Siamo grati alla scienza nucleare di processo Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) di iniziativa (NPSI)-fondo laboratorio diretto di ricerca e sviluppo (LDRD) per il supporto. Dr. Sayandev Chatterjee fornito le particelle boehmite sintetizzato. Accesso strumentale è stata fornita attraverso una proposta di utente generale W. R. Wiley Ambientale Molecular Sciences Laboratory (EMSL). EMSL è una struttura di uso scientifico nazionale sponsorizzata dall'ufficio di biologico e ambientale ricerca (BER) a PNNL. PNNL è gestito da Battelle per il DOE sotto contratto DE-AC05-76RL01830.

<ol>
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Gli autori non hanno nulla a rivelare.

SEM è una potente tecnica di caratterizzazione delle superfici di materiali organici ed inorganici a livello di nanoscala (nm) con alta risoluzione1. Ad esempio, è ampiamente usato per l'analisi dei campioni solidi e asciutti come materiali geologici a semiconduttore e26 27. Tuttavia, ha limiti nel caratterizzare i campioni liquidi e bagnati a causa dell'incompatibilità di liquido all'interno dell'ambiente altamente aspirato necessaria per microscopia elettronica1. Preparazione del campione SEM spesso richiede di disidratazione o liofilizzazione per un esemplare idratato e specialmente per campioni biologici2. Di conseguenza, risulta difficile per acquisire con precisione le informazioni di campioni naturalmente idratati o liquidi, come loro intrinseche informazioni potrebbero perdersi durante il campione preparazione processo28,29. Questo può includere, ma non è limitato a, attività biologica in cellule, sintesi di nanoparticelle in soluzione, l'aggregazione delle particelle in reazioni complesse di liquide ed elettrochimiche. Anche se l'ESEM può immagine idratati campioni in un ambiente controllato del vapore, la risoluzione delle immagini non potrebbe arrivare più in alto delle immagini di SEM di campioni solidi in modalità vuoto alta30,31,32 , 33. recentemente, campioni bagnati erano coperti da un elettrone film sottile trasparente6 o sigillati da un esemplare capsula30 quando SEM è stato impiegato, e gli elettroni di backscattered sono stati raccolti per immagini utilizzando questo approccio.
SALVI è un'interfaccia versatile microfluidici che ha permesso l'analisi della superficie dei liquidi utilizzando strumenti basati su vuoto come TEM e ToF-SIMS. 11 , 12 , 13 , 14 la nostra tecnica utilizzando SALVI e ottimizzato le condizioni SEM può fornire immagini SE e compositivo EDX. Figura 1a presenta l'immagine di SE di particelle boehmite in DI acqua con una scala di submicron (400 nm) e ad alto ingrandimento di 200.000. L'immagine di SEM Mostra la morfologia e la distribuzione delle particelle boehmite nel liquido, che verifica che le particelle in un liquido possono essere vista e tenute in modo sicuro all'interno della membrana di peccato da tensione superficiale20. Al contrario, figure 1b raffigura le immagini SE dell'acqua DI all'interno del foro a livello di ingrandimento × 100.000. Fornisce una prova diretta che l'acqua può essere presa dalla sua tensione superficiale senza colare fuori. Inoltre, la pressione della camera è stata mantenuta costante a 1,0 × 10-5 Torr durante la misurazione. Figura 1 c presenta un foro in un canale vuoto con 200.000 × ingrandimento; nulla è stato osservato all'interno del foro sotto la stessa corrente e le impostazioni di tensione. La capacità di imaging liquida SE tramite questo approccio fornisce alta risoluzione immagini SE rispetto alla risoluzione di micrometro di backscattered electron immagini acquisite usando il segnalati bagnato SEM tecnica30.
Elemental mapping EDX è condotta usando AlOOH particelle DI acqua e DI acqua solo il canale vuoto, rispettivamente. Le ultime due vengono utilizzati come riferimento a controlli. Come mostrato nella Figura 2a, il picco di alluminio si verifica a circa 1,5 keV con segnale significativo, mentre non vi è alcun picco prominente che appaiono allo stesso energia nell'acqua DI e gli spettri EDX canale vuoto. Il segnale di ossigeno è dominante in AlOOH sia DI acqua, che conferma che questo segnale viene dall'acqua. Questo ulteriore convalida che le particelle sono immerse in acqua durante la formazione immagine. Le cime C e Si figure 2a, 2b e 2C sono dal rivestimento di carbonio sulla finestra di rilevamento e membrana peccato che formano l'area di rilevamento, rispettivamente. Il picco di N è anche dalla membrana peccato. Il confronto EDX indica il rilevamento della composizione in alluminio di AlOOH in acqua, che indica che le particelle boehmite infatti sono osservate.
In precedenti lavori, abbiamo dimostrato la fattibilità di impiegare una cella di microfluidica e alto vuoto SEM immagine e caratterizzare il campione liquido, utilizzo DI acqua e l'immunoglobulina G (IgG) nanoparticelle d'oro12,20. In queste opere precedenti, nanoparticelle di oro erano più piccole di 10 nm. In questo lavoro, mostriamo quel boehmite particelle con dimensioni molto più grandi (&#60; 100 nm) può anche essere studiato attraverso liquido SEM La dimensione del foro è stata calcolata per garantire sufficiente area di imaging ancora abbastanza tensione superficiale per tenere il liquido all'interno. Originariamente, il buco è stato fabbricato utilizzando il fascio di ioni di gallio per rendere aperture circolari di 2 µm di diametro prima del montaggio del dispositivo a invenzione iniziale12,20. In questo aggiornamento, indichiamo che le aperture di rilevazione possono essere fatta dopo che il dispositivo è montato, rendendo l'intero processo molto più semplice. Uno può anche aprire le finestre di rilevamento che serviva in un'analisi e non è limitato da fori effettuati prima di un esperimento. Le finestre di rilevamento di 2 µm diametro sono adatte per tecniche quali ToF-SIMS, ed è anche fattibile in liquido SEM. A causa della capacità di alto ingrandimento di SEM, il nuovo risultato dimostra che l'apertura più piccola (ad es., 1 2 µm) funziona bene in SEM (Figura 1a).
Alcuni dettagli tecnici sono degni di nota al fine di effettuare in situ liquido SEM misure di successo. In primo luogo, il dispositivo deve essere ricoperto di oro o di carbonio al fine di ridurre la carica durante le misurazioni. In secondo luogo, il montaggio del dispositivo è abbastanza critico in questa procedura. Contatto allentato del dispositivo con la fase di montaggio si tradurrà in carica significativa, difficoltà di messa a fuoco e immagini poveri. In terzo luogo, se si vuole analizzare più di un campione utilizzando lo stesso dispositivo, la sequenza di esempio necessita di qualche pensiero. Anche se il dispositivo è monouso, è probabile che un dispositivo può essere utilizzato più di una volta. Ad esempio, si può usare acqua o il solvente per ottenere i dati del campione di controllo seguito dall'analisi di un campione con particelle o altre specie di interesse utilizzando lo stesso solvente. Si raccomanda di introdurre l'introduzione del campione dopo il dispositivo SALVI è protetto e fori di rilevamento sono realizzati utilizzando SEM/FIB. Il FIB è impiegato esclusivamente per la fresatura di fori sulla membrana finestra rilevamento. Se la membrana è preparata da un altro strumento o la membrana è realizzata con fori disponibile dai fornitori, non è necessario utilizzare FIB per fare fori prima l'analisi SEM. Spostando il dispositivo lontano dal palco di campione per introduzione del campione e rimontando esso nuovamente spreca un sacco di tempo, mentre anche aggiungendo il rischio di scarse connessioni tra il dispositivo e la fase del campione e conseguente a una distanza di lavoro differenti. L'operatore di SEM può anche avere riorientare e trovare il canale e micrometro dimensioni tondo rilevamento windows nuovamente.
Con risoluzione di submicron e precise informazioni elementare presentato in questo studio, immaginiamo che l'integrazione della cella microfluidici vuoto-compatibile (cioè, SALVI) con la modalità alta vuoto SEM può essere ampiamente utilizzata nell'identificazione e osservando varie naturalmente idratata campioni, campioni geologici, campioni biologici e nanomateriale sintetizzato nel liquido. Con i miglioramenti tecnologici apportati per laapproccio di SEM liquido sono discussi in precedenza, dimostriamo che una più ampia varietà di particelle di submicron di diverse dimensioni possono essere studiate utilizzando questo nuovo approccio. In definitiva, in situ liquido SEM apre ulteriori opportunità di studiare esemplari in liquido utilizzando alto vuoto SEM

