Name: liquid-cell transmission electron microscopy for tracking self-assembly of nanoparticles
Uploaded: 2017-10-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 39 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles at JoVE.com

Prof. Dr. A. Paul Alivisatos Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley ve Prof. Taeghwan Hyeon Seul Ulusal Üniversitesi'nde yararlı tartışma için teşekkür ederiz. Bu eser IBS-R006-D1 tarafından desteklenmiştir. W.C.L. minnetle destek (HY-2015-N) Hanyang Üniversitesi Araştırma Fonu kabul eder.

1. nano tanecikleri sentez <ol><li>Platin nano tanecikleri sentezi <ol><li>amonyum hexachloroplatinate(IV) birleştirmek 17,75 mg ((NH 4) 2 Pt (IV) Cl 6), 3.72 mg Amonyum tetrachloroplatinate(II) ((NH 4) 2 Pt (II) Cl 4), tetramethylammonium bromür, poly(vinylpyrrolidone) 109 mg 115.5 mg (MW: 29.000) ve 10 mL 100 mL 3-boyun yuvarlak alt şişesi bir heyecan çizgiyle etilen glikol Kauçuk septum ile donatılmıştır.</li>
		<li>Şişeye reflü kondansatör ile donatmak ve vakum altında tasfiye. 1000 devir / dakikada bir manyetik heyecan çizgiyle tepki karışımı heyecan.</li>
		<li>180 ° C de 10 ° C/dak argon akışı altında bir oranda Isıtma manto tepki karışıma ısı.</li>
		<li>20 dk (180 ° C) sıcaklık sürdürmek. Çözüm koyu kahverengi renk olur.</li>
		<li>Oda sıcaklığına kadar soğumasını bekleyin için Isıtma manto şişeye kaldırmak.</li>
		<li>Ürün 50 mL santrifüj tüpü aktarın. Aseton 30 mL nano tanecikleri çökelti ve örneği ' 2.400 x g 10 dakika süreyle santrifüj kapasitesi için ürün için ekleyin 
		Not: güvenliğiniz için bir duman mahallede bu işlem gerçekleştirilmelidir.</li>
		<li>Süpernatant atmak ve 10 mL etanol ile siyah çökelti yeniden dağıtmak.</li>
		<li>30 mL toluen ürünüyle çökelti ve süspansiyon 2.400 x g 10 dk. atmak için de süpernatant santrifüj kapasitesi ve 10 mL etanol ile siyah çökelti yeniden dağıtmak. 3 kez bu işlemi yineleyin.</li>
		<li>Oleylamine 5 mL için Platin nano tanecikleri ekleyin ve dispersiyon 100 mL yuvarlak alt kabı transfer. Gecede ligand Satım tepki gerçekleşmesi izin vermek için 1000 devirde manyetik karıştırma altında dağılım cezir.</li>
		<li>Ligand değiş tokuş nano tanecikleri eriyik--dan onları ayırmak 30 dk için 10.000 x g, santrifüj kapasitesi.</li>
		<li>Süpernatant atmak ve platin nano tanecikleri 10 ml toluen, hekzan veya kloroform gibi hidrofobik bir çözücü dağıtmak.</li>
	</ol></li> <li>Kurşun selenit nano tanecikleri sentezi <ol><li>kurşun oleat hazırlanması <ol><li>kurşun asetat trihidrat (Pb(Ac) 2 ·3H 2 O) 758 mg, oleik asitin 2.5 mL ve Difenil eter 10 mL Kauçuk septum ile donatılmış 100 mL 3-boyun yuvarlak alt şişesi bir heyecan çizgiyle.</li>
			<li>Şişeye reflü kondansatör ile donatmak.</li>
			<li>70 ° C 2 h için vakum koşul altında karisimin degas ve 1000 rpm bir manyetik heyecan çizgiyle karıştırın.</li>
			<li>Şişeye argonla temizlemek ve sonra oda sıcaklığında soğumaya.</li>
		</ol></li> <li>Trioctylphosphine selenit (TOPSe) hazırlanması <ol><li>ayrı bir gemi içinde birleştirmek 474 mg selenyum ve trioctylphosphine (üst) bir torpido etkilenmemek reaktifleri, hava için kullanmak bir inert atmosfer altında 6 mL.</li>
			<li>Ultrasonication 110 W, 40 kHz, at tarafından top selenyum toz olur ve çözüm gözle görülür saydam hale gelene kadar bir girdap Mikser kullanarak karıştırın.</li>
		</ol></li> <li>Ayrı 250 mL 3-boyun yuvarlak alt şişeye Difenil eter 30 dakika süreyle 1000 devirde manyetik karıştırma ile vakum koşul altında 120 ° C'de 15 mL degas</li>
		<li>Şişe argon ile tasfiye ve 230 Difenil eter ısı ° C.</li>
