Einzelmolekül-Fluoreszenzmikroskop

• Subject Area: Optics, Quantum Optics and Physics of Atoms, Molecules and Plasmas
• Term: Funded in 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 61539830

Höchstsensitive fluoreszenzmikroskopische Verfahren, die die Auflösungsgrenze konventioneller Verfahren im Fernfeld überwinden, haben in den letzten Jahren nicht zuletzt durch die Entwicklung der STED-Mikroskopie eine enorme Entwicklung genommen. Eine Weiterentwicklung dieser auf reversiblen, sättigbaren, optischen Übergängen beruhenden Verfahren kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass photoschaltbare Moleküle eingesetzt werden, die durch Licht zwischen einem fluoreszenten und einem nicht-fluoreszenten Zustand an- und ausgeschaltet werden können. Das beantragte Gerät ist darauf ausgelegt, diese Mikroskopietechnik zu entwickeln. Die Auflösungserhöhung wird dadurch erreicht, dass ein konfokales Volumen einer Wellenlänge mit einem über einen Phasenmodulator erhaltenen z. B. doughnut-förmigen Fokus einer anderen Wellenlänge überlagert wird. Im äußeren Fokusbereich werden die Moleküle in den Auszustand getrieben, so dass nur Moleküle aus dem Fokuszentrum effizient zum Fluoreszenzlicht beitragen. Der Vorteil, der auf Photoschaltern beruhenden Methode liegt vor allem in den um Größenordnungen niedrigeren Laserintensitäten als auch in der einfacheren technischen Umsetzung, da z. B. auf günstige cw-Laser zurückgegriffen werden kann. Das beantragte Gerät ist optimiert sowohl für die Evaluation geeigneter Schaltermoleküle, die in verschiedenen Kooperationen hergestellt werden, als auch für die direkte Anwendbarkeit für höchstauflösende Mikroskopie. Ein besonderer Gesichtspunkt ist zudem die Einzelmolekülempfindlichkeit des Systems, die einerseits die detaillierte Untersuchung neuer Markermoleküle als auch den direkten Vergleich und Anwendung anderer auf zentroider Lokalisation von einzelnen Photoschaltern beruhender Verfahren ermöglicht. Der Einsatz eines Weißlichtlasers erlaubt schließlich höchste Flexibilität und Synergieeffekte mit z. B. Mehrfarben-Einzelmolekülspektroskopie.

• DFG Programme: Major Research Instrumentation
• Instrumentation Group: 5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)
• Applicant Institution: Ludwig-Maximilians-Universität München
• Leader: Professor Dr. Philip Tinnefeld