Microscopio elettronico a scansione (SEM) è stato ampiamente applicato per indagare su una serie di esemplari con la produzione di imaging ad alta risoluzione1. La spettroscopia di raggi x dispersiva di energia (EDX) connessa con il SEM consente la determinazione della composizione elementare1. Tradizionalmente, SEM è applicato per l'imaging di campioni solo asciutti e solidi. Negli ultimi 30 anni, SEM ambientale (ESEM) è stato sviluppato per analizzare i campioni idratati parziali in un vapore ambiente2,3,4,5. Tuttavia, ESEM è in grado di immagine i campioni bagnati, completamente fluidi con alta risoluzione desiderata6. Bagnate le cellule SEM sono state sviluppate anche agli esemplari di immagine bagnato utilizzando SEM7,8; Tuttavia, queste cellule sono state sviluppate principalmente per campioni biologici e retrodiffusa formazione immagine dell'elettrone e sono più accessibili per le applicazioni con quei disegni9,10.
Per affrontare le sfide nell'analizzare vari campioni nel loro ambiente nativo di liquido utilizzando SEM, abbiamo inventato un dispositivo microfluidico compatibile vuoto, sistema per l'analisi a liquido vuoto interfaccia (SALVI), per consentire un'alta risoluzione spaziale secondaria analisi elementare e imaging elettronico (SE) di campioni liquidi utilizzando la modalità high vuoto in SEM. Questa tecnica novella include le seguenti caratteristiche uniche: 1) liquido è sondato direttamente in una piccola apertura di 1-2 µm di diametro; 2) liquido si svolge all'interno del foro dalla tensione superficiale; e 3) SALVI è portatile e può essere adattato a più di una piattaforma analitica11,12,13,14,15,16,17 ,18.
SALVI è costituito da una membrana di nitruro (SiN) di 100 nm silicio di spessore e un microchannel ampia 200 µm in blocco di polidimetilsilossano (PDMS). La finestra di membrana peccato viene applicata per sigillare il microchannel. I dettagli di fabbricazione e le considerazioni di progettazione chiave erano dettagliati in precedenti lavori e brevetti11,19,20. Attualmente, un produttore e distributore leader di approvvigionamento dei materiali di consumo per microscopia ha acquistato la licenza per vendere dispositivi SALVI commercialmente per liquido SEM applicazioni21,22.
Le applicazioni di SALVI in strumenti analitici basati su vuoto sono state dimostrate usando una varietà di soluzioni acquose e le miscele complesse di liquide tra cui biofilm, cellule di mammifero, nanoparticelle ed elettrodo materiali12, 14 , 17 , 20 , 23 , 24. Tuttavia, gran parte del lavoro di cui sopra utilizzati spettrometria di massa di ioni secondari di tempo di volo (ToF-SIMS) come lo strumento di analisi della chiave, quindi l'applicazione del liquido SEM con SALVI non è stato esplorato completamente. In questo lavoro, SALVI è stato utilizzato per studiare le più grandi particelle colloidali non sferica in liquido utilizzando liquido SEM imaging e l'analisi elementare EDX. L'esempio è costituito da particelle di AlOOH sintetizzate presso il nostro laboratorio. Particelle di dimensioni submicrometriche boehmite sono conosciute per esistere in scorie altamente radioattive presso il sito di Hanford. Sono lenti a sciogliere e può causare problemi reologici nel trattamento dei rifiuti. Pertanto, è importante avere la capacità di caratterizzare le particelle boehmite in liquido25. Questo approccio tecnico può essere utilizzato per studiare boehmite in varie condizioni fisico-chimiche per migliorare la comprensione di queste particelle e le proprietà reologiche correlate. Queste particelle sono state utilizzate per illustrare passo passo come applicare SALVI per alto vuoto SEM al fine di studiare le particelle sospese in un liquido. Punti chiave tecniche per l'integrazione di SALVI e SEM e acquisizione dati SEM sono evidenziati all'interno della carta.
Il protocollo prevede la dimostrazione dell'analisi campione liquido utilizzando SALVI e liquido SEM imaging, per coloro che sono interessati ad utilizzare questa tecnica novella in diverse applicazioni di liquido SEM in futuro.

