厦门大学最新Nature子刊文章

　　

生物通报道：来自厦门大学的研究人员发表了题为“Revealing the molecular structure of single-molecule junctions in different conductance states by fishing-mode tip-enhanced Raman spectroscopy”的文章，解析单分子研究的最新进展，单分子结构分析是一种重要的结构生物学新技术，这项研究建立了针尖增强拉曼光谱技术(Fishing-mode Tip-enhanced Raman Spectroscopy，FM-TERS)，有助于单分子结构分析。这一研究成果公布在《Nature Communications》上。

文章的通讯作者是厦门大学化学化工学院任斌教授，第一作者是刘郑博士。Nature Communications是Nature出版集团在2010年推出了一份全新的网刊，这一刊物主要定位于出版自然科学各领域具重要突破的高质量研究成果，其学术内容包括生物、化学和物理学等，除此之外还包括Nature系列期刊所不能涵盖的一些学科的成果，比如发育生物学，植物学，微生物学，生态和进化生物学等等方面。

2010年《Nature Methods》最值得关注技术中就包含有单分子结构分析，由于进行高分辨率，三维蛋白晶体结构分析是一项繁琐的实验研究，需要经过蛋白重表达，纯化和结晶等步骤，许多有趣的生物结构，比如大型复合物和膜蛋白的相关蛋白处理步骤都很麻烦，而且从这些结晶学研究中也不能得到对于了解这些蛋白功能十分关键的蛋白动力学信息。因此科学家们开始转向另外的方向，比如单分子结构分析。

拉曼光谱可以提供分子的指纹信息，可以在常规大气和含水的条件下实时原位地研究体系，也因此在化学、物理、材料和生物等领域得到广泛应用。而近年来新出现的针尖增强拉曼光谱（TERS）技术可以使得拉曼信号得到巨大的增强，甚至高达单分子的检测灵敏度，因此被应用于生物样品、染料分子和纳米材料等方面。

据报道，在这篇文章中，研究人员建立了一套可于大气环境下同时获得单分子结的电学信息和拉曼光谱信息的钓鱼式的针尖增强拉曼光谱技术(Fishing-mode Tip-enhanced Raman Spectroscopy，FM-TERS)。通过FM-TERS，他们高效地构建了金属-分子-金属结，并测量了分子结的电学性质，同时利用TERS技术的高空间分辨和高灵敏度的优势，获得了单个分子结通断状态下的结构变化的信息。由于FM-TERS可以简单高效地在单分子水平上同时获得分子结的电学和谱学信息，将有助于深入理解电子在分子内部的传递过程。

任斌教授课题组于2005 年研制出国内首台针尖增强拉曼光谱(TERS)仪器，并致力于将该技术与其它表征方法相结合，提高TERS 仪器的灵敏度、稳定性以及多功能性，目前该课题组正在利用TERS开展纳米光学、单分子、电化学等不同领域的研究。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Revealing the molecular structure of single-molecule junctions in different conductance states by fishing-mode tip-enhanced Raman spectroscopy

The conductance of single-molecule junctions may be governed by the structure of the molecule in the gap or by the way it bonds with the leads, and the information contained in a Raman spectrum is ideal for examining both. Here we demonstrate that molecule-to-surface bonding may be characterized during electron transport by 'fishing-mode' tip-enhanced Raman spectroscopy (FM-TERS). This technique allows mutually verifiable single-molecule conductance and Raman signals with single-molecule contributions to be acquired simultaneously at room temperature. Density functional theory calculations reveal that the most significant spectral change seen for a gold-4,4′-bipyridine-gold junction results from the deformation of the pyridine ring in contact with the drain electrode at high voltage, and these calculations suggest that a stronger bonding interaction between the molecule and the drain may account for the nonlinear dependence of conductance on bias voltage. FM-TERS will lead to a better understanding of electron-transport processes in molecular junctions.

作者简介：

任斌

学习/工作经历：

1970年3月出生。
1992年毕业于厦门大学化学系（本科），
1998年毕业于厦门大学化学系物理化学专业（博士）。
1998年留校任教，历任助理研究员（1998），副研究员（2000），教授（2004-）。
1997-1998年以访问学者的身份在纽约市立大学开展科研合作。2002-2003年获得德国洪堡奖学金，以洪堡学者的身份在Fritz-Haber 研究所物理化学部开展针尖增强拉曼光谱方面的工作。
2004年遴选为博士生导师和固体表面物理化学国家重点实验室固定研究人员。
现任化学系副主任

主要研究方向/成果：

表面增强拉曼光谱、针尖增强拉曼光谱、光谱电化学、纳米电化学以及表面等离子体光学等。现任中国物理学会光散射专业委员会副主任，《光散射学报》编委。

作为课题负责人承担科技部重大基础研究专项课题、国家基金委科学仪器专项和多项面上项目。已在SCI刊物上发表100余篇论文，论文被他引900多次。曾获中国化学会青年化学奖（2004），首届中国电化学青年奖（2007），教育部新世纪优秀人才（2005），霍英东青年教师基金（2006），和国家杰出青年科学基金（2008）。获教育部2001年“中国高校自然科学奖”一等奖（第二完成人）。