その中透過電子顕微鏡におけるグラフェン支持マイクロウェル液体細胞の調製

液体セル電子顕微鏡は、C2のナノ機能を高解像度で液体メディアで調べる強力な技術であり、ナノスケールでの動的プロセスに対するユニークでリアルタイムな洞察を提供します。グラフェンをサポートするマイクロウェル液体セルは、グラフェンとシリコン技術ベースのセルアーキテクチャの両方の利点を兼ね備えています。それは視覚のEDX分光法のような分析方法との相関関係を可能にする。

この技術により、液体中の材料のプロセスに直接従うことができます。この現場観察は、研究研修グループの中核です。ドイツ研究財団が資金を提供する電子、X線、および走査プローブを用いたその後の顕微鏡検査。

この手順のデモンストレーションは、私の研究室のスタッフであるディプロム・ケミスト、ロバート・ブランシャイトです。まず、グラフェンをTEMグリッドに移し、まずPMMA上のCVDグラフェンの6〜8層を支える組織を湿潤させる。水がPMMA膜に直接適用されないことに注意してください。

PMMAコーティングされたグラフェンをDI水で満たされたペトリ皿に完全に浸し、フィルターペーパーを使用してグラフェン層をすくい上げます。グラフェンPMMAスタックのグラフェン側が全体の手順の間、上にとどまることを注意してください。グラフェン層を、製造されたすべての井戸を覆うのに十分な大きさの部分にカットします。

その後、ペトリ皿に切った部分を再び浸します。次に、抗毛細血管ピンセットのペアを使用して、穴あき炭素の支持層でコーティングされたTEMグリッドを拾う。慎重に水にグリッドをダイビングし、表面に浮かぶグラフェンをキャッチ。

シートを数時間乾燥させます。次いで、PMMA保護層を30分間アセトン浴中に移して除去した。アセトン浴に続き、溶液間に試料を乾燥させることなく、すぐに試料をエタノール及びDI水に浸漬する。

平らな容器を使用して、その後簡単に標本を取り除きます。完了したら、DI水からサンプルを取り出し、その後30分間周囲の条件で乾燥させます。テキストプロトコルに沿って従ってマイクロパターンマイクロウェルを持つ液体セルテンプレートを作成します。

作製した液体細胞テンプレートをアセトンでリンスし、エタノールを続けます。次いで、周囲20%酸素、80%の窒素プラズマを5分間塗布し、膜の濡れ性を高める。0.5マイクロリットルの標本溶液をテンプレートまたはグラフェン層に分配します。

蒸発による濃度の変化を最小限に抑えるための円滑な作業手順を確保します。次に、テンプレートに面したグラフェンを使用して、TEM グリッドをマイクロパターン化された窒化ケイ素層の上に配置します。グラフェンコーティングされたTEMグリッドをテンプレートに慎重に押し込み、底の窒化ケイ素膜を破壊しないようにします。

細胞乾燥を促進し、濃度変化を軽減するために、組織で余分な溶液を除去します。約2〜3分後、グラフェンシリコン窒化ファンデルワールス相互作用が液体細胞を封止するコントラスト変化を観察する。次に、試料を光学顕微鏡の下に置きます。

一対のピンセットを使用して、グリッドとグラフェン対応マイクロウェル液体セルフレームの間の先端を押してTEMグリッドを慎重に取り除きます。完全な力の損傷を減らすために、グリッドサイトから小さい窓の端に平行に開始します。グラフェンをサポートするマイクロウェル液体細胞の少なくとも1つの膜がまだ無傷であることを確認してください。

標準のTEMホルダーを使用して、サンプルをホルダーに積み込みます。その準備の直後に、ホルダーとサンプルを走査型透過型電子顕微鏡に積み込みます。サンプルと顕微鏡の両方の特性に関して適切にサンプルを画像化します。

低用量で事前に誘発されたアーティファクトを最小限に抑え、移動関連のぼかしを避けるために短い露光時間を使用してください。長時間の実験では、ビームをブロックして放射線損傷を軽減します。画像を取得した後、目的の機能を抽出するために適切な画像処理プラットフォームを使用します。

粒子追跡および分析のために、オープンソースの ImageJ ディストリビューション、フィジーを使用します。イメージをロードしてバイナリイメージに変換した後、解析パーティクル関数を利用して、各フレーム内のすべてのパーティクルの投影領域とパーティクルの重心に関する正確な情報を得ます。元のイメージを反転して、パーティクルが明るいスポットとして表示されるようにします。

次に、プラグインの助けを借りてフレーム間のパーティクルを接続, TrackMate.デフォルトでは、TrackMate は暗い背景の明るいパーティクルを検索します。最後に、Python ベースのオープンソースエコシステム SciPy を利用して、TrackMate の結果を組み合わせて適切なスクリプトを使用してパーティクルを解析します。

標本溶液のカプセル化が成功すれば、電子顕微鏡検査の間に確認することができる。このビデオは、ナノ粒子のアンサンブルの溶解と樹状構造の成長を示しています。粒子成長と溶解動態に関する洞察を得るためには、平均パラメータの開発を分析するのではなく、各粒子を個別に調査することが重要です。

成長指数、α、経時の個々の粒子の等価半径変動を推定することによって、基になる反応キネティクスの情報が得られる。ここで、αの分布は、73の溶解粒子に基づいて、表示される。同種モデルが半径の減少を少なくとも50%に説明するパーティクルのみが見なされます。

ビデオの最後に、樹状突起構造が現れます。デンドライト形成は、液体細胞におけるもう一つの典型的な、十分に文書化されたプロセスである。樹状突起の成長を定量化するために、構造アウトラインを分析します。

先端の半径と時間の経過に対する速度の進化は、予想される双曲線関係を明らかにします。樹状突起の成長は、前述の粒子エッチングによる金イオンの局所的な過飽和によって引き起こされる。ビデオのこの部分では、過飽和系が樹状突起成長に緩和している間、粒子がまだ溶解していることははっきりと見えます。

これは、金イオンと酸化種の両方の局所濃度変動によって引き起こされる可能性があります。液体の負荷およびsuhrfは、異なる標本溶液が適用される場合、グラフェン接着および必要な乾燥時間が異なる可能性があるため、目的の標本に大きく依存する。グラフェンサポートマイクロウェル液体セルアーキテクチャはまた、EDSXの収率などのその場で補完的な方法を可能にします。

また、トランスミッションモードでのSEMおよび断層撮影実験も成功している。この技術の開発後、金、銀、カウシュエン、およびその他の粒子の成長機構を原子分解能まで解明することが可能となった。この成果は、研究訓練に参加する物理学部門の同僚が得たプラズマ共鳴測定との優れた一致です。

ここには示されていませんが、キャリアフレーム生産は腐食性および有毒種を採用しています。運転中は注意し、必要な予防措置を講じてください。