<table width="2033">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">Carbon Coater</td>
			<td style="width:311px;">Cressington</td>
			<td style="width:196px;">208 Carbon</td>
			<td style="width:1237px;">It is accompanied with thickness monitor MTM-10.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">SEM</td>
			<td style="width:311px;">FEI</td>
			<td>Quanta 3D FEG</td>
			<td style="width:1237px;">It provides highly resolved scanning electron microscopy and elemental analysis.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">System for Analysis at the Liquid Vacuum Interface (SALVI)</td>
			<td style="width:311px;">Pacific Northwest National Laboratory</td>
			<td>N/A</td>
			<td style="width:1237px;">SALVI is a unique, vacuum compatible microfluidic cell that enables the characterization of the liquid sample using vacuu- based scientific instrument.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">PEEK Union</td>
			<td style="width:311px;">Valco</td>
			<td>ZU1TPK</td>
			<td>The polyether ether ketone union is used for connecting the inlet and outlet of SALVI</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">Syringe</td>
			<td style="width:311px;">BD</td>
			<td>309659</td>
			<td style="width:1237px;">1 mL</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">Pipette</td>
			<td style="width:311px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>21-377-821</td>
			<td style="width:1237px;">Range: 100 to 1,000 mL</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">Pipette Tip 1</td>
			<td style="width:311px;">Neptune</td>
			<td>2112.96.BS</td>
			<td style="width:1237px;">1,000 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">Pipette Tip 2</td>
			<td style="width:311px;">Rainin</td>
			<td>17001865</td>
			<td style="width:1237px;">20 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">Syringe Pump</td>
			<td style="width:311px;">Harvard Apparatus</td>
			<td>70-2213</td>
			<td style="width:1237px;">It is used to inject the liquid sample into the SALVI device.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">pH meter</td>
			<td style="width:311px;">Fisher Scientific/accumet</td>
			<td>13-636-AP72</td>
			<td style="width:1237px;">It is used for measuring the pH of AlOOH in DI water.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">Barnstead Ultrapure Water System, UV/UF</td>
			<td style="width:311px;">Thermo Scientific Barnstead</td>
			<td style="width:196px;">Nanopure diamond D11931</td>
			<td style="width:1237px;">It is used for producing DI water.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">Centrifuge tubes</td>
			<td style="width:311px;">Fisher scientific/Falcon</td>
			<td>15-527-90</td>
			<td style="width:1237px;">15 mL</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">Bransonic ultrasonic cleaner</td>
			<td style="width:311px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>2510</td>
			<td style="width:1237px;">It is used to ultrasonicate the AlOOH liquid sample.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">Balance</td>
			<td style="width:311px;">Mettler Toledo</td>
			<td>11106015</td>
			<td style="width:1237px;">XS64</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="width:289px;height:20px;">AlOOH</td>
			<td style="width:311px;">Pacific Northwest National Laboratory</td>
			<td>N/A</td>
			<td style="width:1237px;">It is synthesized by scientists at Pacific Northwest National Laboratory.</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">xT microscope Control</td>
			<td>FEI</td>
			<td>Quanta 3D FEG</td>
			<td>Default microscope control software of SEM Quanta 3D FEG</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">EDAX Genesis software</td>
			<td style="width:311px;">EDAX</td>
			<td>N/A</td>
			<td style="width:1237px;">The software is used for collecting the EDX elemental information of the samples.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="width:289px;height:21px;">Teflon tubing</td>
			<td>SUPELCO</td>
			<td>58697-U</td>
			<td style="width:1237px;">It is used for introducing the sample into the microchannel and holding adequate volume of liquid.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in situ characterization of boehmite particles in water using liquid sem

