Snapshot-Messung des Zirkulardichroismus einzelner Nanostrukturen
Die 3D-Konformation eines Moleküls oder einer Nanostruktur bestimmt seine Funktion. So kann beispielsweise eine linkshändige Aminosäure gesundheitsfördernd sein, während ihr rechtshändiges Gegenstück giftig sein kann. Mit den heutigen optischen Bildgebungsverfahren kann man ein Molekül oder eine Nanostruktur genau lokalisieren, aber die Auflösung ihrer inneren 3D-Struktur erfordert zusätzliche spektroskopische Informationen. Die CD-Spektroskopie ist die am häufigsten verwendete Technik für diesen Zweck. Wenn es gelingt, die CD-Spektroskopie mit bildgebenden Verfahren zu kombinieren, wird es möglich, einzelne funktionelle Nanoeinheiten in Echtzeit zu verfolgen und zu analysieren. Dies wird zu vielen wichtigen Anwendungen auf dem Gebiet der Nanowissenschaften und der Biologie führen.
a, Schematische Darstellung des polarisationsdispersiven Spektrometers auf LCPG-Basis. Der Einschub veranschaulicht die Direktorverteilung des Flüssigkristalls im Gitter. b, Struktur der in dieser Arbeit verwendeten vertikal gekoppelten Nanostäbchenpaare. c, Dunkelfeldbild eines Arrays aus vertikal gekoppelten Nanostäbchenpaaren mit unterschiedlichen geometrischen Parametern. Die Periode des Arrays beträgt 3 μm. d, Spektralbild des Arrays der Nanostäbchenpaare in c. Die RCP- und LCP-Komponenten sind mit roten bzw. blauen Kästen gekennzeichnet. e und f sind die SCD-Spektren der Probe 1 bzw. 2 in c. Die Einschübe zeigen das korrelierte REM-Bild der Proben sowie die linken und rechten zirkular polarisierten Komponenten des Streulichts der in d gekennzeichneten Probe. Skalenbalken: 100 nm.
by Shuang Zhou, Jie Bian, Peng Chen, Mo Xie, Jie Chao, Wei Hu, Yanqing Lu, and Weihua Zhang
Die derzeitigen CD-Spektrometer sind jedoch auf die Polarisationsmodulation des Anregungslichts angewiesen und erfordern komplizierte mehrstufige Messungen, wodurch das Potenzial der CD-Spektroskopie nicht voll ausgeschöpft werden kann. Um dieses Problem zu lösen, hat ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Prof. Weihua Zhang und Prof. Yanqing Lu vom College of Engineering and Applied Sciences der Nanjing University, China, zusammen mit Kollegen eine polarisationsdispersive bildgebende CD-Spektrometrietechnik entwickelt, die in der Zeitschrift Light Science & Application veröffentlicht wurde. Die neue Methode arbeitet mit Hilfe eines Flüssigkristall-Polarisationsgitters (LCPG) mit Nanomustern mit den Signalen statt mit dem Anregungslicht. Das LCPG kann die links/rechts zirkular polarisierten Komponenten der optischen Signale mit gleicher Effizienz in verschiedene Richtungen streuen (Gesamtbeugungseffizienz >95% bei optimaler Wellenlänge), so dass wir das CD-Spektrum mit einem einzigen Schuss erfassen können. Mit der neuen Technik untersuchten sie ein Modellsystem, nämlich das gekoppelte plasmonische Nanostäbchenpaar unter Verwendung des Born-Kuhn-Modells, und wiesen theoretisch nach, dass die neue Methode der herkömmlichen CD-Spektroskopie gleichwertig ist, wenn nichtpolarisierte Anregungen verwendet werden.
Die Schlüsselkomponente des neuen CD-Spektrometers ist das LCPG. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Polarisationskomponenten, die in der Regel schwer zu kalibrieren und kompliziert zu bedienen sind, ist der LCPG einfach, genau und robust. Die Wissenschaftler fassen zusammen:
"Das LCPG ist eine ideale Lösung für polarisationsbezogene Messungen. Erstens ist seine Genauigkeit durch die Theorie garantiert. Mathematisch gesehen sind die raumvariablen geometrischen Phasen für LCP- und RCP-Licht, die vom LCPG erzeugt werden, konjugiert. Folglich werden sie immer in Beugungen ±1. Ordnung mit absolut gleicher Effizienz aufgeteilt.
