Des chercheurs de l'Université de Göttingen ont développé une nouvelle méthode qui tire parti des propriétés inhabituelles du graphène pour interagir électromagnétiquement avec des molécules fluorescentes (émettrices de lumière). Cette méthode permet aux scientifiques de mesurer optiquement des distances extrêmement petites, de l'ordre de 1 ångström (un dix-milliardième de mètre) avec une précision et une reproductibilité élevées pour la première fois. Cela a permis aux chercheurs de mesurer optiquement l'épaisseur des bicouches lipidiques, la substance qui fait les membranes de toutes les cellules vivantes. Les résultats ont été publiés dans Photonique de la nature .

Des chercheurs de l'Université de Göttingen dirigés par le professeur Enderlein ont utilisé une seule feuille de graphène, juste un atome d'épaisseur (0,34 nm), pour moduler l'émission de molécules électroluminescentes (fluorescentes) lorsqu'elles s'approchent de la feuille de graphène. L'excellente transparence optique du graphène et sa capacité à moduler dans l'espace l'émission des molécules en ont fait un outil extrêmement sensible pour mesurer la distance des molécules individuelles de la feuille de graphène. La précision de cette méthode est si bonne que même les moindres changements de distance d'environ 1 Angström peuvent être résolus. Les scientifiques ont pu le montrer en déposant des molécules uniques au-dessus d'une couche de graphène. Ils pourraient alors déterminer leur distance en surveillant et en évaluant leur émission lumineuse. Cette modulation induite par le graphène de l'émission de lumière moléculaire fournit une « règle » extrêmement sensible et précise pour déterminer les positions des molécules individuelles dans l'espace. Ils ont utilisé cette méthode pour mesurer l'épaisseur de bicouches lipidiques uniques qui sont constituées de deux couches de molécules de chaîne d'acides gras et ont une épaisseur totale de quelques nanomètres seulement.

"Notre méthode a un énorme potentiel pour la microscopie à super-résolution car elle nous permet de localiser des molécules uniques avec une résolution nanométrique non seulement latéralement (comme avec les méthodes précédentes) mais aussi avec une précision similaire le long de la troisième direction, qui permet une véritable imagerie optique tridimensionnelle à l'échelle de longueur des macromolécules, " dit Arindam Ghosh, le premier auteur de l'article.

« Ce sera un outil puissant avec de nombreuses applications pour résoudre les distances avec une précision inférieure au nanomètre dans des molécules individuelles, complexes moléculaires, ou de petits organites cellulaires, " ajoute le professeur Jörg Enderlein, l'auteur correspondant de la publication et le directeur du Troisième Institut de Physique (Biophysique) où le travail a eu lieu.