發明
2012年8月,美國愛荷華大學與國家能源部艾米實驗室科學家合作,將光學顯微與原子力顯微技術結合起來,開發出一種能對單個生物分子進行三維測量的混合顯微鏡,其準確性和精確性都達到納米級別,並且該技術發表在2012年8月出版的《納米快報》上。
原理
原有技術只能從二維平面來測量單個分子,只有X軸和Y軸,混合顯微鏡體現的新技術稱為駐波軸向納米儀(AWAN),讓研究人員能測量Z軸,也就是高度軸,樣本也不需要經過傳統光學或特殊表面處理。這是一種全新類型的測量技術,可以確定分子Z軸方向的位置。
效果測試
研究小組用螢光納米球和DNA單鏈測試了新式混合顯微鏡。他們把一台商用原子力顯微鏡與一台單分子螢光顯微鏡結合。將原子力顯微鏡的懸臂針尖放置在一束聚焦雷射束上,以產生駐波紋樣。
駐波是頻率和振幅均相同、振動方向一致、傳播方向相反的兩列波疊加後形成的波。
波在介質中傳播時其波形不斷向前推進,稱為行波;上述兩列波疊加後波形並不向前推進,叫做駐波。將一個經處理髮光的分子放置於駐波內,當原子力顯微鏡尖端上下移動時,分子表面相應於它距針尖的距離而起伏發出螢光,由此可以對這一距離進行測量。
在實驗中,該技術在測量分子時可以準確到1納米內,測量可多次重複,精確度達到3.7納米。
套用前景
該技術可以通過顯微鏡來提供高解析度數據,給醫療研究人員帶來便利。還具有商業化潛力,促進單分子生物物理學的研究。