Dieses Polarisationsdispersionsverhalten ist nicht-dispersiv, genau und hocheffizient. Zweitens ist das LCPG ein ausgereiftes Verfahren, und hochwertige LCPGs können routinemäßig in Forschungslabors hergestellt werden. Um ehrlich zu sein, waren wir überrascht, dass es bei den CD-Messungen für einzelne Nanostrukturen so gut funktioniert hat.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der CD-Spektroskopie an einzelnen Nanostrukturen ist die Interpretation der Daten und die Gewinnung von 3D-Strukturinformationen aus dem Inneren der Probe. Die Arbeit untersuchte einen speziellen Fall, gekoppelte plasmonische Nanostäbchen, und zeigte, dass die geometrischen Parameter explizit mit den spektralen Merkmalen in Verbindung stehen. Gleichzeitig wiesen die Wissenschaftler darauf hin, dass die Interpretation des Spektrums sehr viel komplizierter sein kann:
"Das CD-Spektrum einer einzelnen Nanostruktur unterscheidet sich stark vom Ergebnis von Ensembles. Das Spektrum hängt nicht nur vom Inneren der Nanostruktur ab, sondern auch von ihrer Ausrichtung sowie von den detaillierten Anregungs- und Beobachtungsgeometrien. Um die Komplexität vollständig zu verstehen, sind umfassendere Theorien erforderlich. Daran arbeiten wir derzeit."
Schließlich ist das polarisationsdispersive CD-Spektrometer dank der nahezu einheitlichen Beugungseffizienz des LCPG ein perfektes Werkzeug für Messungen von schwachen Signalen, z.B. der zirkular polarisierten Lumineszenz oder Raman-Streuungen von einzelnen Nanostrukturen. "Neben den plasmonischen Nanostrukturen haben wir das polarisationsdispersive Bildgebungsspektrometer auch mit der Lumineszenz einzelner Quantenpunkte getestet, und das System funktioniert perfekt. Wir glauben, dass es sogar in der Lage ist, Einzelmolekül-CD-Messungen durchzuführen. Das ist unser großes Ziel!", so Prof. Zhang.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Diese Produkte könnten Sie interessieren
ERASPEC von eralytics
Einfachste Kraftstoffanalyse in Sekunden mit ERASPEC
Bestimmung von bis zu 40 Kraftstoffparametern auf Knopfdruck
NANOPHOX CS von Sympatec
Partikelgrößenanalyse im Nanobereich: Hohe Konzentrationen problemlos analysieren
Zuverlässige Ergebnisse ohne aufwändige Probenvorbereitung
S4 T-STAR von Bruker
TXRF-Spektrometer: Sub-ppb Nachweisgrenzen & 24/7 Analytik
Minimale Betriebskosten, weil Gase, Medien oder Laborausrüstung entfallen
ALPHA II von Bruker
Chemische Analyse leicht gemacht: Kompaktes FT-IR-System
Steigern Sie die Effizienz Ihrer Routineanalysen mit benutzerfreundlicher Technologie
PlasmaQuant 9100 von Analytik Jena
Neues ICP-OES PlasmaQuant 9100 für komplexe Probenmatrices
Mehr sehen. Mehr wissen. ICP-OES vereinfacht Analyse matrixlastiger Proben
ZEEnit von Analytik Jena
Zeeman-Technik mit maximaler Empfindlichkeit und Applikationsvielfalt
Quergeheizte Graphitrohrofen für optimale Atomisierungsbedingungen und hohen Probendurchsatz
PlasmaQuant MS Elite von Analytik Jena
Massenspektrometer für hochempfindliche Forschungsanwendungen und niedrigste Nachweisgrenzen
Die Erfolgsformel in der LC-ICP-MS – PlasmaQuant MS-Serie und PQ LC
Agera von HunterLab Europe
Farbe und Glanzgrad gleichzeitig messen - und das sekundenschnell
Einfach zu bedienendes Farbmessgerät: normkonform, robust und präzise
Mikrospektrometer von Hamamatsu Photonics
