We thank E. Arzt for his support through INM. The research was in part supported by the Leibniz Competition 2014.

<ol>
	<li>Ring, E. A., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+system+for+transmission+electron+microscopy.">Microfluidic system for transmission electron microscopy.</a> Microsc. Microanal. 16, 622-629 (2010).</li><li>Ross, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opportunities+and+challenges+in+liquid+cell+electron+microscopy.">Opportunities and challenges in liquid cell electron microscopy.</a> Science. 350, 9881-9889 (2015).</li><li>de Jonge, N., Ross, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+microscopy+of+specimens+in+liquid.">Electron microscopy of specimens in liquid.</a> Nat. Nanotechnol. 6, 695-704 (2011).</li><li>Zheng, H., Smith, R. K., Jun, Y. W., Kisielowski, C., Dahmen, U., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+single+colloidal+platinum+nanocrystal+growth+trajectories.">Observation of single colloidal platinum nanocrystal growth trajectories.</a> Science. 324, 1309-1312 (2009).</li><li>Evans, J. E., Jungjohann, K. L., Browning, N. D., Arslan, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+growth+of+nanoparticles+from+solution+with+in+situ+liquid+transmission+electron+microscopy.">Controlled growth of nanoparticles from solution with in situ liquid transmission electron microscopy.</a> Nano Lett. 11, 2809-2813 (2011).</li><li>Alloyeau, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unravelling+kinetic+and+thermodynamic+effects+on+the+growth+of+gold+nanoplates+by+liquid+transmission+electron+microscopy.">Unravelling kinetic and thermodynamic effects on the growth of gold nanoplates by liquid transmission electron microscopy.</a> Nano Lett. 15, 2574-2581 (2015).</li><li>Smeets, P. J., Cho, K. R., Kempen, R. G., Sommerdijk, N. A., De Yoreo, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+carbonate+nucleation+driven+by+ion+binding+in+a+biomimetic+matrix+revealed+by+in+situ+electron+microscopy.">Calcium carbonate nucleation driven by ion binding in a biomimetic matrix revealed by in situ electron microscopy.</a> Nat. Mater. 14, 394-399 (2015).</li><li>Peckys, D. B., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+Scanning+Transmission+Electron+Microscopy:+Imaging+Protein+Complexes+in+their+Native+Environment+in+Whole+Eukaryotic+Cells.">Liquid Scanning Transmission Electron Microscopy: Imaging Protein Complexes in their Native Environment in Whole Eukaryotic Cells.</a> Microsc. Microanal. 20, 346-365 (2014).</li><li>de Jonge, N., Peckys, D. B., Kremers, G. J., Piston, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+microscopy+of+whole+cells+in+liquid+with+nanometer+resolution.">Electron microscopy of whole cells in liquid with nanometer resolution.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 106, 2159-2164 (2009).</li><li>Evans, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualizing+macromolecular+complexes+with+in+situ+liquid+scanning+transmission+electron+microscopy.">Visualizing macromolecular complexes with in situ liquid scanning transmission electron microscopy.</a> Micron. 43, 1085-1090 (2012).</li><li>Dukes, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+microchip+design+and+application+for+in+situ+transmission+electron+microscopy+of+macromolecules.">Improved microchip design and application for in situ transmission electron microscopy of macromolecules.</a> Microsc. Microanal. 20, 338-345 (2014).</li><li>Ring, E. A., Peckys, D. B., Dukes, M. J., Baudoin, J. P., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon+nitride+windows+for+electron+microscopy+of+whole+cells.">Silicon nitride windows for electron microscopy of whole cells.</a> J. Microsc. 243, 273-283 (2011).</li><li>de Jonge, N., Pfaff, M., Peckys, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Practical+aspects+of+transmission+electron+microscopy+in+liquid.">Practical aspects of transmission electron microscopy in liquid.</a> Adv. Imag. Electr. Phys. 186, 1-37 (2014).</li><li>Verch, A., Pfaff, M., De Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exceptionally+slow+movement+of+gold+nanoparticles+at+a+solid:liquid+interface+investigated+by+scanning+transmission+electron+microscopy.">Exceptionally slow movement of gold nanoparticles at a solid:liquid interface investigated by scanning transmission electron microscopy.</a> Langmuir. 31, 6956-6964 (2015).</li><li>Schneider, N. M., Norton, M. M., Mendel, B. J., Grogan, J. M., Ross, F. M., Bau, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron-water+interactions+and+implications+for+liquid+cell+electron+microscopy.">Electron-water interactions and implications for liquid cell electron microscopy.</a> J. Phys. Chem. C. 118, 22373-22382 (2014).</li><li>Hermannsdoerfer, J., de Jonge, N., Verch, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+beam+induced+chemistry+of+gold+nanoparticles+in+saline+solution.">Electron beam induced chemistry of gold nanoparticles in saline solution.</a> Chem. Comm. 51, 16393-16396 (2015).</li><li>Schuh, T., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+scanning+transmission+electron+microscopy:+Nanoscale+imaging+in+micrometers-thick+liquids.">Liquid scanning transmission electron microscopy: Nanoscale imaging in micrometers-thick liquids.</a> C. R. Phys. 15, 214-223 (2014).</li><li>Jensen, E., Burrows, A., Molhave, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monolithic+chip+system+with+a+microfluidic+channel+for+in+situ+electron+microscopy+of+liquids.">Monolithic chip system with a microfluidic channel for in situ electron microscopy of liquids.</a> Microsc. Microanal. 20, 445-451 (2014).</li><li>Creemer, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+MEMS+reactor+for+atomic-scale+microscopy+of+nanomaterials+under+industrially+relevant+conditions.">A MEMS reactor for atomic-scale microscopy of nanomaterials under industrially relevant conditions.</a> J. Microelectromech. Syst. 19, 254-264 (2010).</li><li>Williamson, M. J., Tromp, R. M., Vereecken, P. M., Hull, R., Ross, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+microscopy+of+nanoscale+cluster+growth+at+the+solid-liquid+interface.">Dynamic microscopy of nanoscale cluster growth at the solid-liquid interface.</a> Nat. Mater. 2, 532-536 (2003).</li><li>Thiberge, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+electron+microscopy+of+cells+and+tissues+under+fully+hydrated+conditions.">Scanning electron microscopy of cells and tissues under fully hydrated conditions.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 101, 3346 (2004).</li><li>Chen, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+motion+of+DNA-Au+nanoconjugates+in+graphene+liquid+cell+electron+microscopy.">3D motion of DNA-Au nanoconjugates in graphene liquid cell electron microscopy.</a> Nano Lett. 13, 4556-4561 (2013).</li><li>Yuk, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+EM+of+colloidal+nanocrystal+growth+using+graphene+liquid+cells.">High-resolution EM of colloidal nanocrystal growth using graphene liquid cells.</a> Science. 336, 61-64 (2012).</li><li>Reimer, L., Kohl, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Transmission electron microscopy: physics of image formation. , (2008).</li><li>Abellan, P., Woehl, T. J., Parent, L. R., Browning, N. D., Evans, J. E., Arslan, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+influencing+quantitative+liquid+(scanning)+transmission+electron+microscopy.">Factors influencing quantitative liquid (scanning) transmission electron microscopy.</a> Chem. Commun. 50, 4873-4880 (2014).</li><li>Woehl, T. J., Jungjohann, K. L., Evans, J. E., Arslan, I., Ristenpart, W. D., Browning, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+procedures+to+mitigate+electron+beam+induced+artifacts+during+in+situ+fluid+imaging+of+nanomaterials.">Experimental procedures to mitigate electron beam induced artifacts during in situ fluid imaging of nanomaterials.</a> Ultramicroscopy. 127, 53-63 (2013).</li><li>Hohmann-Marriott, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+3D+cellular+imaging+by+axial+scanning+transmission+electron+tomography.">Nanoscale 3D cellular imaging by axial scanning transmission electron tomography.</a> Nat. Methods. 6, 729-731 (2009).</li><li>Unocic, R. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+electrochemical+measurements+using+in+situ+ec-S/TEM+devices.">Quantitative electrochemical measurements using in situ ec-S/TEM devices.</a> Microsc. Microanal. 20, 452-461 (2014).</li><li>Kourkoutis, L. F., Plitzko, J. M., Baumeister, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+Microscopy+of+Biological+Materials+at+the+Nanometer+Scale.">Electron Microscopy of Biological Materials at the Nanometer Scale.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 42, 33-58 (2012).</li><li>Chao, W., Harteneck, B. D., Liddle, J. A., Anderson, E. H., Attwood, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Soft+X-ray+microscopy+at+a+spatial+resolution+better+than+15+nm.">Soft X-ray microscopy at a spatial resolution better than 15 nm.</a> Nature. 435, 1210-1213 (2005).</li><li>Larabell, C. A., Nugent, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+cellular+architecture+with+X-rays.">Imaging cellular architecture with X-rays.</a> Curr Opin Struct Biol. 20, 623-631 (2010).</li><li>Muller, D. J., Helenius, J., Alsteens, D., Dufrene, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Force+probing+surfaces+of+living+cells+to+molecular+resolution.">Force probing surfaces of living cells to molecular resolution.</a> Nat. Chem. Biol. 5, 383-390 (2009).</li><li>Allison, D. P., Mortensen, N. P., Sullivan, C. J., Doktycz, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=atomic+force+microscopy+of+biological+samples.">atomic force microscopy of biological samples.</a> Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2, 618-634 (2010).</li><li>Fleming, A. J., Kenton, B. J., Leang, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bridging+the+gap+between+conventional+and+video-speed+scanning+probe+microscopes.">Bridging the gap between conventional and video-speed scanning probe microscopes.</a> Ultramicroscopy. 110, 1205-1214 (2010).</li><li>Sulchek, T., Hsieh, R., Adams, J. D., Minne, S. C., Quate, C. F., Adderton, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-speed+atomic+force+microscopy+in+liquid.">High-speed atomic force microscopy in liquid.</a> Rev. Sci. Instr. 71, 2097-2099 (2000).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