In situ un analisi elementale e imaging delle particelle boehmite (AlOOH) in acqua è realizzato utilizzando il sistema per analisi all'interfaccia liquido di vuoto (SALVI) e microscopia elettronica a scansione (SEM). Questo documento descrive il metodo e passi cruciali nell'integrare il vuoto SAVLI compatibile a SEM e ottenere elettroni secondari (SE) immagini di particelle nel liquido in alto vuoto. Spettroscopia di raggi x dispersiva di energia (EDX) viene utilizzata per ottenere analisi elementare delle particelle nel liquido e controllo campioni inclusi acqua deionizzata (DI) solo e anche un canale vuoto. Boehmite sintetizzato (AlOOH) particelle sospese in un liquido sono usate come modello nell'illustrazione liquido SEM. I risultati dimostrano che le particelle possono essere imaged in modalità SE con buona risoluzione (cioè, 400 nm). Lo spettro di AlOOH EDX Mostra segnale significativo dall'alluminio (Al) se confrontato con l'acqua DI ed il controllo di canale vuoto. In situ liquido SEM è una tecnica potente per studiare le particelle nel liquido con molte applicazioni interessanti. Questa procedura mira a fornire il know-how tecnico per condotta liquido SEM imaging e l'analisi EDX utilizzando SALVI e ridurre potenziali problemi quando si utilizza questo approccio.

I risultati rappresentativi vengono presentati per mostrare come le particelle vengono ripresi e analizzati usando in situ liquido imaging SEM accoppiato con EDX. I risultati includono SE immagini e spettri EDX. Le immagini SE sono state ottenute a 100.000 X e 200.000 X ingrandimenti nella Figura 1. Figura 1a raffigura l'immagine SE di AlOOH, Figura 1b DI acqua e Figura 1 c il foro in un canale vuoto. Le immagini sono state ottenute applicando SE con 8 keV tensione accelerare e 0,47 nA corrente del fascio. La risoluzione dello schermo utilizzata è stato 1.024 × 884 con una velocità di scansione di 30 µs. corrispondentemente, la figura 2 Mostra gli spettri EDX rilevati dalle particelle AlOOH in acqua (Figura 2a), DI campione di acqua (Figura 2b) e il foro in un canale vuoto ( Figura 2 c), basato sulla composizione elementale misurata. Gli spettri EDX sono stati ottenuti utilizzando la stessa corrente e la tensione impostazione come che per le immagini di SE. La profondità delle informazioni è dalla regione superficiale sulla superficie del campione a causa della scelta di bassa tensione. I dati grezzi degli spettri elementari sono il file di output as.csv e tracciati utilizzando un software di grafico per la presentazione.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56058/56058fig1.jpg"> 
Figura 1: immagini SE. Queste immagini sono state ottenute applicando SE con 8 keV tensione accelerare e 0,47 nA corrente del fascio. La risoluzione dello schermo utilizzata è stato 1.024 × 884 con una velocità di scansione di 30 µs. (1a) AlOOH a 200, 000 X, (1b) DI acqua a 100, 000 X (1C) e un canale vuoto a 200, 000 X. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56058/56058fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56058/56058fig2.jpg"> 
Figura 2: EDX Spectra. Spettri EDX sono stati acquisiti in modalità SE con 8 kV tensione accelerare e 0,47 nA corrente del fascio. (2a) spettro di AlOOH in acqua. (2b), spettro di acqua campione. (c) spettro del foro in un canale vuoto. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56058/56058fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

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In Situ Characterization of Boehmite Particles in Water Using Liquid SEM

In Situ Caratterizzazione delle particelle Boehmite in acqua usando liquido SEM

Presentiamo una procedura per l'analisi di composizione elementare di boehmite particelle in acqua deionizzata e immagini in tempo reale di in situ liquido scansione microscopia elettronica.

