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ob欧宝体育官网雷呈宏教授课题组在高通量单分子荧光光谱电化学研究领域取得重要进展

来源:化学与生物工程学院   作者:李琳  编辑:梁祖福  浏览次数:  发布时间:2021-06-25 15:06:04

  近日,ob欧宝体育官网化学与生物工程学院雷呈宏教授与美国太平洋西北国家实验室Dr.Dehong Hu高级研究员合作,在高通量单分子荧光光谱电化学(High Throughput Single-Molecule Fluorescence Spectroelectrochemistry)研究领域取得重要进展。相关成果以High Throughput Mapping of Single Molecules’Redox Potentials on Electrode为题发表在国际著名期刊美国化学会出版的Analytical Chemistry上。该刊是分析化学专业领域的顶级期刊,读者受众多,影响广泛(Top1区)。该项研究是两位合作者继作为最早发展单通量单分子荧光光谱电化学的研究者之一十年后,又明确提出高通量单分子荧光光谱电化学的理论构想并取得实验验证的奠基性原创性论文。该项研究得到国家自然科学基金委地区基金项目、广西自然科学基金委重点项目、广西外国高端人才项目和ob欧宝体育娱乐科研启动资金等项目的资助。ob欧宝体育娱乐为该项工作第一完成单位,雷呈宏教授为论文第一作者,雷呈宏教授和Dr.Dehong Hu高级研究员为共同通讯作者。

  近年发展的超分辨荧光显微技术,让人们能够更精确地窥探微观世界。这一开创性的技术,可把先前的光学显微成像分辨率提高20倍甚至更高,将显微成像真正带入到“纳米时代”。而超分辨荧光显微镜对单分子荧光光谱研究的重要意义在于,它不再受传统的单分子荧光显微镜只能一个分子一个分子地(不具有同时性)对样品进行观测的限制,而是可以同时观测高通量的数百个单分子,由此导致的大量数据获得的快捷性和数据的统计学意义,都发生了质的飞跃。此外,界面电子转移和氧化还原反应过程在许多化学和生物过程中起着非常重要的作用,而电化学是研究界面电子转移和氧化还原反应过程的钥匙。发展高通量单分子荧光光谱电化学,就是充分利用超分辨荧光显微镜的高通量单分子荧光动力学监测能力,结合传统的电化学对分子氧化和还原电位的精准控制,对电极界面发生的高通量的单分子氧化还原事件进行全局性的监测和分析。雷呈宏教授课题组的研究工作同时发展了相应的数据处理方法,通过使用平时仅用于物理信号处理的互相关函数法,从含有荧光发生与淬灭随机成分的单分子荧光强度-时间轨迹中提取电化学扫描驱动的真实氧化还原事件,从而获得了高通量的单个氧化还原分子精确的氧化和还原动力学数据,为全面精确地测量生物和化学界面的氧化还原状态分布、为深入研究界面电子转移过程动力学和氧化还原反应机制开辟了新途径。

  论文链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.1c00984

超分辨荧光显微镜与电化学循环伏安结合示意图和超分辨荧光显微镜与电化学工作池耦合装置图

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