		<li>Kurşun oleat ve TOPSe çözümleri hızla Önceden ısıtılmış Difenil eter enjekte. Sıcaklık enjeksiyon üzerine bir dereceye kadar düşecek. Yaşlanma sıcaklığı ayarlamak için 170 ° C.</li>
		<li>Karışımı ile kurşun selenit nano tanecikleri gerçekleşmesi için büyüme sağlamak için güçlü karıştırarak 10 dakika 170 ° c sıcaklık sürdürmek.</li>
		<li>Oda sıcaklığına kadar soğumasını bekleyin için Isıtma manto şişeye kaldırmak.</li>
		<li>İki 50 mL santrifüj tüpleri hazırlayacak ve ürün eşit birime bölmek ve tüpler için transfer. Nano tanecikleri çökelti ve süspansiyon, 2400 x g 10 dakika süreyle santrifüj kapasitesi her tüpün 30 mL etanol ekleyin</li>
		<li>Süpernatant atmak ve 10 mL toluen ile siyah çökelti yeniden dağıtmak.</li>
		<li>30 mL etanol ile ürün çökelti ve süspansiyon 2.400 x g 10 dk. atmak için de süpernatant santrifüj kapasitesi ve 10 mL toluen ile siyah çökelti yeniden dağıtmak. 3 kez bu işlemi yineleyin.</li>
		<li>Süpernatant atmak ve kurşun selenit nano tanecikleri 10 ml toluen, hekzan veya kloroform gibi hidrofobik bir çözücü dağıtmak.</li>
	</ol></li></ol> 2. Sıvı-hücre üretim <ol><li>silikon Nitrür sıvı-hücre ( şekil 3a ) <ol><li>ifade <ol><li>silikon Nitrür tabakasının düşük stres silikon Nitrür film üzerine 100 depozito µm kalınlığında silikon gofret (4 inç) 835 ° C ve basınçla 100 sccm dichlorosilane ve 50 sccm amonyak akışının 140 mTorr alçak basınç kimyasal Buhar biriktirme (LPCVD) tarafından. ~ 25 yaşında silikon Nitrür tabakasının kalınlığı kontrol ifade zaman değişen tarafından nm. Birikim hızı 2.5-3.0 nm/min, ama biraz her CVD için değişir.</li>
		</ol></li> <li>Üst ve alt cips Not: 25 microfabrication işleminin ayrıntılı bir açıklaması için başvurmak için lütfen bakın.
		<ol><li>Spin kat 10 mL silikon Nitrür/silikon gofret için 30 3000 rpm'de üzerinde olumlu fotorezist s, gofret tamamen ıslak için yeterli fotorezist kullanma. 
			Not: Ultrathin silikon gofret iplik sırasında kolayca kırılır. Biz genellikle 500 kalınlığı ile ultrathin gofret başka bir silikon gofret üzerinde eklemek µm fotorezist kullanarak kırılma kaçının. Spin-kaplama sonra ince gofret aseton daldırma kalın gofret ayrılır. Bu teknik de aşağıdaki işlemde ultrathin silikon gofret üzerinde spin kaplama için kullanılabilir.</li>
			<li>Fırında 60 85 ° c sıcak tabakta gofret s. 
			Not: hazırlanan gofret sıcaklıkta fırında değil &#62; 110 ° C. kabartma yüksek sıcaklıklarda fotorezist fotorezist olumlu olumsuz bir fotorezist değiştirmek neden olur.</li>
			<li>Fotorezist kaplı gofret ultraviyole ışığa maruz (365 nm) 10 için bir krom maskesi ( Şekil 1a) aracılığıyla s.</li>
			<li>Bırakın geliştirici çözüm için 40 50 mL içine fotorezist kaplı gofret s. 50 ml deiyonize su gofret yıkamak 1 min için geliştirilmiş gofret Soak. Yıkama işlemi iki kez yineleyin.</li>
			<li>Silikon Nitrür 1dk reaktif iyon yakıcısı sülfür heksaflorid 50 sccm akışı ile kullanmak için etch.</li>
			<li>En iyi chip ve aseton fotorezist kaldırmak 2 min için alt yongasında bırakın. Çanağı hafifçe etkili fotorezist kaldırmak için tarafından tokalaş.</li>
			<li>Etch potasyum hidroksit (30 mg/mL) 85 ° c için 1.5-2 h. sulu bir çözüm ile silikon su banyosu gravür çözüm tek tip sıcaklık profili vardır emin olmak için kullanın. Düzensiz sıcaklık aşırı e olmanın bazı alanlarda götürecekbazı eksik olarak kazınmış ederken tched.</li>
			Gravür bırakıp gravür çözüm hücreden penceresi tamamen çıplak gözle, kabartma olarak göründüğünde <li>. Hücreyi yatay olarak kaldırdı oluşabilir kaldırma kuvveti tarafından kırılıyor pencere olasılığını önlemek için gravür çözümden kaldırırken eğimli.</li>
			<li>Alt küçük parça ( Şekil 1b) için bir maske ile bu yordamları yineleyin. 
