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标题: 【求助】高分辨率单分子拉曼成像 [打印本页]

作者: 无怨无悔 时间: 2015-12-27 14:22 标题: 【求助】高分辨率单分子拉曼成像

文章题目：Chemical mapping of a single molecule by plasmon-enhanced Raman scattering
报道转自科学网。

作者: 无怨无悔 时间: 2015-12-27 14:22 标题: 【回复】

左图为实验原理的艺术化处理，分子的振动信息和拉曼成像通过底幕上的波状影像来表示。绿色激光照耀下卟啉分子渲染成翡翠质感，彰显着“玉如意”的中国元素。王国燕、周荣庭绘图
本报讯（记者蒋家平）中国科学技术大学的研究人员在国际上首次实现亚纳米分辨的单分子光学拉曼成像，将具有化学识别能力的空间成像分辨率提高到前所未有的0.5纳米。6月6日，《自然》杂志在线发表了该项成果。三位审稿人盛赞这项工作“打破了所有的纪录，是该领域创建以来的最大进展”、“是该领域迄今质量最高的顶级工作，开辟了该领域的一片新天地”、“是一项设计精妙的实验观测与理论模拟相结合的意义重大的工作”。世界著名纳米光子学专家还在同期杂志的《新闻与观点》栏目撰文评述了这项研究。

据悉，这一成果由中科院院士侯建国领衔的中国科大微尺度物质科学国家实验室单分子科学团队董振超研究小组完成，博士生张瑞、张尧为论文共同第一作者。

据了解，物质世界里的分子非常小，一般在1个纳米左右，相当于人的头发丝直径的六万分之一。如此小的尺度，不仅肉眼看不到，连光学显微镜都无能为力。如何在纳米甚至亚纳米尺度上实现分子成像并能识别分子的化学信息，从而帮助人类认识分子结构、更进一步了解微观世界，是科学家们持续关注的热点。

光的频率在散射后会发生变化，而频率的变化情况取决于散射物质的特性，这就是物理学上曾获得诺贝尔奖的著名的“拉曼散射”。“拉曼散射光中包含了丰富的分子振动结构信息，不同分子的拉曼光谱的谱形特征各不相同。因此，正如通过人的指纹可以识别人的身份一样，拉曼光谱的谱形也就成为科学家们识别不同分子的‘指纹’光谱。”论文通讯作者之一、中国科大教授董振超介绍说，拉曼光谱已经成为物理、化学、材料、生物等领域研究分子结构的重要手段。

上世纪70年代以来，随着表面增强拉曼散射技术，特别是针尖增强拉曼散射（TERS）技术的发展，光谱探测的灵敏度以及拉曼成像的分辨率都有了极大的提高。“迄今，科学家们已将TERS测量的最佳空间成像分辨率发展到几个纳米的水平，但这显然还不适合对单个分子进行化学识别成像。”董振超说。

微尺度实验室单分子科学团队一直致力于自主研制科研装备，发展了将高分辨扫描隧道显微技术与高灵敏光学检测技术融为一体的联用系统。他们利用针尖与衬底之间形成的纳腔等离激元“天线”的宽频、局域与增强特性，通过与入射光激发和分子拉曼光子发射发生双重共振的频谱匹配调控，实现了亚纳米分辨的单个卟啉分子的拉曼光谱成像，使化学识别的分辨率达到前所未有的0.5纳米，可识别分子内部的结构和分子在表面上的吸附构型。

“可以说，在任何需要在分子尺度上对材料的成分和结构进行识别的领域，该项研究成果都有很大的用途。”董振超表示，这项研究对了解微观世界，特别是微观催化反应机制、分子纳米器件的微观构造和包括DNA测序在内的高分辨生物分子成像，具有极其重要的科学意义和实用价值，也为研究单分子非线性光学和光化学过程开辟了新的途径。

作者: mimima 时间: 2015-12-27 14:23 标题: 【回复】

文章我还没仔细读，刚刚才看到的报道，就贴过来了。晚上看看论文吧。大体意思是，STM结合拉曼，STM 加 plasmon 场，产生双共振，所以可以得到单分子的拉曼信号。

作者: daomei 时间: 2015-12-27 14:23 标题: 【回复】

如此清晰，实属世界水平。顶一下，感谢分享！

作者: xgy412 时间: 2015-12-27 14:24 标题: 【回复】

这确实是TERS领域的最牛结果了！实验设计也很巧妙。

作者: zouyou 时间: 2015-12-27 14:24 标题: 【回复】

测试了一些样品，得到的是Ramanshift，但是文献是wavenumber，不知道它们之间的转换公式是怎么样的？激光波长632.8nm。
1. 两者是一回事。ramanshift即为拉曼位移或拉曼频移，频率的增加或减小常用波数差表示，拉曼光谱仪得到的谱图横坐标就是波数wavenumber，单位cm－1。

