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.