Illuminating single molecules in condensed matter

Science

Volumn 283, Issue 5408, 1999, Pages 1670-1676

  Moerner, W E ^a   Orrit, Michel ^b  

^a STANFORD UNIVERSITY   (United States)

^b UMR 5798   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

SOLVENT;

BIOPHYSICS; CRYOBIOLOGY; ENERGY TRANSFER; FLUORESCENCE; MOLECULE; POLARIZATION MICROSCOPY; PRIORITY JOURNAL; QUANTUM CHEMISTRY; RAMAN SPECTROMETRY; REVIEW; SCANNING TUNNELING MICROSCOPY; SIGNAL NOISE RATIO; SOLID STATE;

CHEMISTRY, PHYSICAL; DNA; FLUORESCENCE; HETEROCYCLIC COMPOUNDS; LIGHT; MICROSCOPY; ORGANIC CHEMICALS; PROTEINS; SPECTROMETRY, FLUORESCENCE; TEMPERATURE;

EID: 0033548657     PISSN: 00368075     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1126/science.283.5408.1670     Document Type: Review

References (93)

1. R. P. Feynman, in Miniaturization, H. D. Gilbert, Ed. (Reinhold, New York, 1961).
2. G. Binnig and H. Rohrer, Rev. Mod. Phys. 59, 615 (1987).
3. G. Binnig, C. F. Quate, C. Gerber, Phys. Rev. Lett. 56, 930 (1986); D. Sarid, Scanning Force Microscopy (Oxford Univ. Press, New York, 1994).
4. G. Binnig, C. F. Quate, C. Gerber, Phys. Rev. Lett. 56, 930 (1986); D. Sarid, Scanning Force Microscopy (Oxford Univ. Press, New York, 1994).
5. W. M. Itano, J. C. Bergquist, D. J. Wineland, Science 237, 612 (1987); F. Diedrich, J. Krause, G. Rempe, M. O. Scully, H. Walther, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1314 (1988); H. Dehmelt, W. Paul, N. F. Ramsey, Rev. Mod. Phys. 62, 525 (1990).
6. W. M. Itano, J. C. Bergquist, D. J. Wineland, Science 237, 612 (1987); F. Diedrich, J. Krause, G. Rempe, M. O. Scully, H. Walther, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1314 (1988); H. Dehmelt, W. Paul, N. F. Ramsey, Rev. Mod. Phys. 62, 525 (1990).
7. W. M. Itano, J. C. Bergquist, D. J. Wineland, Science 237, 612 (1987); F. Diedrich, J. Krause, G. Rempe, M. O. Scully, H. Walther, IEEE J. Quantum Electron. 24, 1314 (1988); H. Dehmelt, W. Paul, N. F. Ramsey, Rev. Mod. Phys. 62, 525 (1990).
8. T. Basché, S. Kummer, C. Bräuchle, Nature 373, 132 (1995).
9. W. E. Moerner and T. Basché, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 32, 457 (1993); W. E. Moerner, Science 265, 46 (1994); Acc. Chem. Res. 29, 563 (1996).
10. W. E. Moerner and T. Basché, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 32, 457 (1993); W. E. Moerner, Science 265, 46 (1994); Acc. Chem. Res. 29, 563 (1996).
11. W. E. Moerner and T. Basché, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 32, 457 (1993); W. E. Moerner, Science 265, 46 (1994); Acc. Chem. Res. 29, 563 (1996).
12. M. Orrit, J. Bernard, R. Brown, B. Lounis, in Progress in Optics, E. Wolf, Ed. (Elsevier, Amsterdam, 1996), vol. 35, pp. 61-144.
13. T. Plakhotnik, E. A. Donley, U. P. Wild, Annu. Rev. Phys. Chem. 48, 181 (1997).
14. T. Basché, W. E. Moerner, M. Orrit, U. P. Wild, Eds., Single Molecule Optical Detection, Imaging, and Spectroscopy (Verlag-Chemie, Weinheim, Germany, 1997).
15. S. Nie and R. N. Zare, Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 26, 567 (1997).
16. X. S. Xie and J. K. Trautman, Annu. Rev. Phys. Chem. 49, 441 (1998).
17. W. E. Moerner and L. Kador, Phys. Rev. Lett. 62, 2535 (1989).
18. M. Orrit and J. Bernard, ibid. 65, 2716 (1990).
19. R. Y. Tsien and A. Waggoner, in Handbook of Biological Confocal Microscopy, J. B. Pawley, Ed. (Plenum, New York, ed. 2, 1995), pp. 267-279.
20. A. Gruber et al., Science 276, 2012 (1997).
21. D. Gammon et al., ibid. 277, 85 (1997); S. A. Empedocles, M. G. Bawendi, ibid. 278, 2114 (1997).