기술 된 프로토콜은 동적 프로세스의 관찰을 포함한 액체에 AuNPs의 STEM 수 있습니다. 홀더의 조립이 쉬운-배울 기술이다. 액체 흐름 TEM 홀더 작동 그러나, 여러 측면이 고려되어야한다. 예를 들어, O 링에 실리콘 마이크로 칩 또는 큰 입자의 깨진 가장자리는 액체 셀의 누설의 원인이 될 수 있습니다. 한편, 큰 입자 (&gt; 200 nm의, 예를 들면은, 먼지 또는 Si 파편) 죄 막에가, 액체 전지의 두께를 증가시키는 결과 낮은 공간 해상도가 낮은 영상 대비 또는 선도 월에도 원인이있다 SiN으로 창은 휴식입니다. 중요한 것은, 염 또는 다른 화학 물질의 잔류 물은 바람직하지 않은 방식으로 실험의 결과에 영향을 미칠 수있다. 따라서, 샘플 준비 및 홀더 조립체의 다양한 단계는 신중하고 깨끗하고 먼지없는 환경에서 수행되는 것이 중요하다. 액체 가전의 두께LL은 달성 가능한 해상도뿐만 아니라, 수득 이미지 (17)의 콘트라스트를 결정한다. 이 두께는 두 개의 실리콘 마이크로 칩 중 하나에있는 스페이서를 통해 조정될 수있다. 샘플의 크기에 따라, 액정 셀의 다른 두께를 실현할 수있다. 전체 진핵 세포가 5 ㎛, 더 큰 스페이서를 필요로하는 동안 AuNPs 연구의 경우, 작은 스페이서 (200-500 나노 미터)를 사용하는 것이 가능하다. 액체 셀의 두께는 상기 액정 셀과 주변의 진공 사이의 압력 차이로부터 기인 된 SiN 막 윈도우의 팽윤에 의해 영향을 받는다. 이 효과는 더 큰의 SiN 막 창문이 더 두드러집니다. 따라서, 액정 셀의 두께를 최소화하기 위하여, 소형의 SiN 막 윈도우를 사용하도록 권장한다. 케이스에 두 개의 작은 창 사이의 중첩, 그들은 다른 기본 마이크로 칩을 이용하여 교차 구성으로 조립 될 수 찾기 어렵다. 대체 구성의 larg의엘리는 팽창 방지 및 샘플 로딩에 관한 기둥 (19)에 의해지지 된 모 놀리 식 마이크로 칩 18 막 창, 그러나 그 전시 단점으로 구성되어 있습니다. 현재 기술의 가장 어려운 측면 중 하나는 액체의 두께를 정확하게 제어의 부족이다. 종종 액체는 여기에 도시 된 바와 같이, 사용되는 스페이서 치수로부터 예상되는 것보다 훨씬 두껍다. 몇몇 그룹이 폐쇄 액체 챔버 (4), 20, 21, 22에 사용; 액체 두께 액체 내에서 버블을 유도함으로써 감소 될 수 있으므로이 시스템은, 공간적 해상도에 관한 몇 가지 장점이있다. 또한, 죄의 창은 얇은 액체 층에 선도 붕괴 강제 할 수 있습니다. 또한 매우 얇은 액체 결과 셋째, 다른 얇은 윈도우 인클로저의 존재 (예, 그라) 23이 프로토콜에서 설명하는 시스템과 함께 가능한 것보다. 그러나, 이러한 시스템에 액체를 흐르게 할 수 없다. 임의의 고해상도 현미경 기법에 관해서는, 실험 많은 측면이 고려되어야한다. 가장 중요한 태양은 액체 또는 샘플과 전자 빔의 상호 작용이다. 많은 고체 시료 24 달성 공간 해상도를 제한 방사선 손상,뿐만 아니라, 액체 샘플은 전자 빔 방사선 분해 생성 된 제품 (15) (25)에 의해 영향을 받는다. 이 제품은 실험에 영향을 미칠 수 있기 때문에주의 데이터 해석 및 실험 설계 26 필수적이다. 현미경 설정은 특정 연구의 목적에 따라 선택해야합니다. ADF STEM는 WHI 액체 셀의 더 큰 두께에서 높은 원자 번호 (Z)의 촬상 나노 입자 더 강력제작 TEM 낮은 Z 재료에 더 좋은 대조를 제공하고 일반적으로 빠르지 만 얇은 액체 층 (3)을 필요로한다. 대신 ADF 검출기를 사용 BF의 STEM 두꺼운 층 (27)에 둘러 Z 재료를 이미징하는 것이 유리하기 때문에, 밝은 필드 (BF) 검출기는 가끔 이미지 액체 셀을 사용한다. 액체 셀의 두께가 증가함에 따라, 더 많은 전류가 필요하다. 그러나, 이것은 또한 방사선 분해 생성물의 농도를 증가시키고, 방사선 손상을 증가시킨다. 또한 명암의 반전이 매우 두꺼운 액체 (물&gt; 10 μm의)에 대한 ADF 검출기에서 관찰되는 것을 주목해야한다. 액체 상태는 현미경 홀더를 제거하고 시료와 액체를 모두 교환하여 실험 사이에서 변경 하였다. 염 농도의 변화에 더하여, 그것은 예를 들면, 하나의 월 (다른 액체가 흐르는 액체의 다른 성질을 용이하게 변경할 수있다특정 pH를 16으로 설정하기 위해 완충 용액을 사용하여 유기 용액 또는 다른 첨가제)을 초래할 수있다. 이 홀더 여전히 마이크로 유체 시스템을 통하여 액체를 흐르게함으로써 현미경에 삽입되는 동안 액체를 변경하는 것도 가능하다. 그러나,이 경우, 이때 샘플 변화에서 액체를 가리 알려지지 않았다. 이 전극에지지 된 마이크로 칩을 사용할 수 있으므로 나노 전기 화학 실험 28를 실시 할 수 있음도 주목할 만하다. 연구의 목적은 물에 AuNPs에 한정되지 않고, 시료의 다양한 실리카, 티타늄 산화물 및 중합체를 포함하여 전술 한 프로토콜을 이용하여 연구 할 수있다. 물체의 움직임을 포착 내의 이미지 캡처 너무 빠른 경우, 점도는 50 % 글리세롤 및 50 % 물의 혼합물을 사용하여 크기 순서로 감소 될 수있다. 상기 점에서,다수의 장점은, 가능성, 또한 단점이 명백해진다. 1) 모든 실험은 시료 전체 (관찰중인 객체, 액체와의 SiN 막)으로 전자빔의 동적 상호 작용에 의해 영향을 받는다; 액상 STEM 작업 할 때 고려해야 할 가장 중요한 단점은 있습니다 2) 샘플의 처리는 지루한이며, 샘플 또는 마이크로 칩의 일부 마이크로 미터 크기의 입자를 포함하기 때문에 얇은 액체 층을 달성하는 것이 곤란하다; 3) 액체의 두께는 통상 스페이서에 의해 설정된 예정 두께는 크게 상이하다; 4) 공간 해상도 및 콘트라스트를 강하게 액체 두께 관찰 액체 하에서 물체의 밀도 변화의 차이에 의존한다. 현재, 충분한 방법이 나노 미터 공간 해상도와 액체에서 객체의 현미경 존재한다. 비정질 얼음 전자 현미경은 강력한 기술이다 (29)그러나 관련 실험 절차는 모든 실험은 얼음에서 샘플의 제조를 허용하고, 시간 - 분해 실험은 불가능 섬세하다. X 선 현미경 (30) (31)는 원칙적으로 사용될 수 있지만, 한정된 공간 해상도를 갖는 실험실에서 널리 사용할 수있다. 액체의 원자력 현미경 확립되지만 표면 기법 32, 33, 34, 35 있음. 광학 현미경은 충분한 공간 해상도가 발생하지 않습니다. 현재에, 액체 내에서의 전자 현미경은 나노 액체 내의 객체 및 프로세스를 직접 현미경 가장 강력한 기술을 보인다. 액상 TEM 및 STEM은 아직 일상적인 분석 기법은 아니지만 여전히 개발하고있다. 고려해야하는 파라미터의 수는 상당한이며 ofte이고n은 어려운 실험 결과를 재현합니다. 또한, 정량적 인 데이터는 조사중인 효과 전자빔의 결과로 발생하는 프로세스와 얽혀 있기 때문에 얻기 어렵다. 여기에 설명 된 프로토콜함으로써 실험의 모든 관련 기본 측면에 대한 회계, 실험 프로토콜을 표준화하는 것을 목표로하고있다. 우리는이 프로토콜이 신흥 분야에서 실험적인 작품의 더 나은 재현성으로 이어질 수 있기를 바랍니다.

