Name: observation and analysis of blinking surface-enhanced raman scattering
Uploaded: 2018-01-11T14:00:00
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著者は、この作品の実りある議論するため尾崎幸洋教授 (関西学院大学)、伊藤哲夫博士 (国立科学研究所の高度な産業と技術) をありがちましょう。この作業は、教育省、文化、スポーツ、科学および技術 (第 16 K 05671) から科研費 (費補助金科学研究 C) によって支えられました。

1. サンプル準備
<ol><li>
銀コロイドのナノ粒子の作製20<ol>
<li>銀コロイドのナノ粒子を作製するには、0.030 g 硝酸銀と 0.030 g 200 mL 丸底フラスコに水 150 mL にクエン酸ナトリウム二水和物を溶かします。</li>
		<li>(ジムロート) 還流凝縮器とフラスコを組み合わせます。</li>
		<li>磁気スターラー、攪拌棒でフラスコ内でソリューションをかき混ぜます。60 分 150 ° C で...

<ol>
	<li>Qian, X. M., Nie, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-molecule+and+single-nanoparticle+SERS:+from+fundamental+mechanisms+to+biomedical+applications.">Single-molecule and single-nanoparticle SERS: from fundamental mechanisms to biomedical applications.</a> Chem. Soc. Rev. 37, 912-920 (2008).</li><li>Pieczonka, N. P. W., Aroca, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+molecule+analysis+by+surfaced-enhanced+Raman+scattering.">Single molecule analysis by surfaced-enhanced Raman scattering.</a> Chem. Soc. Rev. 37, 946-954 (2008).</li><li>Kneipp, J., Kneipp, H., Kneipp, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SERS+-a+single-molecule+and+nanoscale+tool+for+bioanalytics.">SERS -a single-molecule and nanoscale tool for bioanalytics.</a> Chem. Soc. Rev. 37, 1052-1060 (2008).</li><li>Kitahama, Y., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+blinking+SERS+by+a+power+law+with+an+exponential+function.">Analysis of blinking SERS by a power law with an exponential function.</a> Frontiers of Surface-Enhanced Raman Scattering: Single-Nanoparticles and Single Cells. , (2014).</li><li>Kitahama, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Truncated+Power+Law+Analysis+of+Blinking+SERS.">Truncated Power Law Analysis of Blinking SERS.</a> Frontiers of Plasmon Enhanced Spectroscopy Volume 1 (ACS Symposium series Vol. 1245). , (2016).</li><li>Bizzarri, A. R., Cannistraro, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=L&#233;vy+Statistics+of+Vibrational+Mode+Fluctuations+of+Single+Molecules+from+Surface-Enhanced+Raman+Scattering.">L&#233;vy Statistics of Vibrational Mode Fluctuations of Single Molecules from Surface-Enhanced Raman Scattering.</a> Phys. Rev. Lett. 94, 068303 (2005).</li><li>Kitahama, Y., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Power-law+analysis+of+surface-plasmon-enhanced+electromagnetic+field+dependence+of+blinking+SERS+of+thiacyanine+or+thiacarbocyanine+adsorbed+on+single+silver+nanoaggregates.">Power-law analysis of surface-plasmon-enhanced electromagnetic field dependence of blinking SERS of thiacyanine or thiacarbocyanine adsorbed on single silver nanoaggregates.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 7439-7448 (2011).</li><li>Kitahama, Y., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+excitation+laser+intensity+dependence+of+blinking+SERRS+of+thiacarbocyanine+adsorbed+on+single+silver+nanoaggregates+by+using+a+power+law+with+an+exponential+function.">Analysis of excitation laser intensity dependence of blinking SERRS of thiacarbocyanine adsorbed on single silver nanoaggregates by using a power law with an exponential function.</a> Chem. Commun. 47, 3888-3890 (2011).</li><li>Kitahama, Y., Enogaki, A., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Truncated+power+law+analysis+of+blinking+SERS+of+thiacyanine+molecules+adsorbed+on+single+silver+nanoaggregates+by+excitation+at+various+wavelengths.">Truncated power law analysis of blinking SERS of thiacyanine molecules adsorbed on single silver nanoaggregates by excitation at various wavelengths.</a> J. Phys. Chem. C. 117, 9397-9403 (2013).</li><li>Kitahama, Y., Araki, D., Yamamoto, Y. S., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+behaviour+of+molecules+in+dark+SERS+state+on+colloidal+Ag+nanoparticles+estimated+by+truncated+power+law+analysis+of+blinking+SERS.">Different behaviour of molecules in dark SERS state on colloidal Ag nanoparticles estimated by truncated power law analysis of blinking SERS.