In situ imaging and elemental analysis of boehmite (AlOOH) particles in water is realized using the System for Analysis at the Liquid Vacuum Interface ...

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Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

In Situ Characterization of Boehmite Particles in Water Using Liquid SEM

9.1K Views.  Pacific Northwest National Laboratory. Presentiamo una procedura per l'analisi di composizione elementare di boehmite particelle in acqua deionizzata e immagini in tempo reale di in situ liquido scansione microscopia elettronica.

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Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry (UPLC-HRMS)

Here we present a workflow to analyze the metabolic profiles for biological samples of interest including; cells, serum, or tissue. The sample is first separated into polar and non-polar fractions by a liquid-liquid phase extraction, and partially purified to facilitate downstream analysis. Both aqueous (polar metabolites) and organic (non-polar metabolites) phases of the initial extraction are processed to survey a broad range of metabolites. Metabolites are separated by different liquid chromatography methods based upon their partition properties. In this method, we present microflow ultra-performance (UP)LC methods, but the protocol is scalable to higher flows and lower pressures. Introduction into the mass spectrometer can be through either general or compound optimized source conditions. Detection of a broad range of ions is carried out in full scan mode in both positive and negative mode over a broad m/z range using high resolution on a recently calibrated instrument. Label-free differential analysis is carried out on bioinformatics platforms. Applications of this approach include metabolic pathway screening, biomarker discovery, and drug development.

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry UPLC-HRMS

Untargeted metabolomics provides a hypothesis generating snapshot of a metabolic profile. This protocol will demonstrate the extraction and analysis of metabolites from cells, serum, or tissue. A range of metabolites are surveyed using liquid-liquid phase extraction, microflow ultraperformance liquid chromatography/high-resolution mass spectrometry (UPLC-HRMS) coupled to differential analysis software.

Metabolomica non mirati da fonti biologiche Uso UltraPerformance cromatografia liquida-spettrometria di massa ad alta risoluzione (UPLC-HRMS)

Here we present a workflow to analyze the metabolic profiles for biological samples of interest including; cells, serum, or tissue. The sample is first ...

Ricerca

Chimica

Assessment of Boron Doped Diamond Electrode Quality and Application to In Situ Modification of Local pH by Water Electrolysis

Boron doped diamond (BDD) electrodes have shown considerable promise as an electrode material where many of their reported properties such as extended solvent window, low background currents, corrosion resistance, etc., arise from the catalytically inert nature of the surface. However, if during the growth process, non-diamond-carbon (NDC) becomes incorporated into the electrode matrix, the electrochemical properties will change as the surface becomes more catalytically active. As such it is important that the electrochemist is aware of the quality and resulting key electrochemical properties of the BDD electrode prior to use. This paper describes a series of characterization steps, including Raman microscopy, capacitance, solvent window and redox electrochemistry, to ascertain whether the BDD electrode contains negligible NDC i.e. negligible sp2 carbon. One application is highlighted which takes advantage of the catalytically inert and corrosion resistant nature of an NDC-free surface i.e. stable and quantifiable local proton and hydroxide production due to water electrolysis at a BDD electrode. An approach to measuring the local pH change induced by water electrolysis using iridium oxide coated BDD electrodes is also described in detail.

Assessment of Boron Doped Diamond Electrode Quality and Application to In Situ Modification of Local pH by Water Electrolysis

A protocol is described for the characterization of the key electrochemical parameters of a boron doped diamond (BDD) electrode and subsequent application for in situ pH generation experiments.

Valutazione del Boro Doped Diamante elettrodi Qualità e applicazioni per<em&gt; In Situ</em&gt; Modifica del pH locale da acqua Elettrolisi

Boron doped diamond (BDD) electrodes have shown considerable promise as an electrode material where many of their reported properties such as extended ...

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and engineers. Growth of such anisotropic nanocrystals through a simple chemical method is a challenging task. In this study, we fabricate discotic nanodisks of zirconium phosphate [Zr(HPO4)2&#183;H2O] as a model material using hydrothermal, reflux and microwave-assisted methods. Growth of crystals is controlled by duration time, temperature, and concentration of reacting species. The novelty of the adopted methods is that discotic crystals of size ranging from hundred nanometers to few micrometers can be obtained while keeping the polydispersity well within control. The layered discotic crystals are converted to monolayers by exfoliation with tetra-(n)-butyl ammonium hydroxide [(C4H9)4NOH, TBAOH]. Exfoliated disks show isotropic and nematic liquid crystal phases. Size and polydispersity of disk suspensions is highly important in deciding their phase behavior.

