Физики разработали новый метод подсчета молекул с помощью ДНК-оригами

Пространственное разрешение источников света является движущей силой сверхбыстрой наноскопии — цели, которую преследует Регенсбургский центр сверхбыстрой наноскопии RUN. Исследователи сообщают, как подсчитать количество молекул в такой нанозвезде.

Благодаря новейшим телескопам мы знаем, что наша галактика состоит из более чем триллиона звезд. В нанокосмосе кластеры отдельных источников света, таких как молекулы, также выглядят как точки.

Команда разместила отдельные молекулы красителя на четко определенных расстояниях друг от друга. Это достигается с помощью нового метода, известного как ДНК-оригами. ДНК в качестве среды хранения информации в биологии используется и программируется таким образом, что молекулы располагаются путем складывания ДНК по желанию с размерами в несколько нанометров.

Сначала невозможно различить флуоресцентный свет отдельных молекул на оригами под световым микроскопом. Чтобы на самом деле разделить молекулы, используется еще один прием. Свет от структуры оригами проходит через полупрозрачное зеркало и регистрируется фотоприемниками с обеих сторон зеркала.

Следует отметить, что отдельная молекула может испускать только одну легкую частицу в момент времени, что регистрируется только одним или другим детектором, но не обоими. Рассматривая хронологический порядок, в котором свет попадает на отдельные детекторы, можно сделать вывод о точном количестве молекул красителя в структуре оригами.

Таким образом можно подсчитать отдельные молекулы красителя. Количество молекул красителя определяется программированием ДНК. Структура оригами с одним красителем излучает ровно один квант света — один с пятью излучает ровно пять.

Отдельные молекулы красителя также соответственно взаимодействуют друг с другом. Под действием света краситель поглощает энергию. Он может либо излучать это снова в виде света, либо передавать его соседнему красителю. Однако если соседний краситель уже находится в возбужденном состоянии, встретятся два возбуждения.

Как и в случае с двумя автомобилями, пытающимися одновременно въехать на одну стоянку, возбуждение исчезает. Такая аннигиляция имеет большое значение в молекулярной оптоэлектронике, например, в органических светодиодах или солнечных элементах, но также играет роль в микроскопии сверхвысокого разрешения.

Исследовательская группа теперь смогла показать, что за наноскопическим взаимодействием молекул красителя друг с другом можно непосредственно проследить, определив времена прибытия световых частиц на двух световых детекторах. Этот подход предлагает новый метод сверхбыстрой наноскопии молекулярных комплексов, который также найдет применение в науках о жизни.

Читайте также

Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?

Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят

Ученые обнаружили предел скорости в квантовом мире

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Найдена странная клеточная сущность на грани жизни
Наука
Ученые раскрыли тайну странного поведения у акул
Наука
Госдума утвердила закон о едином магазине приложений: RuStore становится обязательным
Новости
Путин утвердил запуск цифрового сервиса: мессенджер, «Госуслуги» и ID в одном приложении
Новости
Астрономы раскрыли тайну рождения редких двойных горячих юпитеров
Космос
В янтаре нашли следы грибков-зомби, которым 99 000 000 лет
Наука
Google выпустила автономный «мозг» для роботов: новая модель работает без сети
Новости
В Сингапуре открыли способ омолодить сердце, не меняя клетки
Наука
Возраст стоянки древних людей в Красноярске увеличили на 10 000 лет
Наука
Стартап представил технологию, делающую кровь «прозрачной» во время операций
Наука
Посмотрите, как притягиваются одноименно заряженные частицы
Наука
Наша Вселенная прибыла из другого мира: теория мироздания оказалась неверна
Космос
Появилась безопасная альтернатива препаратам от диабета и ожирения
Наука
Посмотрите на миллионы звезд и 2000 астероидов в беспрецедентном качестве
Космос
Облик древнего существа впервые восстановили в лаборатории: ему 580 млн лет
Наука
Спрос на специалистов по безопасности ИИ в России вырос в четыре раза
Новости
Опасный астероид может столкнуться с Луной вместо Земли: это угрожает спутникам
Космос
Строение перьев совы скопировали для разработки универсальной шумоизоляции
Наука
Популярный антидепрессант нарушил созревание половых клеток у мышей
Наука
На орбиту впервые отправили квантовый компьютер
Космос