기존의 주사 ​​투과 전자 현미경 (STEM)의 분석에 적합한 표본, 높은 진공 배치에 적합한 구체적으로 건조하고 고체 시료의 범위에 의해 제한된다. 그러나, 많은 과학 기술의 질문은 나노 물질 및 액체 환경에서 프로세스를 우려. 완전히 액체에 포함 된 샘플은 현재 투과 전자 현미경 (TEM) 및 STEM 1 시편 홀더에 조립 된 미세 유체 챔버를 포함하는 개념을 사용하여 STEM으로 공부하실 수 있습니다. 그것이 성장 용해하고, 나노 입자, 2, 3, 4, 5의 응집 공정, (6)을 포함하는 다양한 연구 분야의 중요한 과정으로 새로운 통찰력을 제공하기 때문에 새롭게 개발 된 기술은 점점 더 인기를 끌고있다. 뿐만 아니라 금속, 또한 biominerals 7 및 생물학적 시스템은 8, 9, 10, 11을 연구 할 수있다. 액상 STEM 대한 샘플 로딩 및 화상 획득 건조 시료 STEM보다 다른 전용 훈련을 필요로하는 프로토콜을 포함한다. 마이크로 유체 시스템 (도 1A 참조) 실리콘 질화물 (12)의 에너지가 200 keV로의 전자 빔에 대한 투명한 (SIN) 막 윈도우를 지원하는 두 개의 실리콘 마이크로 구성된다. 치수 이러한 마이크로 칩의 처리의 상세는, (13)이 다른 12에서 찾을 수있다. 샘플은 일반적으로 나노 개체가 포함되어 있습니다. 이 논문에서 우리는 금 나노 입자 (AuNPs)를 관찰했다. AuNPs은 (a 하향 이동하는 전자 빔에 대해) 상부 윈도우에서 고정 또는 액체 비누에 떠있다신분증. STEM 나노 스케일의 공간 해상도는 AuNPs 위에 전자빔을 주사하고 상기 환형 다크 필드 (ADF) 검출기 (9)를 이용하여 송신 산란 전자를 수집함으로써 얻어진다. 두 마이크로 칩은 액체 흐름 TEM 홀더 (1) (홀더 모두 STEM 위해 동작하고 TEM하지만 TEM 홀더라고한다)의 선단부에 소 슬롯에 배치된다. 액체 실이 마이크로 칩 사이에 형성되도록, 마이크로 칩의 하나의 스페이서를 포함한다. 두 마이크로 칩의 양측에 O 링은 액체 실 (13) (도 1b 참조)의 진공 밀봉을 제공한다. 이 문서의 목적은 관심이있는 사용자가이 신흥 새로운 기술에 쉽게 액세스를 찾을 수 있도록 샘플로드 및 데이터 수집의 기본 단계를 설명하는 것입니다. 특정 회사로부터 입수 가능한 시스템이 사용되지만,이 프로토콜은 또한 다른 회사의 시스템에 유효하다. 이 기술은액체 유지 장치 (13)와 협력 할 때, 종래의 TEM과 STEM, 실용적인 측면의 개수보다 더 복잡한 고려되어야한다. 무엇보다 중요한 액체 구획이 제대로 따라서 얇은 액체 층과 진공 밀봉을 제공 조립되어 있는지 확인하는 것입니다. 따라서, 정상적으로 작동하도록 액체 유동 TEM 홀더의 제조 및 조립시에 분진의 형성을 방지하는 것이 매우 중요하다. 특히, O 링과 두 개의 실리콘 마이크로 칩은 각종 오염 물질이 없어야합니다. 마이크로 칩의 하나에 먼지도 작은 입자가 심각 유용한 공간 해상도의 달성을 방지 할 수 있습니다 조립 셀의 두께를 증가시킬 수있다. 더 오염이나 손상이 실험 후 전자 현미경에 남아되지 않도록 진공 밀봉 중요하다. 이 프로토콜은 로딩 절차와 몇 가지 필요한 시험에 대해 설명합니다. 전자 현미경의 동작이 간단하고, BU그것은 고체 시료의 현미경에 비해 몇 가지 추가 단계가 필요 t를. 액체의 두께가 증가함에 따라, 더 많은 전자가 흡수 액체에 의해 산란; 액체 두께의 측정이 필수적이다. 마지막으로, 프로토콜은 연구 될 수 있는지의 이미지를 촬영하는 방법과 동적 프로세스 설명한다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig1.jpg" /> 그림 1 : 주사 투과 전자 현미경 (STEM)에 대한 액체 흐름 셀. (A) 조립 된 액체 셀의 도식입니다. 실리콘 질화물 (SIN) 막 창 두 개의 실리콘 마이크로 칩 두 개의 O 링 사이에 위치한다. 액체는 죄 막 사이에 밀폐되고, 따라서 전자 현미경의 진공으로부터 분리된다. 샘플 위에 초점을 맞춘 전자빔 검색합니다. 대비 산란 전자에서 얻을 수있다. 금 나노 입자 (AuNPs는) 죄 막에서 액체 내에서 고정화뿐만 아니라 이동할 수액체. O 링 두 마이크로 칩 적층 체 (B) 측면도 단면. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54943/54943fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

