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Relocating Single Molecules in Super-Resolved Fluorescence Lifetime Images near a Plasmonic Nanostructure
ACS Photonics ( IF 6.5 ) Pub Date : 2020-01-28 , DOI: 10.1021/acsphotonics.9b01317 Guillaume Blanquer 1 , Bart van Dam 1 , Angelo Gulinatti 2 , Giulia Acconcia 2 , Yannick De Wilde 1 , Ignacio Izeddin 1 , Valentina Krachmalnicoff 1
ACS Photonics ( IF 6.5 ) Pub Date : 2020-01-28 , DOI: 10.1021/acsphotonics.9b01317 Guillaume Blanquer 1 , Bart van Dam 1 , Angelo Gulinatti 2 , Giulia Acconcia 2 , Yannick De Wilde 1 , Ignacio Izeddin 1 , Valentina Krachmalnicoff 1
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Single-molecule localization microscopy is a powerful technique with vast potential to study light–matter interactions at the nanoscale. Nanostructured environments can modify the fluorescence emission of single molecules, and the induced decay-rate modification can be retrieved to map the local density of optical states (LDOS). However, the modification of the emitter’s point spread function (PSF) can lead to its mislocalization, setting a major limitation to the reliability of this approach. In this paper, we address this by simultaneously mapping the position and decay rate of single molecules and by sorting events by their decay rate and PSF size. With the help of numerical simulations, we are able to infer the dipole orientation and to retrieve the real position of mislocalized emitters. We have applied our approach of single-molecule fluorescence lifetime imaging microscopy (smFLIM) to study the LDOS modification of a silver nanowire over a field of view of ∼10 μm2 with a single-molecule localization precision of ∼15 nm. This is possible thanks to the combined use of an EMCCD camera and an array of single-photon avalanche diodes, enabling multiplexed and super-resolved fluorescence lifetime imaging.
中文翻译：
在等离子纳米结构附近的超分辨荧光寿命图像中重定位单个分子。
单分子定位显微镜是一项强大的技术，具有研究纳米级光与物质相互作用的巨大潜力。纳米结构环境可以修饰单个分子的荧光发射，并且可以检索诱导的衰变速率修饰以绘制光学状态（LDOS）的局部密度。但是，修改发射器的点扩散函数（PSF）可能会导致其定位错误，从而严重限制了此方法的可靠性。在本文中，我们通过同时绘制单个分子的位置和衰减速率以及通过事件的衰减速率和PSF大小对事件进行排序来解决此问题。在数值模拟的帮助下，我们能够推断出偶极子的方向，并能够获取失位发射器的真实位置。2的单分子定位精度约为15 nm。这要归功于EMCCD相机和单光子雪崩二极管阵列的组合使用，从而可以进行多重和超分辨荧光寿命成像。
更新日期：2020-01-29
中文翻译：
在等离子纳米结构附近的超分辨荧光寿命图像中重定位单个分子。
单分子定位显微镜是一项强大的技术，具有研究纳米级光与物质相互作用的巨大潜力。纳米结构环境可以修饰单个分子的荧光发射，并且可以检索诱导的衰变速率修饰以绘制光学状态（LDOS）的局部密度。但是，修改发射器的点扩散函数（PSF）可能会导致其定位错误，从而严重限制了此方法的可靠性。在本文中，我们通过同时绘制单个分子的位置和衰减速率以及通过事件的衰减速率和PSF大小对事件进行排序来解决此问题。在数值模拟的帮助下，我们能够推断出偶极子的方向，并能够获取失位发射器的真实位置。2的单分子定位精度约为15 nm。这要归功于EMCCD相机和单光子雪崩二极管阵列的组合使用，从而可以进行多重和超分辨荧光寿命成像。
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