红外近场光学显微镜已被用于观察单个蛋白质的“分子指纹”。
红外振动光谱，通常被称为“分子指纹图谱”，广泛用于各种材料的结构和化学分析。近年来纳米技术的快速发展导致对超高灵敏度和超分辨率红外成像的需求不断增加。然而，传统的红外光谱在灵敏度和空间分辨率方面存在局限性。例如，即使是最好的红外显微镜，也需要在几十微米的体积内有超过一百万种蛋白质才能获得红外振动光谱，因此不可能只测量单个蛋白质。
由分子科学研究所的Jun Nishida和Takashi Kumagai领导的跨学科研究小组使用红外近场光学显微镜成功观察了单个蛋白质的红外振动光谱。这种方法利用限制在纳米尺度的光，可以对极小的样品进行详细分析，这对于传统的红外光谱学来说是具有挑战性的。
在他们的研究中，研究团队在金基底上分离出一种蛋白质，即一种称为F 1-ATPase的蛋白质复合物的亚基，并在周围环境中进行了近场红外光谱测量。他们成功地获得了单个蛋白质的红外振动光谱，代表了一项重大进展，可能导致表征单个蛋白质的局部结构组织。这些信息对于理解蛋白质复合物和膜蛋白的复杂功能尤为重要，可以更深入地了解它们的机制和相互作用。此外，他们还开发了一种新的理论框架，描述了红外近场和蛋白质之间的纳米级相互作用。基于该理论，该团队能够定量再现他们观察到的实验振动光谱。这些结果对于生物分子以及各种纳米材料的化学分析将是无价的，为纳米级红外光谱的一系列应用铺平了道路。
