以精准度照亮蛋白质动力学相干激光器赋能开创性单分子光谱研究

图1. Hübner教授解释了他的装置，包括配备Coherent Sapphire激光器的共聚焦激光扫描显微镜。

客户背景与挑战

在采用Coherent的Sapphire激光解决方案之前，Hübner教授的研究团队面临一个重大技术挑战：寻找一种具有极低噪声、出色功率稳定性和精确指向性能的激光源。他们的实验需要在从纳秒到秒的时间尺度上对光子发射波动进行长期测量。长期光束指向稳定性至关重要，以保持可靠的准直和可重复性，这是将多个激光波长耦合到单模光纤中用于共聚焦显微镜荧光激发所必需的。

Hübner教授研究的核心是单分子光谱学，这是一种观察和测量单个蛋白质分子动力学的强大方法。通过用不同的荧光染料标记蛋白质，每种染料由特定的激光波长激发，团队可以实时跟踪蛋白质构象变化。这种精度要求激光波长精确匹配荧光染料的吸收线，同时具备高光束质量和卓越的功率稳定性，这是许多竞争激光系统无法完全满足的要求。

解决方案：Coherent Sapphire激光器

经过广泛评估，Hübner教授选择了Coherent Sapphire激光器，它提供了波长灵活性、低噪声和卓越光束质量的无可匹敌的组合。基于光泵浦半导体激光器(OPSL)技术，Coherent的Sapphire激光系列提供了广泛的可见光波长组合，可以完美匹配荧光染料的吸收峰。激光器的TEM₀₀单模光束质量确保了共聚焦显微镜的紧密聚焦，而集成的输出功率控制环路则提供了卓越的长期功率稳定性和固有的低噪声。

实施过程毫不费力。尽管研究装置复杂，但紧凑的Sapphire激光头(占地面积不超过智能手机大小)使得即使在空间受限的光学平台上也能无缝集成。通过提供的头缆连接以及模拟或USB接口控制，安装过程快速直观。

“Sapphire激光器的实施非常容易。其紧凑的设计和出色的稳定性使我们几乎毫不费力地将其集成到现有装置中。”——Hübner教授

图2. 符合CDRH标准的Sapphire激光器模型，发射波长为488 nm。

图3. 使用488 nm Sapphire激光器在77 K下进行的单分子FRET(Förster共振能量转移)测量

(来源：Hirschfeld, Paulsen & Hübner, The spectroscopic ruler revisited at 77 K, Phys. Chem. Chem. Phys. (2013). https://doi.org/10.1039/c3cp51106e)

成果与益处

自采用Coherent Sapphire激光器以来，Hübner教授的实验室实现了高度稳定且免维护的运行，使研究人员能够专注于推进科学发现，而非处理仪器故障。

主要优势包括：

●操作便捷且维护需求低，可提高设备运行时间和生产效率。

●噪音极低，确保为精确的分子测量提供洁净可靠的荧光激发。

●灵活的波长选择，完美契合实验需求。

“Sapphire激光器提供了我们所需的一切——稳定性、低噪声和可靠性。它们使我们能够完全专注于研究，而不必担心激光器问题。”——Hübner教授

未来展望

Hübner教授将继续依赖Coherent Sapphire激光器作为其分子生物物理持续研究的基石。其性能、可靠性和易用性的结合，已促使他向该领域的其他研究人员推荐这些激光器。