			Not: üst ve alt çip pencereler çok gibi ince, yaklaşık 25 nm, onlar çok kırılgan. Bu nedenle, aşırı işlerken özen gösterilmelidir. Çip bir yüzeye dinlendikten pencere yan her zaman yukarı bakmalıdır.</li>
		</ol></li> <li>Üst ve alt fiş yapıştırma <ol><li>Spin kat 10 mL silikon Nitrür/silikon gofret için 30 3000 rpm'de üzerinde olumlu fotorezist s.</li>
			<li>60 90 ° c sıcak tabakta gofret fırında s.</li>
			<li>Fotorezist kaplı gofret ultraviyole ışığa maruz (365 nm) 10 s ile krom maske ( şekil 1 c).</li>
			<li>Bırakın geliştirici çözüm için 40 50 mL içine fotorezist kaplı gofret s. 50 ml deiyonize su gofret yıkamak 1 min için geliştirilmiş gofret Soak. Yıkama işlemi iki kez yineleyin.</li>
			<li>~ 100 nm kalın bir tabaka indiyum termal Evaporatör kullanarak alt çip üzerine yatırın. İndiyum katman ayırıcı ve sızdırmazlık bir malzeme kullanılır.</li>
			<li>Aseton fotorezist kaldırmak 2 dk yongasında bırakın. Çanağı hafifçe etkili fotorezist kaldırmak için tarafından tokalaş.</li>
			<li>Bir aligner kullanarak alt ve üst cips hizalamak ve onları 100'de Bono ° C.</li>
		</ol></li></ol></li> <li>Silikon sıvı-hücre ( şekil 3b ) <ol><li>üst ve alt cips hazırlanması <ol><li>p-tipi silikon-Tarih-yalıtkan (SOI) gofret tabaka kalınlıkları ile kullanma 100 nm, 400 nm ve üst silikon için 600 µm gömülü SiO 2 ve silikon işleme katmanları sırasıyla.</li>
			<li>Gerçekleştir ıslak oksidasyon oksidasyon fırın Silisyum oksit tabakası kalınlığının 170 ile büyümeye 950-1100 ° C'de SOI gofret nm.</li>
			<li>Etch SOI gofret tamponlu bir oksit daldırma tarafından Silisyum oksit (BOE) çözüm Silisyum oksit ıslak bir etchant 2 dk için oda sıcaklığında etch. Adım 2.2.1.2 ve 2.2.1.3 amacı SOI gofret 25 üst silikon tabakası kalınlığı azaltmak etmektir nm.</li>
			<li>Düşük stres silikon Nitrür tabakasının kalınlığının 25 ile mevduat üzerine adım 2.1.1.1 olduğu gibi aynı işlem koşulları kullanarak LPCVD tarafından SOI gofret (4 inç) nm.</li>
			<li>Aynı işlemleri kullanarak silikon Nitrür desen ve maske desenleri olduğu gibi adımları 2.1.2.1 - 2.1.2.4.</li>
			<li>Gofret aseton fotorezist kaldırmak 2 dk içinde bırakın. Çanağı hafifçe etkili fotorezist kaldırmak için tarafından tokalaş.</li>
			<li>Silisyum oksit BOE çözüm için 30 ile etch s.</li>
			<li>7-12 h. Trimethylamine hidroksit (TMAH) sulu çözüm de silikon gravür için kullanılabilir için silikon potasyum hidroksit (500 mg/mL) 80 ° C'de sulu bir çözüm ile etch.</li>
			<li>Etch 10 dakika süreyle 160 ° C'de % 85 fosforik asit ile Silisyum nitrit</li>
			<li>Etch Silisyum oksit 3 dakika süreyle oda sıcaklığında BOE Çözümle</li>
			<li>Adımları 2.2.1.1 - 2.2.1.10 ( Şekil 1b) alt çip için maskesi yordamları yineleyin.</li>
		</ol></li> <li>Üst ve alt fiş yapıştırma <ol><li>Spin kat 10 mL silikon Nitrür/silikon gofret için 30 3000 rpm'de üzerinde olumlu fotorezist s.</li>
			<li>60 90 ° c sıcak tabakta gofret fırında s.</li>
			<li>Fotorezist kaplı gofret ultraviyole ışığa maruz (365 nm) 10 s ile krom maske ( şekil 1 c).</li>
			<li>Bırakın geliştirici çözüm için 40 50 mL içine fotorezist kaplı gofret s. 50 ml deiyonize su gofret yıkamak 1 min için geliştirilmiş gofret Soak. Yıkama işlemi iki kez yineleyin.</li>
			<li>~ 100 nm kalın bir tabaka indiyum termal Evaporatör kullanarak alt çip üzerine yatırın. İndiyum katman ayırıcı ve sızdırmazlık bir malzeme kullanılır.</li>
			<li>Aseton fotorezist kaldırmak 2 dk yongasında bırakın. Çanağı hafifçe etkili fotorezist kaldırmak için tarafından tokalaş.</li>
			<li>Bir aligner kullanarak alt ve üst cips hizalamak ve onları 100'de Bono ° C.</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 3. Sıvı-hücre TEM <ol><li><ol><li>5 mL içine nanopartikül dispersiyonu (Protokolü 1.1 ve 1.2) Ekle 20 µL Çözüm yükleme flakon ve kuru havada 10 dk. dağılın solvent karışımı (o-dichlorobenzene, 1 mL nano tanecikleri için Pentadecane 250 µL ve oleylamine 10 µL). 