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 21204-21210 (2015).</li><li>Kitahama, Y., Nagahiro, T., Tanaka, Y., Itoh, T., Ozaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+blinking+from+multicoloured+SERS-active+Ag+colloidal+nanoaggregates+with+poly-L-lysine+via+truncated+power+law.">Analysis of blinking from multicoloured SERS-active Ag colloidal nanoaggregates with poly-L-lysine via truncated power law.</a> J. Raman. Spectrosc. 48, 570-577 (2017).</li><li>Habuchi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-Molecule+Surface+Enhanced+Resonance+Raman+Spectroscopy+of+the+Enhanced+Green+Fluorescent+Protein.">Single-Molecule Surface Enhanced Resonance Raman Spectroscopy of the Enhanced Green Fluorescent Protein.</a> J. Am. Chem. Soc. 125, 8446-8447 (2003).</li><li>Weiss, A., Haran, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-Dependent+Single-Molecule+Raman+Scattering+as+a+Probe+of+Surface+Dynamics.">Time-Dependent Single-Molecule Raman Scattering as a Probe of Surface Dynamics.</a> J. Phys. Chem. B. 105, 12348-12354 (2001).</li><li>Emory, S. R., Jensen, R. A., Wenda, T., Han, M., Nie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Re-examining+the+origins+of+spectral+blinking+in+single-molecule+and+single-nanoparticle+SERS.">Re-examining the origins of spectral blinking in single-molecule and single-nanoparticle SERS.</a> Faraday Discuss. 132, 249-259 (2006).</li><li>Itoh, T., Iga, M., Tamaru, H., Yoshida, K., Biju, V., Ishikawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+evaluation+of+blinking+in+surface+enhanced+resonance+Raman+scattering+and+fluorescence+by+electromagnetic+mechanism.">Quantitative evaluation of blinking in surface enhanced resonance Raman scattering and fluorescence by electromagnetic mechanism.</a> J. Chem. Phys. 136, 024703 (2012).</li><li>Willets, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Super-resolution+imaging+of+SERS+hot+spots.">Super-resolution imaging of SERS hot spots.</a> Chem. Soc. Rev. 43, 3854-3864 (2014).</li><li>Dieringer, J. A., Lettan, R. B., Scheidt, K. A., Van Duyne, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Frequency+Domain+Existence+Proof+of+Single-Molecule+Surface-Enhanced+Raman+Spectroscopy.">A Frequency Domain Existence Proof of Single-Molecule Surface-Enhanced Raman Spectroscopy.</a> J. Am. Chem. Soc. 129, 16249-16256 (2007).</li><li>Cichos, F., von Borczyskowski, C., Orrit, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Power-law+intermittency+of+single+emitters.">Power-law intermittency of single emitters.</a> Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 12, 272-284 (2007).</li><li>Tang, J., Marcus, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+fluorescence+blinking+in+semiconductor+nanocrystal+quantum+dots.">Mechanisms of fluorescence blinking in semiconductor nanocrystal quantum dots.</a> J. Chem. Phys. 123, 054704 (2005).</li><li>Lee, P. C., Meisel, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+and+surface-enhanced+Raman+of+dyes+on+silver+and+gold+sols.">Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols.</a> J. Phys. Chem. 86, 3391-3395 (1982).</li><li>Krichevsky, O., Bonnet, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+correlation+spectroscopy:+the+technique+and+its+applications.">Fluorescence correlation spectroscopy: the technique and its applications.</a> Rep. Prog. Phys. 65, 251-297 (2002).</li><li>Hess, S. T., Huang, S., Heikal, A. A., Webb, W. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+and+Chemical+Applications+of+Fluorescence+Correlation+Spectroscopy:+A+Review.">Biological and Chemical Applications of Fluorescence Correlation Spectroscopy: A Review.</a> Biochemistry. 41, 697-705 (2002).</li></ol>

銀 nanoaggregate ジャンクションからセールが出力されます。したがって、我々 はコロイド状ナノ粒子、クエン酸アニオンで覆われているよりもむしろハイパーラマンを準備する必要。銀の集計は、ポリ-L-リジン、NH3+し、サールの起源の付加によって作成されるエフェクトを塩漬けから形成されているまたは塩化ナトリウム、補足資料の図 S2のようにから Na+</sup...

