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科学家建立新型拉曼光谱技术:钓鱼式针尖增强拉曼光谱实现单分子结构与电学同步检测

来自厦门大学的研究人员开发了一种名为“钓鱼式针尖增强拉曼光谱”(Fishing-mode Tip-enhanced Raman Spectroscopy, FM-TERS)的新技术,能够在大气环境下同时获取单个分子结的电学信息和拉曼光谱信息。该成果发表在《自然·通讯》(Nature Communications)上,为单分子结构分析提供了强有力的工具。

单分子结构分析是结构生物学的重要前沿技术。传统的高分辨率三维蛋白晶体结构分析需要繁琐的蛋白表达、纯化和结晶步骤,尤其对于大型复合物和膜蛋白等难以结晶的样品,且无法提供蛋白动力学信息。因此,科学家转向单分子技术,如FM-TERS,以直接观测单个分子的结构和动态变化。

拉曼光谱能够提供分子的指纹信息,可在常规大气和含水条件下实时原位研究体系,广泛应用于化学、物理、材料和生物领域。针尖增强拉曼光谱(TERS)通过金属针尖增强拉曼信号,灵敏度可达单分子水平,适用于生物样品、染料分子和纳米材料等。FM-TERS在此基础上创新性地引入“钓鱼”模式,高效构建金属-分子-金属结,同时测量分子结的电学性质,并利用TERS的高空间分辨和高灵敏度获取单个分子结在通断状态下的结构变化信息。

该技术的通讯作者为厦门大学化学化工学院任斌教授,第一作者为刘郑博士。任斌教授课题组于2005年研制出国内首台TERS仪器,并持续提升其灵敏度、稳定性和多功能性,目前正将TERS应用于纳米光学、单分子、电化学等领域的研究。

(责任编辑:glia)