Физики разработали новый метод подсчёта молекул

Учёные из Университета Регенсбурга, Университета Глазго и Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана представили в Nature Communications метод подсчёта количества молекул в наноразмерных кластерах.

Методология: ДНК-оригами и разделение света

• Исследователи размещали отдельные молекулы красителя на точно заданных расстояниях друг от друга, используя технику ДНК-оригами.
• Под обычным микроскопом флуоресцентный свет от этих молекул выглядит как единая светящаяся точка.
• Для разрешения молекул применялся трюк: свет от структуры пропускался через полупрозрачное зеркало и регистрировался двумя фотодетекторами по разные его стороны.

Принцип подсчёта

Одиночная молекула может испустить только один световой квант (фотон) в момент времени, который регистрируется лишь одним из двух детекторов. Анализируя временну́ю последовательность попадания фотонов на детекторы, можно точно определить количество молекул красителя в структуре.

Результаты и взаимодействие молекул

• Количество зарегистрированных фотонов напрямую соответствовало запрограммированному числу молекул в ДНК-оригами: одна молекула — один фотон, пять молекул — пять фотонов.
• Метод позволил непосредственно наблюдать наноскопическое взаимодействие между молекулами красителя.
• При облучении возбуждённая молекула может передать энергию соседней. Если та уже возбуждена, происходит аннигиляция (уничтожение) двух возбуждений — процесс, критически важный для молекулярной оптоэлектроники (OLED, солнечные элементы) и микроскопии сверхвысокого разрешения.

Значение

Этот подход, основанный на анализе времени прихода фотонов, открывает новый метод сверхбыстрой наноскопии молекулярных комплексов, который найдёт применение как в физике, так и в науках о жизни.