表面増強ラマン散乱 (SERS) は、機密性の高い貴金属表面ラマン分光です。金属表面上の単一分子の情報を調べることができますラマン スペクトル、分子内の機能グループの振動モードを鋭いピークの位置に基づく分子の構造に関する詳細情報を提供しますのでSERS1,2,3を使用しています。分子レベルで吸着と銀 nanoaggregate から点滅信号が観察される1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16、およびスペクトル変動1,2,3,4,5,6,7,8、 9,10、11,12,13,14。点滅は、ナノサイズの銀 nanoaggregate ジャンクションで強化された電磁 (EM) フィールドがランダムに出入りする単一分子誘起することができます。したがって、点滅と、表面増強ラマン散乱強度および bi 検体2,3,17のポアソン分布を用いた手法と比較して、単一分子検出のための簡単な証拠と見なされます。ただし、Ag 表面上の分子の挙動に依存が強く、点滅と変動のスペクトルの詳細なメカニズムはまだ論争を呼びます。
従来、SERS の点滅が分析されて拡散係数と、強化された EM フィールド12,13,14 出入りする分子の濃度を計算することができます自己相関関数を使用して.さらに、全磁力の不安定性を表す、正規化された標準偏差のスコアは、信号15時間プロファイルから派生しています。ただし、これらの分析方法は、いくつかの分子の挙動に基づく可能性があります。対照的に、SERS の点滅の超解像イメージング、強化された電磁界での単一分子の挙動は、識別された16をすることができます。ただし、これらのテクニックは、強化された EM 分野のみでこのようなパラメーターを取得できます。平均4,5,6,7,8 よりもむしろ力法律として (例えば、SERS の点滅) の広い範囲での単一分子のランダムな動作を表現できます。 ,9,10,11, 半導体単一量子ドット (QD)18,19から点滅蛍光に似ています。電力法分析4,5,6,7,8,9,10,11, 分子の挙動を使用して(強化された電磁界) で明るい状態と暗い状態10; の両方に推定することができます。つまり、全体の銀表面上の分子の挙動を推定できます。
この技は、銀コロイド ハイパーラマンが使用される4,5,6,7,8,9,10,11。これらハイパーラマンは、ある特定の波長で興奮しているとき強く強化された電磁界に影響を与える各種の局在表面プラズモン共鳴 (LSPR) バンドを示します。したがって、SERS 活性銀ナノ粒子コロイド懸濁液といくつかのデータに存在するがすぐに得られます。単純なナノ構造、ある特定のサイズ、形状、および手配の場合点滅 SERS の LSPR の依存性は、他の依存の7; を隠すことができます。すなわち、LSPR に良し悪しのナノ構造を使用する場合、パラメーターは定数になります、他の依存したがって隠されています。銀コロイド ハイパーラマン4,5,6,7,8,から点滅 SERS の様々 な依存症を発見するパワー法解析が使用されています9,10,11。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:639px;" width="638">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:227px;">Silver nitrate, 99.8%</td>
			<td style="width:83px;">Wako</td>
			<td style="width:119px;">194-00832</td>
			<td style="width:211px;"></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:227px;">Trisodium citrate dihydrate, 99. %</td>
			<td style="width:83px;">Wako</td>
			<td style="width:119px;">191-01785</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:227px;">Poly-L-lysine aqueous solution, 0.1%</td>
			<td style="width:83px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">P8920</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="116">
			<td height="116" style="height:116px;width:227px;">3,3&#39;-disulfopropylthiacyanine triethylamine</td>
			<td style="width:83px;">Hayashibara Biochemical Laboratories</td>
			<td style="width:119px;">NK-2703</td>
			<td>a kind of thiacyanine dyes</td>
		</tr>
		<tr height="116">
			<td height="116" style="height:116px;width:227px;">3,3&#39;-diethyl-5,5&#39;-dichloro-9-methylthiacarbocyanine iodine salt</td>
			<td style="width:83px;">Hayashibara Biochemical Laboratories</td>
			<td style="width:119px;">SMP-9</td>
			<td>a kind of thiacarobocyanine dyes</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:227px;">Sodium chloride, 99.5%</td>
			<td style="width:83px;">Wako</td>
			<td style="width:119px;">191-01665</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:227px;">Dimroth condenser</td>
			<td style="width:83px;">Iwaki</td>
			<td style="width:119px;">61-9722-22</td>
			<td>perchased from AS ONE</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:227px;">Magnetic stirrer</td>
			<td style="width:83px;">Corning</td>
			<td style="width:119px;">DC-420D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:227px;">Oil bath</td>
			<td style="width:83px;">Advantech</td>
			<td style="width:119px;">OS-220</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:227px;">Glass plate</td>
			<td style="width:83px;">Matsunami</td>
			<td style="width:119px;">S-1112</td>
			<td>Microscope slide</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:227px;">Blower</td>
			<td style="width:83px;">Hozan</td>
			<td style="width:119px;">Z-288</td>
			<td>Air duster</td>
		</tr>
		<tr height="116">
			<td height="116" style="height:116px;width:227px;">Liquid blocker pen</td>
			<td style="width:83px;">Daido Sangyo</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:211px;">LIQUID BLOCKER (Super Pap Pen). Ready-to-use hydrophobic barrier pen designed for immunohistochemistry applications</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:227px;">Inverted microscope</td>
			<td style="width:83px;">Olympus</td>
			<td style="width:119px;">IX-70</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:227px;">Objective lens</td>
			<td style="width:83px;">Olympus</td>
			<td style="width:119px;">LCPlanFl 60&#215;</td>
			<td>NA 0.7</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:227px;">Dark field condenser</td>
			<td style="width:83px;">Olympus</td>
			<td style="width:119px;">U-DCD</td>
			<td style="width:211px;">NA 0.8&#8211;0.92</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:227px;">Cooled digital CCD camera</td>
			<td style="width:83px;">Hamamatsu</td>
			<td style="width:119px;">ORCA-AG</td>
			<td style="width:211px;">controlled by software Aqua Cosmos</td>
		</tr>
		<tr height="59">
			<td height="59" style="height:59px;width:227px;">Software for the cooled digital CCD camera</td>
			<td style="width:83px;">Hamamatsu</td>
			<td style="width:119px;">AquaCosmos</td>
			<td style="width:211px;">used for also derivation of the time-profiles from the blinking spots in the video&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:227px;">Color CCD camera</td>
			<td style="width:83px;">ELMO</td>
			<td style="width:119px;">TNC-C920</td>
			<td>not used for analysis</td>
		</tr>
		<tr height="59">
			<td height="59" style="height:59px;width:227px;">DPSS laser</td>
			<td style="width:83px;">RGB laser system</td>
			<td style="width:119px;">NovaPro532-75</td>
			<td style="width:211px;">&#955; = 532 nm; 
			60 mW (corresponds to a power density of 600 W/cm2)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:227px;">Interference filter</td>
			<td style="width:83px;">Semrock</td>
			<td style="width:119px;">LL01-532-12.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:227px;">Long pass filter</td>
			<td style="width:83px;">Semrock</td>
			<td style="width:119px;">BLP01-532R-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="59">
			<td height="59" style="height:59px;width:227px;">Software for the distinguishment and counting of the bright/dark events</td>
			<td style="width:83px;">home-maid</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>programmed by C++</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:227px;">Software for the fitting by a power law</td>
			<td style="width:83px;">LightStone</td>
			<td style="width:119px;">Origin6.1</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

