روش میکروسکوپی جدید برای‌ شناسایی تک‌مولکول‌ها

استفاده از روش طیف‌نگاری SERS (پراکندگی رامان افزایش سطحی) این امکان را
فراهم می‌آورد که با دقتی در حد تک‌مولکولی به آشکارسازی و مطالعه‌ی در جای
خواص زیست‌فیزیکی و زیست‌پزشکی سیستم‌های کمپلکس (مرکب) زیستی پرداخته شود؛
البته این امر مستلزم آن است که بتوان از موادی که دارای سازگاری زیستی و غیر
سمی هستند و به‌وفور هم یافت می‌شوند، به‌عنوان پایه‌ای استفاده کرد که زیست‌مولکول‌ها
به آن متصل می‌شوند.

گروه تحقیقاتی CNM Nanobio Interfaces آزمایشگاه ملی آرگون (Argonne) با همکاری
جمعی از محققان دانشگاه کوئینزلند استرالیا و دانشگاه نورث‌وسترن در بررسی‌های
خود موفق به درک افزایش قابل توجهی (تقویت شدیدی) در مدهای فعال انتخابی رامان
مربوط به مولکول‌های فعال زیستی ـ که به سطح نانوذرات TiO2چسبیده بودند ـ شدند.

به عقیده‌ی آنها چنین افزایشی در وضعیت طیف رامان این مولکول‌ها، مستلزم کمپلکس
انتقال بار است. در این فرایند آنها به شواهدی دست یافتند که بیانگر وجود ساز و
کار الکترونیکی منحصربه‌فردی بود که از آن جمله می‌توان به انتقال بار از
مولکول زیستی به اکسید تیتانیوم کرد که امر باعث ایجاد ضریب افزایش‌های بزرگ‌تری
تا ۱۰۰۰ در محلول نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و زیست‌مولکول‌ها (مولکول‌هایی از
قبیل دسته‌ی مهم انتقال‌دهنده‌های عصبی (نوروترنسمیترها) مانند دوپامین و دوپاک)
می‌شود.

در این روش به‌دلیل جهت و نوع اتصال زیست‌مولکول‌ها و ماده‌ی پایه، تنها برخی
از ارتعاشات تقویت می‌شوند که آن هم به‌صورت انتخاب‌شده است؛ لذا تمامی مدهای
تقویت‌شده با ارتعاشات نامتقارنی مربوط به مولکول‌های متصل‌شده به ماده‌ی پایه
همراه خواهند بود که انرژی و شدت آنها به اندازه و شکل نانوذرات پایه (یعنی
نانوذرات TiO2 ) بستگی دارد. این امر موجب پایین آمدن تقارن کمپلکس انتقال بار
می‌شود.

از سوی دیگر تجمع موضعی بار در این ذرات ۲ نانومتری که هنگام اتصال ذره و
مولکول ـ که از طریق جابه‌جایی آبی (بلوشیفت) ایجاد می‌شود ـ منجر به کاهش
میزان تقویت SERS می‌شود، همچنین مشخص است که هر چه غلظت مولکول‌های جذب‌شده
کمتر باشد تقویت رامان بیشتری هم ایجاد می‌شود که این امر به معنای دقت بالای
سیستم در آشکارسازی زیست‌مولکول‌هایی است که با نانوذرات اکسید فلزی کمپلکس
انتقال بار تشکیل می‌دهند.

علاقه‌مندان برای آگاهی از جزئیات این تحقیق می‌توانند به مقاله‌ای با عنوان
«تصویر‌برداریSERS نانوذرات نیمه‌رسانا (کامپوزیت‌های هیبریدی TiO2) ـ که در
شماره‌ی ۱۳ آوریل ۲۰۰۹ مجله‌ی انجمن شیمی آمریکا (J. Am. Chem. Soc ) به چاپ
رسیده‌است ـ مراجعه نمایند.