A two dimensional model material of discotic zirconium phosphate was developed. The inorganic crystal with lamellar structure was synthesized by hydrothermal, reflux, and microwave-assisted methods. On exfoliation with organic molecules, layered crystals can be converted to monolayers, and nematic liquid crystal phase was formed at sufficient concentration of monolayers.

Sintesi ed esfoliazione della discotici zirconio Fosfati di ottenere cristalli liquidi colloidale

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

Radiolabeling and Quantification of Cellular Levels of Phosphoinositides by High Performance Liquid Chromatography-coupled Flow Scintillation

Phosphoinositides (PtdInsPs) are essential signaling lipids responsible for recruiting specific effectors and conferring organelles with molecular identity and function. Each of the seven PtdInsPs varies in their distribution and abundance, which are tightly regulated by specific kinases and phosphatases. The abundance of PtdInsPs can change abruptly in response to various signaling events or disturbance of the regulatory machinery. To understand how these events lead to changes in the amount of PtdInsPs and their resulting impact, it is important to quantify PtdInsP levels before and after a signaling event or between control and abnormal conditions. However, due to their low abundance and similarity, quantifying the relative amounts of each PtdInsP can be challenging. This article describes a method for quantifying PtdInsP levels by metabolically labeling cells with 3H-myo-inositol, which is incorporated into PtdInsPs. Phospholipids are then precipitated and deacylated. The resulting soluble 3H-glycero-inositides are further extracted, separated by high-performance liquid chromatography (HPLC), and detected by flow scintillation. The labeling and processing of yeast samples is described in detail, as well as the instrumental setup for the HPLC and flow scintillator. Despite losing structural information regarding acyl chain content, this method is sensitive and can be optimized to concurrently quantify all seven PtdInsPs in cells.

Phosphoinositides are signaling lipids whose relative abundance rapidly changes in response to various stimuli. This article describes a method to measure the abundance of phosphoinositides by metabolically labeling cells with 3H-myo-inositol, followed by extraction and deacylation. Extracted glycero-inositides are then separated by high-performance liquid chromatography and quantified by flow scintillation.

Radiomarcatura e quantificazione dei livelli cellulari di fosfoinositidi da alte prestazioni cromatografia liquida accoppiata flusso scintillazione

Phosphoinositides (PtdInsPs) are essential signaling lipids responsible for recruiting specific effectors and conferring organelles with molecular ...

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

This work demonstrates in situ characterization of protein biomolecules in the aqueous solution using the System for Analysis at the Liquid Vacuum Interface (SALVI) and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). The fibronectin protein film was immobilized on the silicon nitride (SiN) membrane that forms the SALVI detection area. During ToF-SIMS analysis, three modes of analysis were conducted including high spatial resolution mass spectrometry, two-dimensional (2D) imaging, and depth profiling. Mass spectra were acquired in both positive and negative modes. Deionized water was also analyzed as a reference sample. Our results show that the fibronectin film in water has more distinct and stronger water cluster peaks compared to water alone. Characteristic peaks of amino acid fragments are also observable in the hydrated protein ToF-SIMS spectra. These results illustrate that protein molecule adsorption on a surface can be studied dynamically using SALVI and ToF-SIMS in the liquid environment for the first time.

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

This work presents a protocol for liquid handling and sample introduction to a microchannel for in situ time-of-flight secondary ion mass spectrometry analysis of protein biomolecules in an aqueous solution.

In Situ Caratterizzazione di idrate proteine ​​in acqua da Salvi e TOF-SIMS

This work demonstrates in situ characterization of protein biomolecules in the aqueous solution using the System for Analysis at the Liquid Vacuum ...

Sequencing of Plant Wall Heteroxylans Using Enzymic, Chemical (Methylation) and Physical (Mass Spectrometry, Nuclear Magnetic Resonance) Techniques

This protocol describes the specific techniques used for the characterization of reducing end (RE) and internal region glycosyl sequence(s) of heteroxylans. De-starched wheat endosperm cell walls were isolated as an alcohol-insoluble residue (AIR)1 and sequentially extracted with water (W-sol Fr) and 1 M KOH containing 1% NaBH4 (KOH-sol Fr) as described by Ratnayake et al. (2014)2. Two different approaches (see summary in Figure 1) are adopted. In the first, intact W-sol AXs are treated with 2AB to tag the original RE backbone chain sugar residue and then treated with an endoxylanase to generate a mixture of 2AB-labelled RE and internal region reducing oligosaccharides, respectively. In a second approach, the KOH-sol Fr is hydrolyzed with endoxylanase to first generate a mixture of oligosaccharides which are subsequently labelled with 2AB. The enzymically released ((un)tagged) oligosaccharides from both W- and KOH-sol Frs are then methylated and the detailed structural analysis of both the native and methylated oligosaccharides is performed using a combination of MALDI-TOF-MS, RP-HPLC-ESI-QTOF-MS and ESI-MSn. Endoxylanase digested KOH-sol AXs are also characterized by nuclear magnetic resonance (NMR) that also provides information on the anomeric configuration. These techniques can be applied to other classes of polysaccharides using the appropriate endo-hydrolases.