observation and analysis of blinking surface-enhanced raman scattering

銀 nanoaggregate 接合部での単一分子から点滅表面増強ラマン散乱 (SERS) が観察されます。SERS 活性を準備する方法のプロトコルを表示するここでは、銀の nanoaggregate、顕微鏡画像の特定の点滅しているスポットのビデオを記録し、点滅の統計情報を分析します。この分析では、べき乗則はその期間を基準にして明るいイベントの確率分布を再現します。暗いイベントの確率分布は、指数関数との力法律によって取り付けられています。べき乗則のパラメーターは、明るいと暗い状態での分子の挙動を表します。ランダムウォーク モデルおよび銀表面全体に分子の速度を見積もることができます。それは平均、自己相関関数、および超解像 SERS のイメージングを使用する場合でもを見積もるは困難です。将来は、点滅の起源は、単独でこの分析法による確認ができないため電力法解析スペクトル イメージングを組み合わせる必要があります。

プロトコル 1.2 により作製したポリ L リジンと銀のハイパーラマンからは、 1 図11に示すように SERS と表面増強蛍光から色とりどりの点滅しているスポットを観察します。対照的に、表面増強ラマン散乱から単調な色の点滅の斑点は、プロトコル 1.37,8,9,</...

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Observation and Analysis of Blinking Surface-enhanced Raman Scattering

このプロトコルを記述する点滅表面増強ラマン分析発電法を用いた銀表面の単一分子のランダム ・ ウォークによる散乱します。

点滅表面増強ラマン散乱の観測と解析

From a single molecule at a silver nanoaggregate junction, blinking surface-enhanced Raman scattering (SERS) is observed. Here, a protocol is presented on ...

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Tracking Electrochemistry on Single Nanoparticles with Surface-Enhanced Raman Scattering Spectroscopy and Microscopy (Video) | JoVE 

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