Ultrakompaktes Mikrospektrometer für vielseitige Anwendungen
Präzise Raman-, UV/VIS- und NIR-Messungen in tragbaren Geräten
INVENIO von Bruker
FT-IR Spektrometer der Zukunft: INVENIO
Völlig frei aufrüstbares und konfigurierbares FT-IR Spektrometer
S2 PICOFOX von Bruker
Schnelle und präzise Spurenelementanalyse unterwegs
TXRF-Technologie für minimale Proben und maximale Effizienz
2060 Raman Analyzer von Metrohm
Selbstkalibrierendes Inline-Raman Spektrometer
Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase analysieren - für reproduzierbare, genaue Ergebnisse im Prozess
SPECORD PLUS von Analytik Jena
Die neue Generation der Zweistrahlphotometer von Analytik Jena
Der moderne Klassiker garantiert höchste Qualität
contrAA 800 von Analytik Jena
contrAA 800 Serie – Atomic Absorption. Redefined
Kombiniert das Beste der klassischen Atomabsorption mit den Vorteilen von ICP-OES-Spektrometern
novAA® 800 von Analytik Jena
Der Analysator für Sie - novAA 800-Serie
Das zuverlässige Multitalent für die effiziente und kostengünstige Routineanalyse
ZSX Primus IV/IVi von Rigaku
Hochpräzise WDXRF-Analyse für industrielle Anwendungen
Maximale Empfindlichkeit und Durchsatz für leichte Elemente und komplexe Proben
Micro-Z ULS von Rigaku
Schwefelgehalt in Kraftstoffen genau messen: WDXRF-Analysator
Zuverlässige Routineuntersuchungen mit 0,3 ppm Nachweisgrenze und kompaktem Design
BIOS ANALYTIQUE - Soluciones de Renting y Leasing para laboratorios von Bios Analytique
Ihr Spezialist für Vermietung und Leasing von Laborinstrumenten in Europa
Beim Finanzieren geht es nicht nur ums Geld verleihen - Es geht um Lösungen, die Wert schaffen
SPECTRO ARCOS von SPECTRO Analytical Instruments
Optisches Emissions-Spektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) für höchste Ansprüche
Das SPECTRO ARCOS ICP-OES bietet Elementanalytik auf einem neuen Niveau
SR Series Spectrometer von Ocean Insight
Der neue Ocean SR2 liefert das beste SNR seiner Klasse für konfigurierbare Spektrometer
Hochgeschwindigkeits-Spektrenerfassung mit fortschrittlicher Signal-Rausch-Leistung
Holen Sie sich die Chemie-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für die chemische Industrie, Analytik, Labor und Prozess bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.
Meistgelesene News
Weitere News von unseren anderen Portalen
Verwandte Inhalte finden Sie in den Themenwelten
Themenwelt Spektroskopie
Durch die Untersuchung mit Spektroskopie ermöglicht uns einzigartige Einblicke in die Zusammensetzung und Struktur von Materialien. Von der UV-Vis-Spektroskopie über die Infrarot- und Raman-Spektroskopie bis hin zur Fluoreszenz- und Atomabsorptionsspektroskopie - die Spektroskopie bietet uns ein breites Spektrum an analytischen Techniken, um Substanzen präzise zu charakterisieren. Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Spektroskopie!
Themenwelt Spektroskopie
Durch die Untersuchung mit Spektroskopie ermöglicht uns einzigartige Einblicke in die Zusammensetzung und Struktur von Materialien. Von der UV-Vis-Spektroskopie über die Infrarot- und Raman-Spektroskopie bis hin zur Fluoreszenz- und Atomabsorptionsspektroskopie - die Spektroskopie bietet uns ein breites Spektrum an analytischen Techniken, um Substanzen präzise zu charakterisieren. Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Spektroskopie!
