第一作者：Joonhee Lee
通訊作者：Joonhee Lee, V. Ara Apkarian
通訊單位：加州大學歐文分校
研究亮點：
實現了分辨率可達埃米級的TERS成像
對分子內部振動驅動的結構轉變現象的研究，可以幫助科學家窺探化學和細胞生物學中的一些秘密。然而，分子，總是要振動的。如何捕捉振動的單個分子的信息，是擺在科學家面前的一道坎。
分辨率 vs 可視化
光譜學手段可以測量出振動頻率的相關信息，但是難以實現可視化。標準光學顯微鏡可以實現可視化，但是成像分辨率被限制在幾百納米，根本無法滿足觀察埃米級的原子運動的分辨率。
隨著光學方法的進步，光譜與電鏡相結合的新技術已經穩步地把分辨率降低到15 nm，甚至低于1 nm。針尖增強拉曼光譜（TERS）就是一個非常有潛力的技術，它可以利用金屬尖端對光進行聚焦，利用表面增強拉曼效應對單個分子的信號進行放大，實現亞分子級空間分辨率，
分辨率再下一城
有鑒于此，美國加州大學歐文分校Joonhee Lee和V. Ara Apkarian等人利用低溫高真空掃描隧道顯微鏡和針尖增強拉曼光譜的各自優勢，對振動的單個分子實現了埃米級分辨率的可視化成像。
為了實現分辨率可達埃米級的TERS成像，研究人員必須將目標分子卟啉族的有機分子牢牢地固定在Cu基底表面。他們觀察到，當顯微鏡的尖端置于分子的不同區域時，得到的拉曼光譜是不同的。通過繪制給定振動能量的拉曼強度圖，作者揭示了與正常模式運動最相關的原子的位置。換句話說，他們得到了每個振動模式的快照。
我們還可以做什么？
當然，這種方法的應用還是存在一定局限性的，因為實驗必須在超高真空和非常低的溫度下進行的，并非所有科研工作者都擁有這種條件。另外，只有特定的分子和基底組合才能夠達到埃米級分辨率，分子的振動模式可能受到基底的影響。此外，該技術主要對垂直于基底的運動很靈敏，而對于平行于基底的運動靈敏度并不高。
如果這些局限性能夠進一步得到克服，我們就可以實現生物分子成像，打開新世界的大門。
SERS學術QQ群：529847278
參考文獻：
1.Joonhee Lee, Kevin T. Crampton, Nicholas Tallarida & V. Ara Apkarian.Visualizing vibrational normal modes of a single molecule with atomically confined light. Nature. 2019
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1059-9
2. EricC. Le Ru. Snapshots of vibrating molecules. Nature. 2019
https://www.nature.com/articles/d41586-019-00987-0
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