<table><tbody><tr><td>Binocular light microscope</td><td>Leica</td><td>M60 CMO</td><td></td></tr><tr><td>Scanning transmission electron mircoscope with spherical aberration corrector</td><td>JEOL</td><td>ARM200F</td><td></td></tr><tr><td>Liquid flow TEM specimen holder</td><td>DENS Solutions</td><td>Ocean</td><td></td></tr><tr><td>Microfluidic syringe pump</td><td>Harvard Scientific</td><td>PicoPlus</td><td></td></tr><tr><td>Plasma cleaner</td><td>Gatan</td><td>Solarus950</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Chemicals&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetone, Rotisolv&amp;nbsp; Plus for HPLC</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7328.2</td><td></td></tr><tr><td>Water, chromasolv Plus for HPLC</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34877-2.5L</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol, Rotisolv HPLC grade</td><td>Carl Roth</td><td>P076.2</td><td></td></tr><tr><td>Gold colloid citrate stabilized, diameter 30 nm</td><td>British-Biocell</td><td>EM.GC20</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Materials&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Base silicon microchips with silicon nitride membranes of 50 nm thickness and dimensions of 20 &amp;micro;m x 0.40 mm</td><td>DENS Solutions</td><td>for Ocean system</td><td></td></tr><tr><td>Spacer silicon microchips with silicon nitride membranes of 50 nm thickness, dimensions of 20 &amp;micro;m x 0.40 mm, and spacer thickness of 200 nm</td><td>DENS Solutions</td><td>for Ocean system</td><td></td></tr><tr><td>Microfluidic peek tubing</td><td>Upchurch Scientific</td><td>1570</td><td></td></tr><tr><td>Plastic Replaceable tips Tweezers</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(Anti-Magnetic Anti-Acid Stainless Steel body with ESD PVDF (SV) tips)</td><td>ideal-tek</td><td>2ASVR.SA</td><td></td></tr><tr><td>Teflon coated bent steel tweezers (EMS SA with &quot;PTFE&quot; Coating)</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>78322-7Te</td><td></td></tr><tr><td>Teflon coated broad beak steel tweezers (EMS 2A &quot;PTFE&quot; Coating)</td><td>Electron Microscopy Sciences</td><td>78322-2ATe</td><td></td></tr><tr><td>Hamilton syringe, 1 mL, gastight (Model 1001 TLLX SYR)</td><td>Hamilton</td><td>81323</td><td></td></tr><tr><td>Clean room tissue Sontara Micropure AP (224 x 224mm)</td><td>DuPont</td><td>Sontara MicroPure</td><td></td></tr></tbody></table>

