In order to better understand fundamental processes in life science at the molecular level, the precise observation of single molecule dynamics is of utmost interest. However, current techniques based on fluorescence measurements in aqueous solutions are
为了在分子水平上更好地理解生命科学的基本过程，对单分子动力学的精确观测至关重要。然而，目前基于水溶液中荧光测量的技术无法以足够的时间分辨率跟踪分子结构的变化
马克斯·普朗克光科学研究所（MPL）的物理学家现在已经成功地进一步开发了量子光学中已知的光子结构&mdash；平面光学天线&mdash；用于水性介质中以监测动态过程。这使得能够以最高的时间分辨率观察单个生物分子的构象变化
为了实现这一分辨率，所谓的“光流体天线”以大约85%的效率收集单个荧光分子发射的光子。凭借如此高的效率，研究人员能够实现微秒范围内的时间分辨率。该设备可以很容易地集成到许多现有的显微镜设置中，并添加了另一种工具，在实验室中提供高时间分辨率
以单分子分辨率研究液体环境中生物分子的复杂内部动力学是生命科学的一大兴趣
荧光测量目前是破译快速和慢速动态过程的基石技术。在这里，生物分子的特殊部分用荧光染料分子标记。当用激光激发时，通过测量发射的光子来检测它们相对于彼此的位置变化。然而，收集方法限制了每个时间间隔可以记录的荧光光子的数量，从而限制了时间分辨率
在这项发表在《自然通讯》上的研究中，Stephan Gö教授领导的团队；tzinger和Vahid Sandoghdar教授展示了一种全新的、高效的测量方法，该方法基于固态量子光学中已知的结构
物理学家大约在10年前提出了平面光学天线的概念，与传统的光学天线相比，平面天线可以在没有金属纳米结构的情况下实现。通过巧妙的修改，新型光流体天线能够以极高的效率（85%）收集溶液中单个生物分子发射的光子
天线由一个玻璃基板和一层几百纳米厚的水组成，其中含有待检查的生物分子。薄薄的一层水是由位于基底上方几百纳米处的微量移液管形成的。通过施加规定的压力，可以控制移液管中水弯液面的形状
＜p＞水层的轴向边界迫使分子通过激光焦点的中心扩散，从而增加所谓的亮度。天线将分子的荧光信号增加大约五倍。同时，水-空气界面减缓了分子的扩散，而天线几何形状增加了分子返回焦点的概率MPL科学家与Dü大学Claus Seidel教授团队一起演示了光流体天线的性能；塞尔多夫，通过检查特定排列的DNA的一致性变化&mdash；DNA四向连接
接合处的两个支腿标有Fö；rster共振能量转移（FRET）对，其中两个FRET伙伴中的每一个发射的光子数量随着两条腿之间的距离而变化。利用FRET轨迹，研究人员能够证明疑似构象状态不会发生，并为其寿命提供了上限。新的天线可以以几微秒的时间分辨率跟踪DNA四向交叉的动力学
Stephan Gö教授说：“我们的光流体天线工作得很好，这是因为在空间有限的通道中，较慢扩散的分子提高了光子收集效率。”；tzingerVahid Sandoghdar教授补充道：“天线是生命科学研究的强大设备。它不仅易于使用，而且可以很容易地集成到许多现有的显微镜设备中。”