		Not: aşırı koşullarda, yüksek sıcaklık, düşük basınç gibi ve uzun süreler için kurutma zavallı nanopartikül insanlara neden olabilir. Dinamik ligand parçacık etkileşimleri olduğu parçacıklar Aglomerasyon ligand dekolmanı aşırı koşullarda sonra yüksek bir olasılık. O-dichlorobenzene, pentadecane ve oleylamine farklı buharı basınç beri kurutma işlemi solvent oranı sabit tutmak için hemen yükleme işleminden önce yapılmalıdır.</li>
		<li>İncelemek bir optik mikroskop kullanarak sıvı hücre. 
		Not: herhangi bir sıvı hücre pencerelerini kırık ise, hücre kullanmayın.</li>
		<li>Yük ~ 100 nL içine rezervuarlar nanopartikül dispersiyonu ( şekil 2a ve 2b) sıvı hücre. Ultrathin kılcal damar ( Şekil 2 c) ile donatılmış bir enjektör dağılım az miktarda sıvı hücre rezervuar etkin bir şekilde yüklemek için kullanılabilir. 
		Not: genel olarak, enjekte nanopartikül dağılım havzanın kapasitesini aşıyor. Dispersiyon havzanın taşarsa, sıvı hücre tamamen mühür değil. Bu nedenle, havzanın dışına taşan herhangi bir dağılım bir fan şekil içine kesti bir filtre kağıdı ucu tarafından absorbe gerekir. Emme sırasında belgili tanımlık pencere ile temasından sakının.</li>
		<li>O-dichlorobenzene kuru için 10 dakika için hava sıvı hücreye maruz.</li>
		<li>Bakır diyafram kılavuz bir tarafında bir boyutu 2 mm ve delik boyutunu 600 µm ile vakum yağ uygulamak ve yağlanmış yüzü kapalı bir ortam oluşturmak için diyafram kılavuzunun sıvı hücre kapak. 
		Not: TEM çözünürlüğü büyük ölçüde üstünde belgili tanımlık pencere yatırılır vakum yağ azaltır. Böylece, bakır diyafram kılavuz delik hücre ilk denemesinde pencere ile eşleşecek şekilde hata düzeltilmesi gerektiğini değil; Bunun yerine, hücreyi atılmalıdır ve yeni bir hazır.</li>
	</ol></li> <li>TEM ölçüm <ol><li>sıvı-standart bir TEM tutucuya yerleştirin. Sıvı hücre standart yuvasına uyacak şekilde tasarlanmıştır. 
		Not: TEM sahibinin kirlenmesini önlemek için eldiven kullanın.</li>
		<li>TEM sürekli görüntü alma modunda ayarlayın. TEM çekim 200 bir ivme voltaj, akım yoğunluğu ile kV / ~ 700 A/m 2. 
		Not: Sık TEM basınç seviyesini kontrol edin. Basınç seviyesi anormal ise, hemen Imaging durdurmak ve tutucu TEM odasından mümkün olduğunca hızlı bir şekilde kaldırın. Sıvı-hücre TEM düşük kontrast görüntü odaklanarak zorluk neden olur. İyi hizalama ve odaklanan bir ilk kaba odağı pencerenin kenarında tarafından kolayca gerçekleştirilir. Kurutma kuru akım yoğunluğu değiştirerek kontrol edilebilir. 2D kurutma oranı gelişen kurutma düzeltme eklerinin boyutunu izleme tarafından ölçülebilir. Ancak, quanti için zordurkurutma fy oranı hacmi açısından.</li>
		<li>ImageJ yazılım paketi kullanarak özgün TEM görüntüleri açın. Programın çok noktalı simgesini seçin ve bireysel nano tanecikleri görüntü, ve o zaman hulâsa x ve y koordinatları seçili parçacıkların merkezlerinden atayın.</li>
		<li>Hesaplamak Radyal dağılım fonksiyonu (RDF): 
		<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56335/56335eq1.jpg" /> r interparticle mesafe olduğu N parçacıkları sayısı, A olan moleküller tarafından bölgeyi, ρ 2D alansal yoğunluğu parçacıklar (N / A), <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56335/56335eq2.jpg" /> parçacık j pozisyon öğesinden parçacık k ve δ (r) Dirac delta fonksiyonudur. Kullandığımız <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56335/56335eq3.jpg" /> nerede bir 0.8 = nm olarak gerçekçi hesaplama Dirac delta fonksiyonudur.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol>