studying dynamic processes of nano-sized objects in liquid using scanning transmission electron microscopy

완전히 액체에 포함 된 샘플은 투과 전자 현미경 (TEM) 및 STEM에 대한 시편 홀더에 조립 된 미세 유체 챔버를 사용하여 주사 투과 전자 현미경 (STEM)와 나노 크기의 공간 해상도에서 공부 할 수 있습니다. 미세 유체 시스템은 얇은 실리콘 질화물 (SIN) 막 창을 지원하는 두 개의 실리콘 마이크로 칩으로 구성되어 있습니다. 이 문서에서는 샘플로드 및 데이터 수집의 기본 단계를 설명합니다. 무엇보다 중요한 액체 구획이 제대로 따라서 얇은 액체 층과 진공 밀봉을 제공 조립되어 있는지 확인하는 것입니다. 이 프로토콜은 또한 정확한 조립을 보장하기 위해 샘플 로딩 동안 수행하는데 필요한 테스트들을 포함한다. 샘플이 전자 현미경에 장착되면, 액정 두께를 측정 할 필요가있다. 너무 얇은 액체는 기포가 형성되면 액상의 부재를 나타낼 수있는 반면 잘못된 조립이 너무 두꺼운 액체 초래할 수있다. 마지막으로, 프로토콜공부하는 방법을 이미지를 촬영하는 방법과 동적 프로세스에 대해 설명합니다. AuNPs를 함유하는 샘플은 순수한 물과 식염수 모두 이미징된다.