Sequencing of Plant Wall Heteroxylans Using Enzymic, Chemical Methylation and Physical Mass Spectrometry, Nuclear Magnetic Resonance Techniques

This protocol describes the specific techniques used for the structural characterization of reducing end (RE) and internal region glycosyl sequence(s) of heteroxylans by tagging the RE with 2 aminobenzamide prior to enzymatic (endoxylanase) hydrolysis and then analysis of the resultant oligosaccharides using mass spectrometry (MS) and nuclear magnetic resonance (NMR).

Il sequenziamento di Plant parete Heteroxylans Utilizzando enzimatica, chimica (metilazione) e (Spettrometria di Massa, Risonanza Magnetica Nucleare) tecniche fisiche

This protocol describes the specific techniques used for the characterization of reducing end (RE) and internal region glycosyl sequence(s) of ...

In Situ Monitoring of Diffusion of Guest Molecules in Porous Media Using Electron Paramagnetic Resonance Imaging

A method is demonstrated to monitor macroscopic translational diffusion using electron paramagnetic resonance (EPR) imaging. A host-guest system with nitroxide spin probe 3-(2-Iodoacetamido)-2,2,5,5-tetramethyl-1-pyrrolidinyloxy (IPSL) as a guest inside the periodic mesoporous organosilica (PMO) aerogel UKON1-GEL as a host and ethanol as a solvent is used as an example to describe the protocol. Data is shown from a previous publication, where the protocol has been applied to both IPSL and Tris(8-carboxy-2,2,6,6-perdeutero-tetramethyl-benzo[1,2-d:4,5-d&#8242;]bis(1,3)dithiole) methyl (Trityl) as guest molecules and UKON1-GEL and SILICA-GEL as host systems. 
A method is shown to prepare aerogel samples that cannot be synthesized directly in the sample tube for measurement due to a size change during synthesis. The aerogel is attached to sample tubes using heat shrink tubing and a pressure cooker to reach the necessary temperature without evaporating the solvent in the process. The method does not assume a clearly defined initial distribution of guest molecules at the start of the measurement. Instead, it requires a reservoir on top of the aerogel and experimentally determines the influx rate during data analysis.
The diffusion is monitored continually over a period of 20 hr by recording the 1d spin density profile within the sample. The spectrometer settings for the imaging experiment are described quantitatively. Data analysis software is provided to take the resonator sensitivity profile into account and to numerically solve the diffusion equation. The software determines the macroscopic translational diffusion coefficient by least square minimization of the difference between the experiment and the numerical solution of the diffusion equation.

In Situ Monitoring of Diffusion of Guest Molecules in Porous Media Using Electron Paramagnetic Resonance Imaging

A protocol for the in situ monitoring of the diffusion of guest molecules in porous media using electron paramagnetic resonance (EPR) imaging is presented.

In Situ Monitoraggio della diffusione di Guest Molecole in mezzi porosi Utilizzando paramagnetica elettronica Risonanza

A method is demonstrated to monitor macroscopic translational diffusion using electron paramagnetic resonance (EPR) imaging. A host-guest system with ...

In Situ Characterization of Shewanella oneidensis MR1 Biofilms by SALVI and ToF-SIMS

Bacterial biofilms are surface-associated communities that are vastly studied to understand their self-produced extracellular polymeric substances (EPS) and their roles in environmental microbiology. This study outlines a method to cultivate biofilm attachment to the System for Analysis at the Liquid Vacuum Interface (SALVI) and achieve in situ chemical mapping of a living biofilm by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). This is done through the culturing of bacteria both outside and within the SALVI channel with our specialized setup, as well as through optical imaging techniques to detect the biofilm presence and thickness before ToF-SIMS analysis. Our results show the characteristic peaks of the Shewanella biofilm in its natural hydrated state, highlighting upon its localized water cluster environment, as well as EPS fragments, which are drastically different from the same biofilm's dehydrated state. These results demonstrate the breakthrough capability of SALVI that allows for in situ biofilm imaging with a vacuum-based chemical imaging instrument.

In Situ Characterization of Shewanella oneidensis MR1 Biofilms by SALVI and ToF-SIMS

This article presents a method for growing a biofilm for in situ time-of-flight secondary ion mass spectrometry for chemical mapping in its hydrated state, enabled by a microfluidic reactor, System for Analysis at the liquid Vacuum Interface. The Shewanella oneidensis MR-1 with green fluorescence protein was used as a model.