	<li>Shevchenko, E. V., Talapin, D. V., Kotov, N. A., O'Brien, S., Murray, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+Diversity+in+Binary+Nanoparticle+Superlattices.">Structural Diversity in Binary Nanoparticle Superlattices.</a> Nature. 439, 55-59 (2006).</li><li>Talapin, D. V., 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=Quasicrystalline+Order+in+Self-Assembled+Binary+Nanoparticle+Superlattices.">Quasicrystalline Order in Self-Assembled Binary Nanoparticle Superlattices.</a> Nature. 461, 964-967 (2009).</li><li>Evers, W. H., Friedrich, H., Filion, L., Dijkstra, M., Vanmaekelbergh, D. <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+a+Ternary+Nanocrystal+Superlattice+and+Its+Structural+Characterization+by+Electron+Tomography.">Observation of a Ternary Nanocrystal Superlattice and Its Structural Characterization by Electron Tomography.</a> Angew. Chem., Int. Ed. 48, 9655-9657 (2009).</li><li>Maillard, M., Motte, L., Pileni, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rings+and+Hexagons+Made+of+Nanocrystals.">Rings and Hexagons Made of Nanocrystals.</a> Adv. Mater. 13, 200-204 (2001).</li><li>Sztrum, C. G., Rabani, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Out-of-Equilibrium+Self-Assembly+of+Binary+Mixtures+of+Nanoparticles.">Out-of-Equilibrium Self-Assembly of Binary Mixtures of Nanoparticles.</a> Adv. Mater. 18, 565-571 (2006).</li><li>Han, W., Lin, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learning+From+&amp;#34;coffee+Rings&amp;#34;:+Ordered+Structures+Enabled+by+Controlled+Evaporative+Self-Assembly.">Learning From &amp;#34;coffee Rings&amp;#34;: Ordered Structures Enabled by Controlled Evaporative Self-Assembly.</a> Angew. Chem., Int. Ed. 51, 1534-1546 (2012).</li><li>Bigioni, T. P., 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=Kinetically+Driven+Self+Assembly+of+Highly+Ordered+Nanoparticle+Monolayers.">Kinetically Driven Self Assembly of Highly Ordered Nanoparticle Monolayers.</a> Nat. Mater. 5, 265-270 (2006).</li><li>Govor, L. V., Reiter, G., Parisi, J., Bauer, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-Assembled+Nanoparticle+Deposits+Formed+at+the+Contact+Line+of+Evaporating+Micrometer-Size+Droplets.">Self-Assembled Nanoparticle Deposits Formed at the Contact Line of Evaporating Micrometer-Size Droplets.</a> Phys. Rev. E. 69, 61609 (2004).</li><li>Kletenik-Edelman, O., 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=Drying-Mediated+Hierarchical+Self-Assembly+of+Nanoparticles:+A+Dynamical+Coarse-Grained+Approach.">Drying-Mediated Hierarchical Self-Assembly of Nanoparticles: A Dynamical Coarse-Grained Approach.</a> J. Phys. Chem. C. 112, 4498-4506 (2008).</li><li>Kletenik-Edelman, O., Sztrum-Vartash, C. G., Rabani, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coarse-Grained+Lattice+Models+for+Drying-Mediated+Self-Assembly+of+Nanoparticles.">Coarse-Grained Lattice Models for Drying-Mediated Self-Assembly of Nanoparticles.</a> J. Mater. Chem. 19, 2872-2876 (2009).</li><li>Rabani, E., Reichman, D. R., Geissler, P. L., Brus, L. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drying-mediated+self-assembly+of+nanoparticles.">Drying-mediated self-assembly of nanoparticles.</a> Nature. 426, 271-274 (2003).</li><li>Loubat, A., 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=Growth+and+Self-Assembly+of+Ultrathin+Au+Nanowires+into+Expanded+Hexagonal+Superlattice+Studied+by+in+Situ+SAXS.">Growth and Self-Assembly of Ultrathin Au Nanowires into Expanded Hexagonal Superlattice Studied by in Situ SAXS.</a> Langmuir. 30, 4005-4012 (2014).</li><li>Connolly, S., Fullam, S., Korgel, B., Fitzmaurice, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-Resolved+Small-Angle+X-Ray+Scattering+Studies+of+Nanocrystal+Superlattice+Self-Assembly.">Time-Resolved Small-Angle X-Ray Scattering Studies of Nanocrystal Superlattice Self-Assembly.</a> J. Am. Chem. Soc. 120, 2969-2970 (1998).</li><li>Lu, C., Akey, A. J., Dahlman, C. J., Zhang, D., Herman, I. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resolving+the+Growth+of+3D+Colloidal+Nanoparticle+Superlattices+by+Real-Time+Small-Angle+X-Ray+Scattering.">Resolving the Growth of 3D Colloidal Nanoparticle Superlattices by Real-Time Small-Angle X-Ray Scattering.</a> J. Am. Chem. Soc. 134, 18732-18738 (2012).