액체 유통 TEM 홀더는 액체의 AuNPs의 동작을 연구하기 위해 사용되었다. AuNPs 안정적 순수 죄 막에 고정화하고, 액상 STEM (도 6)를 사용하여 나노 스케일 해상도 영상화 하였다. 우수한 콘트라스트를 강하게 산란 금을 얻었다. 이 삽입 된 액체 흐름 TEM 홀더 8 PA / cm²에 달 동안 건조 시료 측정 형광면상의 전류 밀도 20 PA / cm²이었다. 200㎚의 스페이서의 두께에 기초하여 예상 된 것보다 훨씬 더 큰 식 1, t 물 = 2.4 ± 0.5 μm의 사용. 그럼에도 불구하고, 두께는 나노 미터 공간 해상도와 AuNPs의 영상에 대한 너무 큰되지 않습니다. 액체 두께 때문에 마이크로 칩의 죄 막, 비 평탄도의 팽창, 파편이 마이크로 칩에있는에 스페이서가 설정 한 200 나노 미터보다 두꺼운했다. 16시 그 형태를 유지하지만, 반응성 방사선 분해 제품 (예 - 수성, H •, H +, • OH) 전자 빔의 상호 작용으로부터 기인 물은 AuNPs (15)의 형상의 변화를 선도하는 단일 금 원자를 산화 할 수있다. 액체 유동 시스템은 제 2 실험에 염화물 이온을 도입하는 데 사용 된 경우에는, 상기 AuNPs의 안정성 변경됨. 염화물 이온은 tetrachloroaureat의 형태로 산화 금 원자를 안정화시킬 수 있으며, AuCl 4 -. 그림 7은 결과와 유사한 천천히 STEM 이미징 시간 경과 시리즈 중에 용해 된 AuNPs가 16 이전에보고 된 것을 알 수있다. 사용 된 전자 선량률 들어, 30 nm의 크기를 용해 AuNPs ~ 300의했다. 물 공급에 AuNPs의 움직임<html> r은 세 번째 실험 (그림 8)에서 공부했다. 실험 전에, 액체 흐름 TEM 홀더 염의 흔적을 제거하기 위하여 세척 하였다. 첫 번째 실험과는 다른, 또 다른 샘플 준비 방법은 죄 막 (14)에 AuNPs의 약한 부착을 달성하기 위해 사용되었다. 용액을 건조시키는없이 본 실험에서 AuNP 용액 실리콘 마이크로 칩 상에 배치하고, 액체 흐름 TEM 홀더에 조립. 이러한 방식으로, AuNPs 쉽게 사용 선량률에서 촬상시의 SiN 막으로부터 분리. 나머지 AuNPs이 죄 창에 근접 시야 내에서 유지하면서 AuNPs 중 일부는 멀리 대량 솔루션에 시야에서 움직였다. 이러한 AuNPs의 이동이 관찰되었고, 결국은 응집. 잠시 후,이 덩어리는 죄 막에서 분리 및 시야에서 그리고 솔루션으로 이동했다. ntent &quot;FO : 유지-together.within 페이지 =&quot;1 &quot;&gt; <img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig6.jpg" /> 그림 6 : 순수 계층의 상단에 지름에 AuNPs 30 나노 미터의 스캐닝 투과 전자 현미경 (STEM) 현미경 사진. 도시 된 이미지는 원본 이미지의 선택된 영역이다. 이미지 크기가 화소의 지속 시간은 19 μS이었고, 1024 X 024 픽셀이고, 화소 사이즈는 0.73 nm 인이었고, 배율 400,000X이었다. 전자 선량 따라서 7.1 × 104이었다 E - / nm². 상기 액체는 2.4 μm의 두께에 상당하는 계산하도록 형광면에서 측정 된 전류 밀도, 8 PA / cm 2이었다. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54943/54943fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 7" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig7.jpg" /> 그림 7 : 시간 경과 시리즈식염수에 AuNPs의 STEM 현미경 사진의. (AD) 이미지는 30 초 간격으로 STEM 이미지의 시간 경과 시리즈에서 추출 하였다. AuNPs 서서히 염화 이온의 존재의 결과로서 액체에 용해. 화소의 지속 시간이 2 μs의 시간 경과 일련의 프레임 시간시켰다 1.75 S이고, 화소 사이즈는 0.44 nm 인이었고, 배율 500,000X이었다. 이미지 당 전자 용량은 1.2 × 10 (4) 전자이었다 - / nm². 액체 두께는 2.4 μm의이었다. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54943/54943fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 8" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig8.jpg" /> 그림 8 : 순수한 물에 이동 AuNPs의 현미경 사진 STEM. 여러 가지가 화살표로 선택되어있는 AuNPs와 (A)의 SiN 막. (B) 모션 트랙선택한 AuNPs의 (A 참조). 일부 AuNPs은 영상의 시간 동안 시야에서 멀리 이동합니다. 나머지 AuNPs은 죄 막 따라 옆으로 이동하고 응집 시작합니다. 프레임 시간은 0.52 S이고, 1 μS이었다 중요한 클러스터 크기에 도달하면, 그것들은 막으로부터 파견 view.The 화소 체류 시간의 분야에서 벗어나, 화소 크기가 1.8 나노 미터이고, 배율 120,000X이었다. 이미지 당 전자 용량은 3.5 × 10 (2) 전자이었다 - / nm² 액체 두께는 2.4 μm의이었다. <a href="https://ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/54943/54943fig8large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy at JoVE.com

Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

이 프로토콜은 나노 동적 프로세스의 관찰을 위해 사용 된 물 AuNPs의 투과 전자 현미경을 스캔하기위한 액체 유동 시편 홀더의 동작을 설명한다.

스캔 전송 전자 현미경을 사용하여 액체에 나노 크기의 개체의 동적 프로세스를 공부

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

studying-dynamic-processes-nano-sized-objects-liquid-using-scanning

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Engineering

12.6K 조회수.  INM-Leibniz Institute for New Materials.  이 프로토콜은 나노 동적 프로세스의 관찰을 위해 사용 된 물 AuNPs의 투과 전자 현미경을 스캔하기위한 액체 유동 시편 홀더의 동작을 설명한다. 

비디오: Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

Revealing Dynamic Processes of Materials in Liquids Using Liquid Cell Transmission Electron Microscopy

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted significant interests across the research fields of materials science, physics, chemistry and biology. The key enabling technology is a liquid cell. We fabricate liquid cells with thin viewing windows through a sequential microfabrication process, including silicon nitride membrane deposition, photolithographic patterning, wafer etching, cell bonding, etc. A liquid cell with the dimensions of a regular TEM grid can fit in any standard TEM sample holder. About 100 nanoliters reaction solution is loaded into the reservoirs and about 30 picoliters liquid is drawn into the viewing windows by capillary force. Subsequently, the cell is sealed and loaded into a microscope for in situ imaging. Inside the TEM, the electron beam goes through the thin liquid layer sandwiched between two silicon nitride membranes. Dynamic processes of nanoparticles in liquids, such as nucleation and growth of nanocrystals, diffusion and assembly of nanoparticles, etc., have been imaged in real time with sub-nanometer resolution. We have also applied this method to other research areas, e.g., imaging proteins in water. Liquid cell TEM is poised to play a major role in revealing dynamic processes of materials in their working environments. It may also bring high impact in the study of biological processes in their native environment.

