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《自然·通讯》杂志报道，英国埃克塞特大学生命系统研究所（UELSI）的研究人员利用光学技术建立了一种实时监测单个分子结构和属性的方法。借助该方法，研究人员能够将分子暂时连接在一起，进而为分子动力学研究提供重要视角，以及在纳米尺度上揭示单分子的隐秘生化途径。
单个分子的结构和特性（如手性），一直是研究难点。例如，硫醇/二硫交换，一直没有在单分子水平的平衡状态下得到充分研究，部分原因就在于科学家们无法用光学方法解决大体积样品中的“单分子问题”。
然而，光可以在微米级的玻璃球周围循环，形成共振。被捕获的光能够反复与环境产生相互作用。通过将纳米金附着到球体上，不仅可以使光增强，还将其限制在病毒和氨基酸水平。由此产生的光等离子体耦合可用于检测靠近纳米颗粒的生物分子。
尽管这种技术很敏感，但缺乏特异性：类似原子、离子这样的简单粒子可以被检出，某些动力学也能够被识别，不过研究人员无法对它们进行区分。
研究人员Serge Vincent说：“我们花费了一些时间来找出采集单个分子的可靠方法。化学反应平衡建立后，正/反向反应速率是平衡的。从某种意义上讲，我们希望揭秘的就是这种微妙的动态。”
由二硫键调控的反应可以将相互作用限制在纳米颗粒的单硫醇感应位点上。这为反应分子特征的精确探测提供了保障。对每个反应而言，离去基的单体或二聚体状态都是可分解的。令人惊讶的是，当单分子与光等离子共振相互作用时，后者的频率、线宽产生了变化。该结果证实，在大多数情况下，等离子体振子-振动耦合可以作为单分子识别工具。
研究人员Frank Vollmer教授说：“Vincent等的出色工作，为科学家们梦寐以求的单分子分析技术铺平了道路，也为我们的超手性项目奠定了基础。”
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：alone
责编：张梦
期刊来源：《自然·通讯》
期刊编号：2041-1723
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-05/uoe-eos051520.php
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