Wissenschafts-Team gelingt die ultra-präzise Lokalisierung und Verfolgung fluoreszenter Nanopartikel: Einzelne Partikel konnten mit einer Genauigkeit von 2,8 Nanometern in Echtzeit erfasst werden

16. April 2021

Wissenschafts-Team gelingt die ultra-präzise Lokalisierung und Verfolgung fluoreszenter Nanopartikel

Einzelne Partikel konnten mit einer Genauigkeit von 2,8 Nanometern in Echtzeit erfasst werden

Bild: O. Benson, IRIS Adlershof

Berechnete Selbstinterferenz eines einzelnen Nanopartikels auf einem Spiegel. (i), (ii) und (iii) zeigen verschiedene Schnitte durch die Muster von ausgerichteten Dipolen, die entlang der x-, y- bzw. z-Achse schwingen. Bild: O. Benson, IRIS Adlershof

Die Lokalisierung fluoreszierender Emitter unterhalb des Beugungslimits ist eines der Hauptziele der Mikroskopiebildgebung. Es ist von großer Wichtigkeit für die sogenannte Superauflösung, eine Technik welche im Jahr 2014 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet wurde.

Eine Kooperation von Wissenschaftlern aus Australien, China, den USA und des IRIS Adlershof zeigten nun die ultra-präzise Lokalisierung und Verfolgung fluoreszenter Nanopartikel, welche auf einem Spiegel verteilt waren. Die Methode basiert auf den Selbst-Interferenz-Mustern der Nanopartikel. Diese Muster können von einer äußerst empfindlichen Kamera aufgezeichnet werden und anschließend mit numerischen Simulationen verglichen werden. Dadurch war es möglich einzelne Partikel mit einer sehr hohen Genauigkeit von 2,8 nm zu lokalisieren.

Des Weiteren kann die Lokalisierung schnell erfolgen und individuellen Partikeln mit einer Bildrate von 50 Hz folgen. Dies ist deutlich schneller als andere vergleichbare Methoden. Ein weiterer Vorteil dieser Herangehensweise ist ihre hohe Photostabilität und Empfindlichkeit, beispielsweise gegenüber Temperatur und PH. Daher könnte die neue Technik für die hochausflösende, multimodale Erfassung und Verfolgung einzelner Partikel benutzt werden.

Publikation

Axial Localization and Tracking of Self-interference Nanoparticles by Lateral Point Spread Functions
Y. Liu, Z. Zhou, F. Wang, G. Kewes, S. Wen, S. Burger, M. Ebrahimi Wakiani, P. Xi, J. Yang, X. Yang, O. Benson, and D. Jin
Nat. Commun. 12 (2021) 2019, DOI: 10.1038/s41467-021-22283-0

 

Weitere Informationen

IRIS Adlershof
Prof. Dr. Oliver Benson
Humboldt-Universität zu Berlin
Institut für Physik, AG Nanooptik
Tel.: +49 30 2093-4711
E-Mail: oliver.benson@physik.hu-berlin.de
www.iris-adlershof.de

 

Mitteilung IRIS Adlershof vom 13.04.2021