作者: malong 时间: 2015-12-27 14:25 标题: 【回复】

.两者一回事。
拉曼频移ramanshift指频率差，但通常用波数wavenumber表示，单位cm－1，可以说某个谱峰拉曼位移是？？波数，或？？cm－1。
3.在Raman谱中，wavenumber有两种理解，一种是相对波数，这时就等于Ramanshift；另一种是绝对波数（这在荧光光谱中用的比较多），这个绝对波数是与激发波长有关，不同的激发波长得到的绝对波数是不一样的，这时Ramanshift等于（10000000/激发波长减去Raman峰的绝对波数）。
所以通常在Raman谱中，wavenumber一般可理解为Ramanshift。
二、如何用拉曼光谱仪测透明的有机物液体，测试时放到了玻璃片上测出来的结果是玻璃的光谱。
1. 我今天还在用激光拉曼测聚苯乙烯，没有出现你说的情况啊是不是玻璃管被污染的厉害？
2. 你测出的玻璃的信号，有没有可能们焦点位置不对？
3. 应该是聚焦位置不对，聚在玻璃上了，我以前也犯过同样的错误。
4. 用凹面载玻片，液体量会比较多，然后用显微镜聚焦好就可以了，如果液体有挥发性，最好液体上用盖玻片，然后焦点聚焦到盖玻片以下。
如果还不行，你可以查一下“液芯光纤”这个东东

作者: 大大 时间: 2015-12-27 14:26 标题: 【回复】

5.建议：
（1）有机液体里面的分析物质浓度多大? Raman测定的是散射光，所以在溶液中的强度相对比较底，故分析物浓度要大些。
（2）你用的是共聚焦Raman吗？聚焦点要在毛细管的溶液里面才好。可以在溶液中放点“杂物”方便聚焦。
（3）玻璃是无定形态物质，应该Raman信号比较弱才对。
三、我们这里有做生物样品的拉曼光谱的，在获得的图里面有很强的荧光，有的说，如果拉曼得不到就用其荧光谱。可我想问一下，在拉曼谱里面得到的荧光背景，是真正的荧光特征谱吗？这和荧光光谱仪里面的荧光图有什么区别？

作者: PP熊 时间: 2015-12-27 14:26 标题: 【回复】

原则上说，拉曼谱中的荧光和荧光谱中的荧光是一样的，只要激发波长和功率密度相同。注意横坐标要从波数变换为纳米，即用10000000nm（1cm）除以波数就行了。但有一点要注意，不同波长的激发光照射样品，得到的拉曼相近，但荧光可以有很大不同，甚至相同波长不同功率激发，荧光谱都大不一样。

作者: malong 时间: 2015-12-27 14:26 标题: 【回复】

注意横坐标要从波数变换为纳米，即用10000000nm（1cm）除以波数就行了”？

作者: 今生如此 时间: 2015-12-27 14:27 标题: 【回复】

Raman测定的是散射光，得到的是Raman shift. Raman shift和绝对波长（荧光光谱）之间要一个转换的吧。

作者: xgy412 时间: 2015-12-27 14:27 标题: 【回复】

. 生物样品一般荧光峰比较宽，用荧光光测试之前一般先会做仪器本身曲线校正也就是仪器本身的响应曲线，这样测出的荧光峰才比较准，特别是对于宽峰更要做这个较准。
而Raman光谱一般采集的区域比较窄（指的是波长区域），一般在窄的波长范围变化不大，因此一般不考虑仪器本身响应曲线误差，但是Raman光谱来测宽荧光峰，影响就比较大。
四、什么是共焦显微拉曼光谱仪?
1. 共焦拉曼指的是空间滤波的能力和控制被分析样品的体积的能力。通常主要是利用显微镜系统来实现的。
仅仅是增加一个显微镜到拉曼光谱仪上不会起到控制被测样品体积的作用的—为达到这个目的需要一个空间滤波器。
2.(1)、显微是利用了显微镜，可以观测并测量微量样品，最小1微米左右
(2)、共焦是样品在显微镜的焦平面上，而样品的光谱信息被聚焦到CCD上，都是焦点，所以叫共聚焦
3. 拉曼仪器的共焦有2种呢，一种是针孔共焦，一种是赝共焦.我觉得好像不应该称为赝共焦，共聚焦有真正的定义说一定要针孔才是共聚焦吗？好像没有，顶多称为传统共聚焦或者针孔共聚焦、简单共聚焦之类的。
个人想法，大家指正。

