A la izquierda: imagen de moléculas individuales en la lámina de grafeno. Dichas imágenes permiten a los científicos determinar la posición y orientación de cada molécula. La comparación con la imagen esperada (derecha) muestra un excelente acuerdo. Crédito: Universidad de Gotinga

Investigadores de la Universidad de Gotinga han desarrollado un nuevo método que aprovecha las propiedades inusuales del grafeno para interactuar electromagnéticamente con las moléculas fluorescentes (emisoras de luz). Este método permite a los científicos medir ópticamente distancias extremadamente pequeñas, del orden de 1 ångström (una diez billonésima parte de un metro) con alta precisión y reproducibilidad por primera vez. Esto permitió a los investigadores medir ópticamente el grosor de las bicapas lipídicas, el material que produce las membranas de todas las células vivas. Los resultados fueron publicados en Nature Photonics .

Investigadores de la Universidad de Gotinga dirigidos por el profesor Enderlein utilizaron una sola hoja de grafeno, de solo un átomo de espesor (0,34 nm), para modular la emisión de moléculas emisoras de luz (fluorescentes) cuando se acercaron a la hoja de grafeno. La excelente transparencia óptica del grafeno y su capacidad para modular a través del espacio la emisión de moléculas lo convirtió en una herramienta extremadamente sensible para medir la distancia de moléculas individuales desde la lámina de grafeno.

La precisión de este método es tan buena que incluso los cambios de distancia más pequeños de alrededor de 1 ångström pueden resolverse. Los científicos pudieron demostrar esto depositando moléculas individuales sobre una capa de grafeno. Luego podrían determinar su distancia al monitorear y evaluar su emisión de luz. EstaLa modulación de la emisión de luz molecular inducida por el grafeno proporciona una “regla” extremadamente sensible y precisa para determinar las posiciones de una sola molécula en el espacio. Utilizaron este método para medir el grosor de las bicapas lipídicas individuales que están constituidas por dos capas de moléculas de cadena de ácidos grasos y tienen un grosor total de solo unos pocos nanómetros.

Nuestro método tiene un enorme potencial para la microscopía de súper resolución porque nos permite localizar moléculas individuales con resolución nanométrica no solo lateralmente (como con los métodos anteriores) sino también con una precisión similar a lo largo de la tercera dirección, lo que permite una verdadera imagen óptica tridimensional en la escala de longitud de las macromoléculas“, dice Arindam Ghosh, el primer autor del artículo.

Esta será una herramienta poderosa con numerosas aplicaciones para resolver distancias con precisión subnanométrica en moléculas individuales, complejos moleculares u pequeños orgánulos celulares“, agrega el profesor Jörg Enderlein, autor correspondiente de la publicación y director del Tercer Instituto de Física (Biofísica ) donde tuvo lugar el trabajo.

Una membrana marcada con colorante vista bajo luz polarizada (flecha). Esto muestra que las moléculas están orientadas a lo largo del perímetro de la membrana. Crédito: Universidad de Gotinga

Via: https://phys.org/news/2019-09-graphene-layer-enables-advance-super-resolution.html