22. D. Gammon et al., ibid. 277, 85 (1997); S. A. Empedocles, M. G. Bawendi, ibid. 278, 2114 (1997).
23. M. J. Bruchez, M. Moronne, P. Gin, S. Weiss, A. P. Alivisatos, ibid. 281, 2013 (1998); W. C. W. Chan and S. Nie, ibid., p. 2016.
24. M. J. Bruchez, M. Moronne, P. Gin, S. Weiss, A. P. Alivisatos, ibid. 281, 2013 (1998); W. C. W. Chan and S. Nie, ibid., p. 2016.
25. K. K. Rebane, Chem. Phys. 189, 139 (1994); W. E. Moerner, R. M. Dickson, D. J. Norris, Adv. At. Mol. Opt. Phys. 38, 193 (1997).
26. K. K. Rebane, Chem. Phys. 189, 139 (1994); W. E. Moerner, R. M. Dickson, D. J. Norris, Adv. At. Mol. Opt. Phys. 38, 193 (1997).
27. E. Betzig and R. J. Chichester, Science 262, 1422 (1993).
28. T. Funatsu, Y. Harada, M. Tokunaga, K. Saito, T. Yanagida, Nature 374, 555 (1995).
29. R. M. Dickson, D. J. Norris, Y.-L. Tzeng, W. E. Moerner, Science 274, 966 (1996).
30. S. Nie, D. T. Chiu, R. N. Zare, ibid. 266, 1018 (1994).
31. F. Güttler, T. Irngartinger, T. Plakhotnik, A. Renn, U. P. Wild, Chem. Phys. Lett. 217, 393 (1994).
32. E. B. Shera, N. K. Seitzinger, L M. Davis, R. A. Keller, S. A. Soper, ibid. 174, 553 (1990).
33. U. Mets and R. Rigler, J. Fluorescence 4, 259 (1994).
34. J. K. Trautman, J. J. Macklin, L. E. Brus, E. Betzig, Nature 369, 40 (1994).
35. W. E. Moerner and W. P. Ambrose, Phys. Rev. Lett. 66, 1376 (1991).
36. P. Tchénio, A. B. Myers, W. E. Moerner, Chem. Phys. Lett. 213, 325 (1993).
37. W. P. Ambrose, T. Basché, W. E. Moerner, J. Chem. Phys. 95, 7150 (1991).
38. J. Bernard, L. Fleury, H. Talon, M. Orrit, ibid. 98, 850 (1993).
39. J. Köhler et al., Nature 363, 242 (1993); J. Wrachtrup, C. von Borczyskowski, J. Bernard, M. Orrit, R. Brown, ibid., p. 244.
40. J. Köhler et al., Nature 363, 242 (1993); J. Wrachtrup, C. von Borczyskowski, J. Bernard, M. Orrit, R. Brown, ibid., p. 244.
41. A. C. J. Brouwer, E. J. J. Groenen, J. Schmidt, Phys. Rev. Lett. 80, 3944 (1998).
42. J. Wrachtrup, A. Gruber, L. Fleury, C. von Borczyskowski, Chem. Phys. Lett. 267, 179 (1997).
43. U. P. Wild, F. Güttler, M. Pirotta, A. Renn, ibid. 193, 451 (1992); M. Orrit, J. Bernard, A. Zumbusch, R. I. Personov, ibid. 196, 595 (1992).
44. U. P. Wild, F. Güttler, M. Pirotta, A. Renn, ibid. 193, 451 (1992); M. Orrit, J. Bernard, A. Zumbusch, R. I. Personov, ibid. 196, 595 (1992).
45. T. Basché, W. E. Moerner, M. Orrit, H. Talon. Phys. Rev. Lett. 69, 1516 (1992).
46. T. Plakhotnik, D. Walser, M. Pirotta, A. Renn, U. P. Wild, Science 271, 1703 (1996).
47. P. Tamarat et al., Phys. Rev. lett. 75, 1514 (1995); C. Brunel, B. Lounis, P. Tamarat, M. Orrit, ibid. 81, 2679 (1998).
48. P. Tamarat et al., Phys. Rev. lett. 75, 1514 (1995); C. Brunel, B. Lounis, P. Tamarat, M. Orrit, ibid. 81, 2679 (1998).
49. W. P. Ambrose and W. E. Moerner, Nature 349, 225 (1991).
50. P. D. Reilly and J. L. Skinner, J. Chem. Phys. 102, 1540 (1995).
51. W. A. Phillips, Ed., Amorphous Solids: Low-Temperature Properties (Springer, Berlin, 1981).
52. A. Zumbusch, L. Fleury, R. Brown, J. Bernard, M. Orrit, Phys. Rev. Lett. 70, 3584 (1993).
53. B. Kozankiewicz, J. Bernard, M. Orrit, J. Chem. Phys. 101, 9377 (1994).
54. E. Geva and J. L. Skinner, J. Phys. Chem. B 101, 8920 (1997).
55. R. A. Keller et al., Appl. Spectrosc. 50, 12A (1996).
56. X. S. Xie and R. C. Dunn, Science 265, 361 (1994).
57. W. P. Ambrose, P. M. Goodwin, J. C. Martin, R. A. Keller, ibid., p. 364.
58. X. S. Xie, Acc. Chem. Res. 29, 598 (1996).
59. J. K. Trautman and J. J. Macklin, Chem. Phys. 205, 221 (1996); R. X. Bian, R. C. Dunn, X. S. Xie, P. T. Leung, Phys. Rev. Lett 75, 4772 (1995).
