单分子荧光成像已成为必不可少的工具，它可用于几乎所有研究领域，从基础物理学到生命科学。其中最重要的应用是单分子定位技术的超分辨显微成像（SMLM）（例如，光活化定位显微镜（PALM），随机光学重构显微镜（STORM），荧光PALM（fPALM），直接STORM（dSTORM）和点积累在纳米尺度的地形成像技术（PAINT），这是因为单个分子成像的中心位置可以被精确的确定。然而，SMLM面临的一个重大挑战就是实现沿第三方向的超分辨率。最近研究报道，金属诱导能量转移（MIET）可以轴向定位荧光发射器，这是利用金属薄膜中荧光团的激发将能量转移到等离子体中。在这里，用石墨烯作为“金属”层，可以提高MIET接近十倍的定位精度，该工作通过轴向定位单个发射源和通过测量单个脂质双层的厚度（该脂质双层由两层脂肪酸链分子构成，总厚度仅为几纳米）来证明这一点。

Figure 1. 石墨烯基MIET。（a）gMIET实验的示意图，（b）相对荧光寿命τ/τ₀作为距离z₀的函数。


Figure 2. 石墨烯基MIET轴向定位单个分子相关的一系列表征。（a）荧光衰减曲线，（b）寿命分布曲线，（c）测量的散焦宽域图像，（d）分子取向分布的柱状图，（e）计算的gMIET校正曲线，（f）距离分布（参照图b和图e获得）。


Figure 3. 石墨烯基MIET测量SLBs的厚度。（a）双层实验的MIET曲线，（b）线性偏振激发下的GUV图像，（c）DLPC的寿命分布，（d）距离分布（对应于图c），（e，f）DOPC的寿命分布及距离分布。
      该研究团队使用一片只有一个原子厚度（0.34 nm)的石墨烯，用于调制荧光分子接近石墨烯片时的发射。石墨烯优异的光学透明性及其通过空间调制分子发射的能力使其成为测量石墨烯片中单分子距离极其灵敏的工具。这种方法的准确性很高，即使是最微小的距离变化大约1埃也可以解决。该超分辨率显微镜方法具有巨大的应用潜力，因为它不仅可以横向定位纳米分辨率的单分子，而且沿第三方向具有相似的精度，这使得大分子长尺度三维光学成像成为可能。这一个功能强大的工具可用于解决单个分子、分子复合物或小细胞细胞器中亚纳米级精度的距离问题。
      该研究工作由哥廷根大学的Jörg Enderlein研究团队于2019年发表在Nature Photonics顶级期刊上。原文：Graphene-based metal-induced energy transfer for sub-nanometre optical localization（DOI: 10.1038/s41566-019-0510-7）