</li><li>Zheng, H., Claridge, S. A., Minor, A. M., Alivisatos, A. P., Dahmen, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanocrystal+Diffusion+in+a+Liquid+Thin+Film+Observed+by+in+Situ+Transmission+Electron+Microscopy.">Nanocrystal Diffusion in a Liquid Thin Film Observed by in Situ Transmission Electron Microscopy.</a> Nano Lett. 9, 2460-2465 (2009).</li><li>Jungjohann, K. L., Bliznakov, S., Sutter, P. W., Stach, E. A., Sutter, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Situ+Liquid+Cell+Electron+Microscopy+of+the+Solution+Growth+of+Au-Pd+Core-Shell+Nanostructures.">In Situ Liquid Cell Electron Microscopy of the Solution Growth of Au-Pd Core-Shell Nanostructures.</a> Nano Lett. 13, 2964-2970 (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>Park, 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=Direct+Observation+of+Nanoparticle+Superlattice+Formation+by+Using+Liquid+Cell+Transmission+Electron+Microscopy.">Direct Observation of Nanoparticle Superlattice Formation by Using Liquid Cell Transmission Electron Microscopy.</a> ACS Nano. 6, 2078-2085 (2012).</li><li>Lee, W. C., Kim, B. H., Choi, S., Takeuchi, S., Park, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+Cell+Electron+Microscopy+of+Nanoparticle+Self-Assembly+Driven+by+Solvent+Drying.">Liquid Cell Electron Microscopy of Nanoparticle Self-Assembly Driven by Solvent Drying.</a> J. Phys. Chem. Lett. 8, 647-654 (2017).</li><li>Park, 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=3D+Structure+of+Individual+Nanocrystals+in+Solution+by+Electron+Microscopy.">3D Structure of Individual Nanocrystals in Solution by Electron Microscopy.</a> Science. 349, 290-295 (2015).</li><li>Chee, S. W., Baraissov, Z., Loh, N. D., Matsudaira, P. T., Mirsaidov, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Desorption-Mediated+Motion+of+Nanoparticles+at+the+Liquid-Solid+Interface.">Desorption-Mediated Motion of Nanoparticles at the Liquid-Solid Interface.</a> J. Phys. Chem. C. 120, 20462-20470 (2016).</li><li>Liu, Y., Lin, X. -. M., Sun, Y., Rajh, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Situ+Visualization+of+Self-Assembly+of+Charged+Gold+Nanoparticles.">In Situ Visualization of Self-Assembly of Charged Gold Nanoparticles.</a> J. Am. Chem. Soc. 135, 3764-3767 (2013).</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>Sutter, 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=In+Situ+Microscopy+of+the+Self-Assembly+of+Branched+Nanocrystals+in+Solution.">In Situ Microscopy of the Self-Assembly of Branched Nanocrystals in Solution.</a> Nat. Commun. 7, 11213 (2016).</li><li>Niu, K. -. Y., Liao, H. -. G., Zheng, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Revealing+Dynamic+Processes+of+Materials+in+Liquid+Using+Transmission+Electron+Microscopy.">Revealing Dynamic Processes of Materials in Liquid Using Transmission Electron Microscopy.</a> J. Vis. Exp. (70), e50122 (2012).</li><li>Hermannsd&#246;rfer, J., 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=Studying+Dynamic+Processes+of+Nano-sized+Objects+in+Liquid+using+Scanning+Transmission+Electron+Microscopy.">Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy.</a> J. Vis. Exp. (120), e54943 (2017).</li><li>Tsung, C. K., 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=Sub-10+nm+Platinum+Nanocrystals+with+Size+and+Shape+Control:+Catalytic+Study+for+Ethylene+and+Pyrrole+Hydrogenation.">Sub-10 nm Platinum Nanocrystals with Size and Shape Control: Catalytic Study for Ethylene and Pyrrole Hydrogenation.</a> J. Am. Chem. Soc. 131, 5816-5822 (2009).</li><li>Cho, K. S., Talapin, D. V., Gaschler, W., Murray, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designing+PbSe+Nanowires+and+Nanorings+through+Oriented+Attachment+of+Nanoparticles.">Designing PbSe Nanowires and Nanorings through Oriented Attachment of Nanoparticles.</a> J. Am. Chem. Soc. 127, 7140-7147 (2005).</li><li>Manthiram, K., Beberwyck, B. J., Talapin, D. V., 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=Seeded+Synthesis+of+CdSe/CdS+Rod+and+Tetrapod+Nanocrystals.">Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals.</a> J. Vis. Exp. (82), e50731 (2013).</li><li>Woehl, T. 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=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>Shin, 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=Growth+Dynamics+and+Gas+Transport+Mechanism+of+Nanobubbles+in+Graphene+Liquid+Cells.">Growth Dynamics and Gas Transport Mechanism of Nanobubbles in Graphene Liquid Cells.</a> Nat. Commun. 6, 6068 (2015).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

