Stichting FOM
14 september 2010
'Moleculaire achtbaan' kan moleculen onderscheiden
Nieuwe meetmethode UT niet alleen gevoeliger, maar ook specifieker.
Figuur 1. Moleculaire achtbaan
vergroten Figuur 1. Moleculaire achtbaan
De 'moleculaire achtbaan' van twee moleculen (afbeelding Florian Sterl)
Niet alleen heel nauwkeurig moleculen detecteren, maar ook haarscherp
het onderscheid zien tussen moleculen: de detectiemethode die
onderzoekers van de onderzoeksinstituten MESA+ en MIRA van de
Universiteit Twente ontwikkelden, is nog veel gevoeliger dan eerder
aangetoond. Dit blijkt uit onderzoek dat deze week de cover haalt van
het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift Analytical Chemistry.
Het onderzoek is mede mogelijk gemaakt door Nanoned, FOM en NWO.
Welke moleculen zich in een oplossing bevinden, is te meten met een
techniek die coherent Anti-stokes Raman Spectroscopie (CARS) heet.
Moleculen die veel op elkaar lijken, blijven echter lastig van elkaar
te onderscheiden. Eerder al introduceerden UT-onderzoekers een
verbeterde vorm van CARS, die veel gevoeliger is en waarmee moleculen
in een vele lagere concentratie zijn op te sporen. In het nu
gepubliceerde onderzoek tonen de onderzoekers aan dat hun methode niet
alleen veel gevoeliger is, maar hen ook in staat stelt verschillende
soorten moleculen - tot tien stuks - tegelijkertijd te detecteren. Dat
kon voorheen alleen met meerdere metingen na elkaar, en kan nu dus
aanmerkelijk sneller. Met de techniek wordt het bijvoorbeeld mogelijk
om te 'filmen' hoe medicijnen uit een tablet vrijkomen of hoe een
levende cel vetten verbrandt. De onderzoekers zien vooral
toepassingsmogelijkheden in de farmaceutische industrie en in
celbiologisch onderzoek.
Als je (laser)licht op moleculen schijnt, zal een gedeelte van die
moleculen de fotonen (lichtdeeltjes) opnemen en nieuwe fotonen
uitzenden. Die uitgezonden fotonen hebben dan een hogere energie dan de
oorspronkelijke fotonen. Met behulp van Anti-stokes Raman Spectroscopie
zijn deze fotonen op te vangen, zodat is vast te stellen welke
moleculen in de oplossing aanwezig zijn. Hierbij wordt gekeken naar de
amplitude van de trilling van het licht. De nieuwe methode van de
UT-onderzoekers kijkt niet alleen naar de amplitude van de trilling,
maar ook naar de fase. Als je zowel de amplitude als de fase van de
trilling van het licht in een grafiek plaatst, ontstaat een
ingewikkelde spiraal die de onderzoekers de 'moleculaire achtbaan'
hebben gedoopt. Dankzij deze achtbaan kun je stoffen die sterk op
elkaar lijken toch goed van elkaar onderscheiden.
Referentie
'Visualizing Resonances in the Complex Plane with Vibrational Phase
Contrast Coherent Anti-Stokes Raman Scattering', Martin Jurna, Erik
Garbacik, Jeroen Korterik, Jennifer Herek, Cees Otto en Herman
Offerhaus, Analytical Chemistry.
Contact
Voor meer informatie of een digitale versie van het artikel kunt u
contact opnemen met wetenschapsvoorlichter Joost Bruysters, telefoon:
(053) 489 27 73.