的一些学科的成果,比如发育生物学,植物学,微生物学,生态和进化生物学等等方面。

  2010年Nature Methods最值得关注技术中就包含有单分子结构分析,由于进行高分辨率,三维蛋白晶体结构分析是一项繁琐的实验研究,需要经过蛋白重表达,纯化和结晶等步骤,许多有趣的生物结构,比如大型复合物和膜蛋白的相关蛋白处理步骤都很麻烦,而且从这些结晶学研究中也不能得到对于了解这些蛋白功能十分关键的蛋白动力学信息。因此科学家们开始转向另外的方向,比如单分子结构分析。

  拉曼光谱可以提供分子的指纹信息,可以在常规大气和含水的条件下实时原位地研究体系,也因此在化学、物理、材料和生物等领域得到广泛应用。而近年来新出现的针尖增强拉曼光谱(TERS)技术可以使得拉曼信号得到巨大的增强,甚至高达单分子的检测灵敏度,因此被应用于生物样品、染料分子和纳米材料等方面。

  据报道,在这篇文章中,研究人员建立了一套可于大气环境下同时获得单分子结的电学信息和拉曼光谱信息的钓鱼式的针尖增强拉曼光谱技术(Fishing-mode Tip-enhanced Raman Spectroscopy,FM-TERS)。通过FM-TERS,他们高效地构建了金属-分子-金属结,并测量了分子结的电学性质,同时利用TERS技术的高空间分辨和高灵敏度的优势,获得了单个分子结通断状态下的结构变化的信息。由于FM-TERS可以简单高效地在单分子水平上同时获得分子结的电学和谱学信息,将有助于深入理解电子在分子内部的传递过程。

  任斌教授课题组于2005 年研制出国内首台针尖增强拉曼光谱(TERS)仪器,并致力于将该技术与其它表征方法相结合,提高TERS 仪器的灵敏度、稳定性以及多功能性,目前该课题组正在利用TERS开展纳米光学、单分子、电化学等不同领域的研究。


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