소이투 투과 전자 현미경 을 위한 그래핀 지원 마이크로웰 액체 세포의 준비

액체 세포 전자 현미경 검사는 고해상도액체 매체에서 C2의 나노 기능을 조사하는 강력한 기술이며 나노 규모의 동적 공정에 대한 독특하고 실시간 통찰력을 제공합니다. 그래핀지원 마이크로웰 액체 셀은 그래핀과 실리콘 기술 기반 세포 아키텍처의 장점을 결합합니다. EDX 분광법과 같은 분석 방법과 의상관관계를 허용합니다.

이 기술을 통해 액체에서 재료의 공정을 직접 따를 수 있습니다. 현장에서 이것은 우리의 연구 훈련 그룹의 핵심입니다. 독일 연구 재단이 자금을 지원하는 전자, 엑스레이 및 스캐닝 프로브가 있는 시투 현미경 검사법에서.

절차를 시연하는 것은 내 실험실에서 직원 인 로버트 브랜샤이드 (Robert Branscheid)가 될 것입니다. 시작하려면 그래핀을 TEM 그리드에 옮기고, 먼저 PMMA에서 CVD 그래핀의 6~8층을 지원하는 조직을 적시다. 물이 PMMA 멤브레인에 직접 적용되지 않도록 주의하십시오.

PMMA 코팅 그래핀을 DI 물로 채워진 페트리 접시에 완전히 담근 다음 필터 페이퍼를 사용하여 그래핀 층을 떠냅니다. 그래 핀 PMMA 스택의 그래 핀 측면은 전체 절차 동안 상단에 유지주의하십시오. 그래 핀 층을 모든 가공 된 우물을 덮을 만큼 충분히 큰 조각으로 자른다.

그런 다음, 페트리 접시에 컷 조각을 다시 몰입. 다음으로, 한 쌍의 항 모세관 핀셋을 사용하여 구멍이 뚫리 카본의 지지 층으로 코팅된 TEM 그리드를 선택합니다. 조심스럽게 물에 그리드를 다이빙, 표면에 떠있는 그래 핀을 잡을.

시트를 몇 시간 동안 건조시키십시오. 그런 다음 30 분 동안 아세톤 욕조로 전송하여 PMMA 보호 층을 제거하십시오. 아세톤 목욕에 이어, 즉시 에탄올과 DI 물에 샘플을 몰입하지 않고 솔루션 사이에 샘플을 건조.

평평한 용기를 사용하여 나중에 시편을 쉽게 제거하십시오. 완료되면 DI 물에서 샘플을 제거하고 주변 조건에서 30 분 동안 건조하십시오. 텍스트 프로토콜을 따라 따라 마이크로 패턴 마이크로웰이 있는 액체 셀 템플릿을 만듭니다.

제조된 액체 세포 템플릿을 아세톤으로 헹구고 에탄올이 뒤따릅니다. 그런 다음, 주변 20%의 산소, 80%의 질소 플라즈마를 5분간 적용하여 멤브레인의 wettability를 향상시킵니다. 시편 용액의 0.5 마이크로리터를 템플릿 또는 그래핀 층에 분배합니다.

증발로 인한 농도 변화를 최소화하기 위해 원활한 작업 절차를 보장하십시오. 다음으로, TEM 그리드를 템플릿을 향한 그래핀을 사용하여 마이크로 패턴 실리콘 진타층에 배치합니다. 그래핀 코팅 된 TEM 그리드를 템플릿에 조심스럽게 눌러 하단 실리콘 진타막을 파괴하지 않도록하십시오.

세포 건조를 가속화하고 농도 변화를 완화하기 위해 조직으로 과도한 용액을 제거합니다. 약 2~3분 후, 그래핀 실리콘 질화물 반 데르 발스 상호작용이 액체 세포를 밀봉함에 따라 대비변화를 관찰한다. 그런 다음 광학 현미경 아래에 샘플을 배치합니다.

핀셋 쌍을 사용하여 그리드와 그래핀지원 마이크로웰 액체 셀 프레임 사이의 팁을 밀어 TEM 그리드를 조심스럽게 제거합니다. 깎아지른 듯한 힘 손상을 줄이려면 그리드 사이트에서 더 작은 창 가장자리까지 평행하게 시작합니다. 그래 핀 지원 마이크로웰 액체 세포의 적어도 하나의 멤브레인이 여전히 손상되지 않았는지 확인합니다.