We have developed a self-contained liquid cell, which allows imaging through liquids using a transmission electron microscope. Dynamic processes of nanoparticles in liquids can be revealed in real time with sub-nanometer resolution.

액체 셀 전송 전자 현미경을 사용하여 액체의 재료의 동적 프로세스를 공개

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted ...

연구

공학

Quantitative and Qualitative Examination of Particle-particle Interactions Using Colloidal Probe Nanoscopy

Colloidal Probe Nanoscopy (CPN), the study of the nano-scale interactive forces between a specifically prepared colloidal probe and any chosen substrate using the Atomic Force Microscope (AFM), can provide key insights into physical interactions present within colloidal systems. Colloidal systems are widely existent in several applications including, pharmaceuticals, foods, paints, paper, soil and minerals, detergents, printing and much more.1-3 Furthermore, colloids can exist in many states such as emulsions, foams and suspensions. Using colloidal probe nanoscopy one can obtain key information on the adhesive properties, binding energies and even gain insight into the physical stability and coagulation kinetics of the colloids present within. Additionally, colloidal probe nanoscopy can be used with biological cells to aid in drug discovery and formulation development. In this paper we describe a method for conducting colloidal probe nanoscopy, discuss key factors that are important to consider during the measurement, and show that both quantitative and qualitative data that can be obtained from such measurements.

Colloidal probe nanoscopy can be used within a variety of fields to gain insight into the physical stability and coagulation kinetics of colloidal systems and aid in drug discovery and formulation sciences using biological systems. The method described within provides a quantitative and qualitative means to study such systems.

콜로이드 프로브 Nanoscopy을 사용하여 입자 간 상호 작용의 양적 및 질적 시험

Colloidal Probe Nanoscopy (CPN), the study of the nano-scale interactive forces between a specifically prepared colloidal probe and any chosen substrate ...

화학

In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid

Researchers regularly use Transmission Electron Microscopes (TEMs) to examine biological entities and to assess new materials. Here, we describe an additional application for these instruments- viewing viral assemblies in a liquid environment. This exciting and novel method of visualizing biological structures utilizes a recently developed microfluidic-based specimen holder. Our video article demonstrates how to assemble and use a microfluidic holder to image liquid specimens within a TEM. In particular, we use simian rotavirus double-layered particles (DLPs) as our model system. We also describe steps to coat the surface of the liquid chamber with affinity biofilms that tether DLPs to the viewing window. This permits us to image assemblies in a manner that is suitable for 3D structure determination. Thus, we present a first glimpse of subviral particles in a native liquid environment.

In situ TEM of Biological Assemblies in Liquid

Here we describe a procedure to image viral complexes in liquid at nanometer resolution using a transmission electron microscope.

시투에서 액체에 있는 생물학 어셈블리의 TEM

Researchers regularly use Transmission Electron Microscopes (TEMs) to examine biological entities and to assess new materials. Here, we describe an ...

생체공학

Sub-nanometer Resolution Imaging with Amplitude-modulation Atomic Force Microscopy in Liquid

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown that when operated in amplitude-modulation (tapping) mode, atomic or molecular-level resolution images can be achieved over a wide range of soft and hard samples in liquid. In these situations, small oscillation amplitudes (SAM-AFM) enhance the resolution by exploiting the solvated liquid at the surface of the sample. Although the technique has been successfully applied across fields as diverse as materials science, biology and biophysics and surface chemistry, obtaining high-resolution images in liquid can still remain challenging for novice users. This is partly due to the large number of variables to control and optimize such as the choice of cantilever, the sample preparation, and the correct manipulation of the imaging parameters. Here, we present a protocol for achieving high-resolution images of hard and soft samples in fluid using SAM-AFM on a commercial instrument. Our goal is to provide a step-by-step practical guide to achieving high-resolution images, including the cleaning and preparation of the apparatus and the sample, the choice of cantilever and optimization of the imaging parameters. For each step, we explain the scientific rationale behind our choices to facilitate the adaptation of the methodology to every user's specific system.

We present a method for achieving sub-nanometer resolution images with amplitude-modulation (tapping mode) atomic force microscopy in liquid. The method is demonstrated on commercial atomic force microscopes. We explain the rationale behind our choices of parameters and suggest strategies for resolution optimization.

액체의 진폭 변조 원자 힘 현미경과 서브 나노 미터 해상도 이미징

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully understood. We have traced the trajectories of individual nanoparticles using liquid-cell transmission electron microscopy (TEM) to investigate the mechanism of the assembly process. Herein, we present the protocols used for liquid-cell TEM studies of the self-assembly mechanism. First, we introduce the detailed synthetic protocols used to produce uniformly sized platinum and lead selenide nanoparticles. Next, we present the microfabrication processes used to produce liquid cells with silicon nitride or silicon windows and then describe the loading and imaging procedures of the liquid-cell TEM technique. Several notes are included to provide helpful tips for the entire process, including how to manage the fragile cell windows. The individual motions of nanoparticles tracked by liquid-cell TEM revealed that changes in the solvent boundaries caused by evaporation affected the self-assembly process of nanoparticles. The solvent boundaries drove nanoparticles to primarily form amorphous aggregates, followed by flattening of the aggregates to produce a 2-dimensional (2D) self-assembled structure. These behaviors are also observed for different nanoparticle types and different liquid-cell compositions.

Here we introduce experimental protocols for the real-time observation of a self-assembly process using liquid-cell transmission electron microscopy.