In Situ Caratterizzazione di Shewanella oneidensis MR1 biofilm di SALVI e ToF-SIMS

Bacterial biofilms are surface-associated communities that are vastly studied to understand their self-produced extracellular polymeric substances (EPS) ...

A Convenient Method for Extraction and Analysis with High-Pressure Liquid Chromatography of Catecholamine Neurotransmitters and Their Metabolites

The extraction and analysis of catecholamine neurotransmitters in biological fluids is of great importance in assessing nervous system function and related diseases, but their precise measurement is still a challenge. Many protocols have been described for neurotransmitter measurement by a variety of instruments, including high-pressure liquid chromatography (HPLC). However, there are shortcomings, such as complicated operation or hard-to-detect multiple targets, which cannot be avoided, and presently, the dominant analysis technique is still HPLC coupled with sensitive electrochemical or fluorimetric detection, due to its high sensitivity and good selectivity. Here, a detailed protocol is described for the pretreatment and detection of catecholamines with high pressure liquid chromatography with electrochemical detection (HPLC-ECD) in real urine samples of infants, using electrospun composite nanofibers composed of polymeric crown ether with polystyrene as adsorbent, also known as the packed-fiber solid phase extraction (PFSPE) method. We show how urine samples can be easily precleaned by a nanofiber-packed solid phase column, and how the analytes in the sample can be rapidly enriched, desorbed, and detected on an ECD system. PFSPE greatly simplifies the pretreatment procedures for biological samples, allowing for decreased time, expense, and reduction of the loss of targets. 
Overall, this work illustrates a simple and convenient protocol for solid-phase extraction coupled to an HPLC-ECD system for simultaneous determination of three monoamine neurotransmitters (norepinephrine (NE), epinephrine (E), dopamine (DA)) and two of their metabolites (3-methoxy-4-hydroxyphenylglycol (MHPG) and 3,4-dihydroxy-phenylacetic acid (DOPAC)) in infants' urine. The established protocol was applied to assess the differences of urinary catecholamines and their metabolites between high-risk infants with perinatal brain damage and healthy controls. Comparative analysis revealed a significant difference in urinary MHPG between the two groups, indicating that the catecholamine metabolites may be an important candidate marker for early diagnosis of cases at risk for brain damage in infants.

We present a convenient solid-phase extraction coupled to high-pressure liquid chromatography (HPLC) with electrochemical detection (ECD) for simultaneous determination of three monoamine neurotransmitters and two of their metabolites in infants' urine. We also identify the metabolite MHPG as a potential biomarker for the early diagnosis of brain damage for infants.

Un metodo pratico per estrazione ed analisi con cromatografia liquida dei neurotrasmettitori della catecolamina e loro metaboliti

The extraction and analysis of catecholamine neurotransmitters in biological fluids is of great importance in assessing nervous system function and ...

Using Graphene Liquid Cell Transmission Electron Microscopy to Study in Situ Nanocrystal Etching

Graphene liquid cell electron microscopy provides the ability to observe nanoscale chemical transformations and dynamics as the reactions are occurring in liquid environments. This manuscript describes the process for making graphene liquid cells through the example of graphene liquid cell transmission electron microscopy (TEM) experiments of gold nanocrystal etching. The protocol for making graphene liquid cells involves coating gold, holey-carbon TEM grids with chemical vapor deposition graphene and then using those graphene-coated grids to encapsulate liquid between two graphene surfaces. These pockets of liquid, with the nanomaterial of interest, are imaged in the electron microscope to see the dynamics of the nanoscale process, in this case the oxidative etching of gold nanorods. By controlling the electron beam dose rate, which modulates the etching species in the liquid cell, the underlying mechanisms of how atoms are removed from nanocrystals to form different facets and shapes can be better understood. Graphene liquid cell TEM has the advantages of high spatial resolution, compatibility with traditional TEM holders, and low start-up costs for research groups. Current limitations include delicate sample preparation, lack of flow capability, and reliance on electron beam-generated radiolysis products to induce reactions. With further development and control, graphene liquid cell may become a ubiquitous technique in nanomaterials and biology, and is already being used to study mechanisms governing growth, etching, and self-assembly processes of nanomaterials in liquid on the single particle level.

Using Graphene Liquid Cell Transmission Electron Microscopy to Study in Situ Nanocrystal Etching

Graphene liquid cell electron microscopy can be used to observe nanocrystal dynamics in a liquid environment with greater spatial resolution than other liquid cell electron microscopy techniques. Etching premade nanocrystals and following their shape using graphene liquid cell Transmission Electron Microscopy can yield important mechanistic information about nanoparticle transformations.

Usando la microscopia elettronica di trasmissione di Graphene liquido cellulare per studiare in Situ nanocristallo acquaforte

Graphene liquid cell electron microscopy provides the ability to observe nanoscale chemical transformations and dynamics as the reactions are occurring in ...