作者: malong 时间: 2015-12-27 14:28 标题: 【回复】

请问，测固体粉末的拉曼图谱时，对于荧光很强的物质，应该如何处理？特别是当荧光将拉曼峰湮灭时，应该怎么办？增加照射时间的方法，我试过，连续照射了4小时，结果还是有很强的荧光。我只有一台532nm的激光器，所以更换激光波长的方法目前我不能用。想问问各位，还有别的方法吗？

作者: 哈密瓜 时间: 2015-12-27 14:28 标题: 【回复】

使用SERS技术或者使用很少量的样品进行测量，或者稀释你的样品到一些别的基体里面去，比如说KBr。
2. 波长不可调的话，激光强度应该是可调的，你把激光强度调低点试试。这个在光源和软件上都有调的。全调到比较低的，然后再用长时间试试。
3. 可以尝试找一种溶剂溶解粉末，看能不能猝灭荧光背景。采用反斯托克斯，滤光片用Nortch滤光片。
六、请问用激光拉曼仪能测量薄膜的厚度、折射率及应力吗？它能对薄膜进行那些方面的测量呢？
1. 应该不能测薄膜的厚度、折射率及应力吧
2. 现在的共焦显微拉曼可以做膜及不同层膜的，你的问题我觉得用椭偏仪更好
3. 拉曼光谱可以测量应力，厚度好像不行
4. 应力可以测，应力有差别的时候拉曼会有微小频移，其他两种没听说过拉曼能测

作者: 886爱 时间: 2015-12-27 14:29 标题: 【回复】

不错的资料，很好，可以再讲讲Raman测试的原理，锐利散射等问题。从理论上先探讨一下：
拉曼效应：
1，当一束激发光的光子与作为散射中心的分子发生相互作用时，大部分光子仅是改变了方向，发生散射，而光的频率仍与激发光源一致，这种散射称为瑞利散射。但也存在很微量的光子不仅改变了光的传播方向，而且也改变了光波的频率，这种散射称为拉曼散射。拉曼散射的产生原因是光子与分子之间发生了能量交换，改变了光子的能量。
2，Raman 光谱的参数：
1. 峰位: 是电子能级基态的振动态性质的一种反映。以入射光和散射光波数差表示。峰位的移动与激发光的频率无关。
2.强度:与浓度成正比。
3.退偏比(depolarization ratio):
r = I‖ / I提供分子对称性的信息，并有助于谱线的指认。

作者: wawa11 时间: 2015-12-27 14:29 标题: 【回复】

做了细胞拉曼光谱，现在需要分析数据，请问怎样扣除背景光以及噪声？Sample TextSample Text

作者: 886爱 时间: 2015-12-27 14:30 标题: 【回复】

楼主，问一下，我用labspec软件，测到细菌样品a，b，a+b，三种谱图，a和b谱图相差不是很大，像软件自带的modeling 功能采用的是Direct Classical Least Squares方法，这个方法能都用来判断混合物中的两种单组份的含量吗

作者: xiaoxiaoai 时间: 2015-12-27 14:30 标题: 【回复】

染料与金之间有三十个碱基，约有10nm吧？如果用13nm金是不是就没什么效果了，56nm的貌似也增强不明显呢，请教大虾们~~

作者: PP熊 时间: 2015-12-27 14:31 标题: 【回复】

我做的两种材料一种表面会有很少量的量子点但是测Raman的时候只有一种材料的峰没有量子点的对应的峰，但是峰强有很大的提升，请高人予以解答谢谢

作者: mimima 时间: 2015-12-27 14:31 标题: 【回复】

请问大家，
预共振拉曼散射pre-resonance Raman scattering
离散共振拉曼discrete resonance Raman
连续拉曼散射continuum Raman scattering
这三种拉曼的概念以及区别吗？

作者: 今生如此 时间: 2015-12-27 14:32 标题: 【回复】

写得很全面，指的学习，如果要用到实验室研究可以试试美国倍思百克公司 A系列的拉曼光谱仪

作者: PP熊 时间: 2015-12-27 14:32 标题: 【回复】

关于拉曼的外文文献中看到的，internal mode, lattice mode, disorder-induced mode, optical mode分别是什么意思？？？

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