Физики из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (США) и Университета Штутгарта (Германия) сконструировали трёхмерную «линейку» для оценки пространственного положения наноразмерных объектов.

Работу устройства обеспечивают плазмонные резонансы, вызванные взаимодействием электромагнитного излучения с плазмой свободных электронов в металле. Подобные резонансы обнаруживаются как полосы поглощения в спектре, наблюдаемые при облучении металлических структур.

Представленный ранее одномерный вариант плазмонной линейки был создан с использованием двух наночастиц. Спектральное положение интересующих экспериментатора резонансов в данном случае зависит от материала наноструктур, их размера, формы и, что более важно, от расстояния между ними. В опытах к золотым частицам, скреплённым однонитевой ДНК, добавляли комплементарную нить, после чего резонанс смещался на новые длины волн, а это смещение учёные затем переводили в пространственные величины. Такая линейка по многим параметрам превосходила аналогичные измерительные системы, построенные, к примеру, на ферстеровском переносе энергии между двумя хромофорами (группами атомов, отвечающими за цвет химического соединения).

В новой версии устройства, отслеживающей движение во всех трёх измерениях, место наночастиц занимают пять золотых стержней, расположенных в форме буквы «Н». Каждый из её вертикальных штрихов образован парой наноразмерных элементов, размещённых друг над другом, а в пространстве между ними находится пятый стержень. Изготовив методом электронно-лучевой литографии набор однотипных «букв» с несколько меняющейся ориентацией центрального стержня, авторы сняли спектры пропускания и убедились в том, что резонансы заметно смещаются, реагируя на малейшие изменения конструкции.

 

 

Если стержни прикрепить к разным участкам сложной молекулы, влияние окружающих веществ будет вызывать сдвиги резонансов, расшифровка которых позволит восстановить картину произошедшего. По мнению исследователей, трёхмерная «линейка» прекрасно подходит для наблюдения за взаимодействием ДНК с ферментами и протеинами, сворачиванием белков, колебаниями клеточных мембран.