Misurazioni dello scattering Raman potenziato dalla superficie di una singola molecola rese possibili da nanoantenne di origami di DNA plasmonico

La nostra ricerca mira a sviluppare nuovi strumenti per rilevare singole molecole mediante scattering o sorgente Raman potenziato dalla superficie. Questa è l'unica tecnica che fornisce un'impronta chimica di una molecola ed è abbastanza sensibile da rilevare singole molecole. In questo modo, è possibile ottenere informazioni meccanicistiche dettagliate sulle reazioni chimiche.

Le nanostrutture di origami di DNA sono state utilizzate per posizionare con precisione sia le nanoparticelle plasmoniche che le molecole bersaglio. E questo è necessario perché lo scattering Raman potenziato ha origine da un piccolo volume nanometrico tra le nanoparticelle che chiamiamo punti caldi. E ora abbiamo creato una nuova nanoantenna origami di DNA plasmonico, proprio per questo scopo.

La sfida principale è quella di posizionare le molecole bersaglio in tali punti caldi tra due nanoparticelle e raccogliere dati Raman da esattamente una struttura di nanoantenna. Per raccogliere grandi quantità di dati e correlazione efficiente tra microscopia a forza atomica è necessario eseguire una spettroscopia Raman. Le nanoantenne origami di DNA plasmonico consentono una produzione riproducibile di un gran numero di dimeri plasmonici in cui la molecola bersaglio è posizionata con precisione tra le nanoparticelle nell'hotspot.

E attraverso una correlazione dei dati AFM e Raman, ora possiamo assicurarci che venga rilevata solo una singola molecola. Ora possiamo tracciare singole molecole come molecole di coloranti o proteine in tempo reale, e il loro comportamento nei punti caldi e le loro reazioni ai cambiamenti chimici nell'ambiente. Ad esempio, il cambiamento dello stato di spin di singole molecole umane è stato recentemente monitorato.

In futuro, ci proponiamo di monitorare le reazioni chimiche a livello molecolare e di studiare i loro meccanismi di reazione. Inoltre, possiamo utilizzare questa tecnologia per rilevare biomolecole rilevanti dal punto di vista medico con una sensibilità molto elevata.