7 büyüklüğünde Platin nano tanecikleri nm sentez yolu ile amonyum hexachloroplatinate (IV) ve amonyum tetrachloroplatinate (II) Poli (vinylpyrrolidone) (PVP) bir ligand ve etilen glikol kullanarak bir çözücü ve bir indirgeyici27 azaltılması . Bir ligand-Satım tepki oleylamine ile hidrofobik bir çözücü parçacıkları dağıtmak için gerçekleştirildi. Kurşun selenit nano tanecikleri bir selenyum kaynak28 (29 chalcogenide nanocrystals detaylı sentezi için başvurmak için Öner) olarak üst-Se kullanarak kurşun-oleat kompleksleri termal ayrışma ile sentezlenmiş. Kurşun olarak sentezlenmiş selenit nano tanecikleri zaten uzun zincirli ligandlar ile şapkalı beri parçacıklar bir ligand-değişim işlemi gerek yoktu. Hidrofobik platin ve kurşun selenit nano tanecikleri o-dichlorobenzene, pentadecane ve oleylamine oluşan karma bir çözücü içinde dağınık. O-dichlorobenzene, nispeten düşük kaynama noktasına (180.5 ° C) vardır, muhtemelen çözüm yükleme sırasında buharlaşır, ancak yüksek kaynama noktası (270 ° C) vardır, pentadecane o-dichlorobenzene buharlaşma sonra kalır. Oleylamine bir eser miktarda nano tanecikleri agregasyon önlemek için ek bir yüzey aktif eklendi.
Nano tanecikleri çözüm25TEM görüntüleri elde etmek için rutin microfabrication teknikleri kullanarak geleneksel TEM sahipleri ile uyumlu sıvı hücreleri imal edilmiştir. Üst ve alt cips imal için kullanılan maskeler şekil 1' de gösterilmiştir. Silikon Nitrür windows hücrenin çok ince (25 nm) işlemi sırasında dikkatli işleme gerek yoktur bu yüzden. Kırmak kırılgan windows neden olabilir birkaç durum vardır. İlk olarak, sıvı hücreleri pencere tarafındaki aşağı yerleştirerek yüzeylerde sürtünme nedeniyle kırmaya windows neden olabilir. Ayrıca, hücreleri gravür çözüm dışına alındığında, yüzdürme çözüm windows kesilebilir. Üstelik, belgili tanımlık pencere eşiği hava yatay olarak zayıf bir şiddette uçurulmuş böylece çamaşır çözüm bir hava akımı ile kurutma sırasında kesilebilir.
Platin ve kurşun selenit nanopartikül dağıtıcıları karışık çözücü içinde bir büyük dikdörtgen şeklindeki rezervuar sıvı hücre yüklenir. Çözüm Merkezi windows nedeniyle kılcal kuvvetler, yerleştirildiği hücre içine akar. Ultrathin kapiller yardımcı olur ile donatılmış bir enjektör dağılım az miktarda hücrelere etkili için kullanmak. Hücreleri vakum yağ uygulanmış olan bakır diyafram Izgaralar ile kapsayan tarafından mühürlendi. Aynı zamanda hücreleri derleme sırasında hücre windows kırmamaya özen gösterilmelidir. Bir hücre pencere kırılma bulunursa, sıvı hücre asla TEM odasına takılmalıdır.
Biz gerçek zamanlı sıvı hücreli TEM tekniği kullanarak nanopartikül hareket gözlendi. TEM görüntüleri nedeniyle çözüm (şekil 4) kalınlığı değişen nispeten karanlık ve aydınlık alanları vardır. Çözüm, nispeten kalın alanlarına karşılık gelen koyu alanları sürekli tarafından elektron ışını altında ışınlama küçülttü. Bu değişiklik solvent kurutma, kabarcık oluşumu veya dewetting bağlı olmak. 30 Bunlar arasında tarafından kurutma yerine kabarcık oluşumu veya dewetting solvent neden olmak için buna ek olarak şekil 4 ' te gösterilen değişiklik gibi görünüyor. Kabarcık oluşumu ortaya çıktığında, yuvarlak veya oval şekiller parlak alanlarin görünür ve dinamik olarak birleştirme, ama bu olay şekil 431' de görmedim. Öte yandan, hidrofobik silikon Nitrür yüzey ve kullanılan çözücü hydrophobicity göz önüne alındığında, dewetting etkisi önemsiz olduğunu.