나노 입자의 자기 조립 추적에 대 한 액체 셀 전송 전자 현미경 검사 법

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

All-electronic Nanosecond-resolved Scanning Tunneling Microscopy: Facilitating the Investigation of Single Dopant Charge Dynamics

The miniaturization of semiconductor devices to scales where small numbers of dopants can control device properties requires the development of new techniques capable of characterizing their dynamics. Investigating single dopants requires sub-nanometer spatial resolution, which motivates the use of scanning tunneling microscopy (STM). However, conventional STM is limited to millisecond temporal resolution. Several methods have been developed to overcome this shortcoming, including all-electronic time-resolved STM, which is used in this study to examine dopant dynamics in silicon with nanosecond resolution. The methods presented here are widely accessible and allow for local measurement of a wide variety of dynamics at the atomic scale. A novel time-resolved scanning tunneling spectroscopy technique is presented and used to efficiently search for dynamics.

We demonstrate an all-electronic method to observe nanosecond-resolved charge dynamics of dopant atoms in silicon with a scanning tunneling microscope.

모든 전자 나노초 해결 주사 터널링 현미경: 촉진 단일 불순물 충전 역학 조사

The miniaturization of semiconductor devices to scales where small numbers of dopants can control device properties requires the development of new ...

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.

Nanocrystal 에칭 제자리에서 공부를 그래 액체 셀 전송 전자 현미경 검사 법을 사용 하 여

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

Nanoscale Characterization of Liquid-Solid Interfaces by Coupling Cryo-Focused Ion Beam Milling with Scanning Electron Microscopy and Spectroscopy

Physical and chemical processes at solid-liquid interfaces play a crucial role in many natural and technological phenomena, including catalysis, solar energy and fuel generation, and electrochemical energy storage. Nanoscale characterization of such interfaces has recently been achieved using cryogenic electron microscopy, thereby providing a new path to advancing our fundamental understanding of interface processes.
This contribution provides a practical guide to mapping the structure and chemistry of solid-liquid interfaces in materials and devices using an integrated cryogenic electron microscopy approach. In this approach, we pair cryogenic sample preparation which allows stabilization of solid-liquid interfaces with cryogenic focused ion beam (cryo-FIB) milling to create cross-sections through these complex buried structures. Cryogenic scanning electron microscopy (cryo-SEM) techniques performed in a dual-beam FIB/SEM enable direct imaging as well as chemical mapping at the nanoscale. We discuss practical challenges, strategies to overcome them, as well as protocols for obtaining optimal results. While we focus in our discussion on interfaces in energy storage devices, the methods outlined are broadly applicable to a range of fields where solid-liquid interface play a key role.

Cryogenic Focused Ion Beam (FIB) and Scanning Electron Microscopy (SEM) techniques can provide key insights into the chemistry and morphology of intact solid-liquid interfaces. Methods for preparing high quality Energy Dispersive X-ray (EDX) spectroscopic maps of such interfaces are detailed, with a focus on energy storage devices.

Cryo-Focused Ion Beam Milling과 주사 전자 현미경 및 분광법을 결합하여 액체-고체 인터페이스의 나노스케일 특성화

Physical and chemical processes at solid-liquid interfaces play a crucial role in many natural and technological phenomena, including catalysis, solar ...

Studying the Effects of Temperature on the Nucleation and Growth of Nanoparticles by Liquid-Cell Transmission Electron Microscopy

Temperature control is a recent development that provides an additional degree of freedom to study nanochemistry by liquid cell transmission electron microscopy. In this paper, we describe how to prepare an in situ heating experiment for studying the effect of temperature on the formation of gold nanoparticles driven by radiolysis in water. The protocol of the experiment is fairly simple involving a special liquid cell with uniform heating capabilities up to 100 &#176;C, a liquid-cell TEM holder with flow capabilities and an integrated interface for controlling the temperature. We show that the nucleation and growth mechanisms of gold nanoparticles are drastically impacted by the temperature in liquid cell. Using STEM imaging and nanodiffraction, the evolution of the density, size, shape and atomic structure of the growing nanoparticles are revealed in real time. Automated image processing algorithms are exploited to extract useful quantitative data from video sequences, such as the nucleation and growth rates of nanoparticles. This approach provides new inputs for understanding the complex physico-chemical processes at play during the liquid-phase synthesis of nanomaterials.

Temperature control during liquid-phase electron microscopy experiments opens up new perspectives of studying the dynamic of nanoparticles in liquid environments mimicking their formation or application media. Using recently developed heating liquid cells, we directly observed the influence of temperature on the nucleation and growth processes of gold nanoparticles in water.

액체 세포 전송 전자 현미경 검사법에 의한 나노 입자의 핵 형성 및 성장에 온도의 효과 연구

Temperature control is a recent development that provides an additional degree of freedom to study nanochemistry by liquid cell transmission electron ...

Light-Induced In Situ Transmission Electron Microscopy for Observation of the Liquid-Soft Matter Interaction

The current protocol describes the modifications of the transmission electron microscope (TEM) setup for in situ light-induced observations. A glass optical fiber inserted into the electron column above the objective lens polepiece, and a laser, an adjustable light source, was used to fabricate the device. After the illuminator has been calibrated using an external measuring system, it allows one to adjust the intensity of the lighting to the needs of the observed process. This lighting system was utilized to image antimicrobial photodynamic therapy phenomena, which are currently the subject of intense research. The sample was prepared by spotting a suspension of bacteria on a carbon, graphene, or silicon nitride substrate, blotting the excess solution, spotting the photosensitizer solution, blotting the excess liquid again, and then assembling the liquid cell with a second substrate or graphene film. The process of the imaging experiment itself includes choosing the right place for observation with the use of low magnification and a minimum dose of electrons, and then cyclical activation of the light source to capture subsequent images at specified intervals with the minimum amount of electrons necessary. The electron dose of each exposure and the time and intensity of lighting used need to be carefully recorded due to the complexity of the observed phenomena as, at the same time, the process is both light- and electron-driven. After the actual experiment is performed, additional control observations must be made, in which the same doses of electrons are used but without additional light influence and smaller doses of electrons are used for higher doses of light. This makes it possible to distinguish light-induced microstructural effects from those caused by electrons in both the fields of life and materials science.