표준 TEM 홀더를 사용하여 샘플을 홀더에 로드합니다. 준비 직후 홀더와 샘플을 스캐닝 전송 전자 현미경에 적재하십시오. 시료와 현미경 특성 모두에 관해서 시료를 적절히 이미지화합니다.

낮은 용량을 사용하여 미리 유도된 아티팩트를 최소화하고 짧은 노출 시간을 사용하여 움직임 관련 흐림을 방지합니다. 오랜 시간 실험을 위해 빔을 차단하여 방사선 손상을 줄입니다. 이미지를 수집한 후 적합한 이미지 프로세싱 플랫폼을 사용하여 관심 있는 기능을 추출합니다.

입자 추적 및 분석을 위해 오픈 소스 ImageJ 분포인 피지를 사용하십시오. 이미지를 로드하고 이진 이미지로 변환한 후 분석 입자 함수를 활용하여 각 프레임의 모든 파티클에 대해 투영된 영역 및 파티클의 바리센터에 대한 정확한 정보를 얻습니다. 파티클이 밝은 반점으로 표시되도록 원본 이미지를 반전시킵니다.

그런 다음 프레임 사이의 파티클을 플러그인의 도움으로 연결합니다. 기본적으로 TrackMate는 어두운 배경에서 밝은 파티클을 검색합니다. 마지막으로, TrackMate의 결과를 결합하고 파이썬 기반 오픈 소스 생태계인 SciPy를 활용하여 입자를 적절한 스크립트로 분석합니다.

시편 용액의 성공적인 캡슐화는 전자 현미경 검사 중에 확인할 수 있습니다. 이 비디오는 나노 입자의 앙상블의 용해, 및 수지상 구조의 성장을 보여줍니다. 입자 성장 및 용해 역학에 대한 통찰력을 얻으려면 평균 매개 변수의 개발을 분석하기보다는 각 입자를 개별적으로 조사하는 것이 중요합니다.

시간이 지남에 따라 개별 입자의 반경 변동의 성장 지수, 알파, 추정을 통해, 근본적인 반응 역학의 정보를 얻을 수 있다. 여기서, 알파의 분포는 73개의 용해 입자를 기반으로 표시된다. 반경 감소가 최소 50%로 간주된다고 설명하는 각도 모델만 간주됩니다.

비디오의 끝에서, 수상자 구조가 나타난다. 원더라이트 형성은 액체 세포에서 또 다른 전형적인, 잘 문서화된 과정입니다. 원원지 성장을 정량화하기 위해 구조 적 윤곽을 분석합니다.

팁 반경의 진화와 시간이 지남에 따라 속도는 예상되는 과복 관계를 보여줍니다. 덴트라이트 성장은 앞서 언급한 입자 에칭으로 인한 금 이온의 국소 슈퍼 포화에 기인한다. 비디오의 이 부분에서는 입자가 여전히 용해되고 있으며 과포화 시스템은 원더라이트 성장으로 이완됩니다.

이것은 금 이온과 산화 종 모두에서 국소 농도 변화에 의해 발생할 수 있습니다. 액체 적재 및 서프는 다른 시편 용액이 적용되면 그래핀 접착 및 필요한 건조 시간이 다를 수 있기 때문에 관심있는 시편에 크게 의존합니다. 그래핀지원 마이크로웰 액체 세포 아키텍처는 EDSX의 수율과 같은 시상적 방법을 보완할 수 있습니다.

또한, 전송 모드 및 단층 촬영 실험에서 SEM이 성공적으로 수행되었습니다. 이 기술의 개발 후, 원자 분해능으로 금, 은, 카우시엔 및 기타 입자의 성장 메커니즘을 해명할 수 있게 되었다. 결과는 또한 연구 훈련 단에 참여하는 물리학 부에 있는 우리의 동료에 의해 취득한 플라즈마 공명 측정과 우수한 계약입니다.

여기에 표시되지 는 않지만, 캐리어 프레임 생산은 부식성 및 독성 종을 사용합니다. 작동 중주의하 시주의 하시고 필요한 주의 사항을 취하십시오.