60. J. K. Trautman and J. J. Macklin, Chem. Phys. 205, 221 (1996); R. X. Bian, R. C. Dunn, X. S. Xie, P. T. Leung, Phys. Rev. Lett 75, 4772 (1995).
61. M. Eigen and R. Rigler, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91, 5740 (1994).
62. J. J. Macklin, J. K. Trautman, T. D. Harris, L. E. Brus, Science 272, 255 (1996).
63. M. D. Barnes, W. B. Whitten, J. M. Ramsey, Anal. Chem. 67, A418 (1995).
64. R. D. Vale, et al., Nature 380, 451 (1996).
65. A. D. Mehta, M. Reif, J. A. Spudich, D. A. Smith, R. M. Simmons, Science 283, 1689 (1999).
66. H. Noji, R. Yasuda, M. Yoshida, K. J. Kinosita, Nature 386, 299 (1997).
67. T. Schmidt, G. J. Schutz, W. Baumgartner, H. J. Gruber, H. Schindler, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 93, 2926 (1996).
68. T. Ha, T. Enderle, D. S. Chemla, P. R. Selvin, S. Weiss, Phys. Rev. Lett. 77, 3979 (1996); T. Ha, J. Glass, T. Enderle, D. S. Chemla, S. Weiss, ibid. 80, 2093 (1998).
69. T. Ha, T. Enderle, D. S. Chemla, P. R. Selvin, S. Weiss, Phys. Rev. Lett. 77, 3979 (1996); T. Ha, J. Glass, T. Enderle, D. S. Chemla, S. Weiss, ibid. 80, 2093 (1998).
70. L Stryer, Annu. Rev. Biochem. 47, 819 (1978); B. W. Van der Meer, C. Coker III, S.-Y. Chen, Resonance Energy Transfer: Theory and Data (VCH, New York, 1994).
71. L Stryer, Annu. Rev. Biochem. 47, 819 (1978); B. W. Van der Meer, C. Coker III, S.-Y. Chen, Resonance Energy Transfer: Theory and Data (VCH, New York, 1994).
72. S. Weiss, Science 283, 1676 (1999).
73. L. Edman, U. Mets, R. Riger, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 93, 6710 (1996).
74. C. Eggeling, J. R. Fries, L. Brand, R. Gunther, C. A. M. Seidel. ibid. 95, 1556 (1998).
75. Y. Jia et al., ibid. 94, 7932 (1997).
76. M. A. Bopp, Y. Jia, L. Li, R. J. Cogdell, R. M. Hochstrasser, ibid., p. 10630.
77. D. A. VanDen Bout et al., Science 277, 1074 (1997).
78. E. L. Elson and D. Magde, Biopolymers 13, 1 (1974); D. L. Magde, E. L. Elson, W. W. Webb, ibid. 13, 29 (1974); R. Rigler, J. Biotechnol. 41, 177 (1995).
79. E. L. Elson and D. Magde, Biopolymers 13, 1 (1974); D. L. Magde, E. L. Elson, W. W. Webb, ibid. 13, 29 (1974); R. Rigler, J. Biotechnol. 41, 177 (1995).
80. E. L. Elson and D. Magde, Biopolymers 13, 1 (1974); D. L. Magde, E. L. Elson, W. W. Webb, ibid. 13, 29 (1974); R. Rigler, J. Biotechnol. 41, 177 (1995).
81. R. Y. Tsien, Annu. Rev. Biochem. 67, 509 (1998).
82. M. Ormo et al., Science 273, 1392 (1996); J. Llopis, J. M. McCaffery, A. Miyawaki, M. G. Farquhar, R. Y. Tsien, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 6803 (1998).
83. M. Ormo et al., Science 273, 1392 (1996); J. Llopis, J. M. McCaffery, A. Miyawaki, M. G. Farquhar, R. Y. Tsien, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 6803 (1998).
84. D. W. Pierce, N. Hom-Booher, R. D. Vale, Nature 388, 338 (1997).
85. R. M. Dickson, A. B. Cubitt, R. Y. Tsien, W. E. Moerner, ibid., p. 355.
86. W. E. Moerner, E. J. P. Peterman, S. Brasselet, S. Kummer, R. M. Dickson, Bioimaging, in press.
87. U. Haupts, S. Maiti, P. Schwille, W. W. Webb, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 13573 (1998).
88. W. E. Moerner, Science 277, 1059 (1997).
89. H. P. Lu and X. S. Xie, Nature 385, 143 (1997).
90. S. Wennmalm, L. Edman, R. Rigler, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 10641 (1997).
91. H. P. Lu, L. Xun, X. S. Xie, Science 282, 1877 (1998).
92. P. M. Goodwin et al., Nucleosides Nucleotides 16, 543 (1997).
93. W.E.M. was supported in part by NSF grant DMR-9612252. We thank S. Brasselet for providing data for Fig. 7 and R. Y. Tsien for the gift of the GFP mutant.