Parçacık dağılım çözücü buharlaşarak gibi şekil 4 kendinden montajlı Platin nano tanecikleri süreci gösterir. Solvent kurutma-aracılı nano tanecikleri, kendinden montajlı birkaç adımdan oluşur. İlk olarak, nano tanecikleri ile birkaç kat amorf aglomeralar içine tarafından hızla hareket solvent yoğunlaşmak. İkinci olarak, bu aglomeralar bir monolayer kurmaya substrat düzleştirin. Son olarak, yerel çözücü dalgalanmaları nano tanecikleri bir sıralı yapısında neden. Üç farklı zamanda parçacık pozisyonlar izledik (0 s, 56 s ve 90 s) ve bu kez (Şekil 7), RDF hesaplayarak derleme kantitatif analiz. T = 0 s, RDF gösterir sadece küçük bir tepe 10 yakınındaki nm, parçacıklar rastgele dağıtılmış gösteren. Çözücü buharlaşarak gibi nano tanecikleri birbirine yaklaştırın ve RDF zirve için daha kısa bir mesafe kaydırır. RDF 8.3 yakınındaki güçlü bir pik gösterir 90 nm nano tanecikleri boyutunu göz önünde bulundurarak s. (7,3 nm) ve ligandlar uzunluğu (~ 1 nm), RDFs belirtmek parçacıklar solvent kurutma üzerine olası en yakın mesafeden monte edilir.
İlk aşamada, kendinden montajlı kurşun selenit nano tanecikleri işlem Platin parçacıklar (şekil 4 ve şekil 5) benzer. Bir sonraki aşamada, ancak, kurşun selenit nano tanecikleri derleme işlemi Platin farklıdır. Şekil 5b nano tanecikleri nanopartikül yüzeylerde yüzey varlığını gösteren nano tanecikleri arasında bir boşluk ile kendi kendine topladığından gösterir. 8 saniye sonra ancak, bu boşlukları kaybolur ve nano tanecikleri birlikte bağlı. Son olarak, nano tanecikleri eritin ve toplamak. Kurşun selenit nano tanecikleri yüzey atomlarının hızlı bir şekilde yayılmış TEM resimleri göster. Sıvı-hücre TEM analizi ile neden kurşun selenit nano tanecikleri parçacıklar arasında doğrudan bir bağ oluşturur benzersiz bir kendi kendine montajı yapı formu nedenle analiz edebiliriz.
Kendinden montajlı çözücü buharlaşma sıvı hücreli TEM kullanarak tarafından tahrik nanopartikül Multi-step mekanizmasının göstermiştir. Sıvı-hücre TEM gözlem sadece kendinden montajlı süreç aynı zamanda büyüme süreci, ek, ve nano tanecikleri dönüşümü sağlar. Deneysel araçları tarafından geleneksel situ teknikleri ortaya değildir nanopartikül hareket anlamak için yardımcı olacaktır.

Bireysel nano tanecikleri11toplu fiziksel özelliklerine erişmek için bir fırsat sağlar çünkü kendinden montajlı kolloidal nano tanecikleri ilgi olduğunu. En etkili yöntemlerinden birini kendinden montajlı pratik cihaz ölçekli uygulamalarda kullanılan öz bir uçucu solvent6,7,8, buharlaşma yoluyla bir yüzey üzerinde nano tanecikleri kuruluştur 9 , 10 , 11. büyük ölçüde buharlaşma hızı ve nanoparçacık-substrat etkileşimleri değişiklikleri gibi Kinetik faktörlerden etkilenir olmayan işlem bu çözücü buharlaşma yöntemidir. Ancak, tahmin ve Kinetik faktörlerin kontrolü zor olduğundan, kendinden montajlı çözücü buharlaşma tarafından nanopartikül mekanik anlayışı tam olgun değil. İn situ x-ışını saçılması çalışmaları topluluğu ortalama olarak bilgilerinizi vermiş olsa da olmayan nanopartikül kendinden montajlı işlemek12,13,14, bu teknik değil bireysel nano tanecikleri hareket belirlemek ve onların dernek genel yörünge ile kolayca erişilebilir.
Sıvı hücreli TEM bireysel nano tanecikleri, yörüngesini izlemek için bir gelişmekte olan nanopartikül hareketleri inhomogeneity ve katkılarından topluluk davranışları15,16anlamak için bize sağlayan bir araçtır, 17,18,19,20,21,22,23,24,25, 26. Biz daha önce sıvı hücreli TEM solvent sınır hareketi nanopartikül kendinden montajlı Tarih bir substrat18 inducing için büyük bir itici güç olduğunu gösteren çözücü buharlaşma sırasında bireysel nano tanecikleri hareket izlemek için kullanılan , 19. burada, biz nereye biz nanopartikül kendinden montajlı sıvı hücreli TEM kullanma sürecinin gözlemleyebilirsiniz deneyler tanıtmak. İlk olarak, protokoller, Platin sentezi için sağlar ve sıvı-hücre TEM ve nasıl nano tanecikleri sıvı hücreye yüklemek için imalat yordamlar tanıtımı önce selenit nano tanecikleri, kurşun. Temsilcisi sonuçlar kendinden montajlı solvent kurutma tarafından tahrik nanopartikül filmlerin TEM anlık görüntü görüntü görüntüleri gösterir. Bu filmlerde bireysel parçacıkların izleyerek, Çözücü-kurutma-aracılı detaylı mekanizmaları bir tek nanopartikül düzeyde kendinden montajlı anlayabiliriz. Sırasında kendinden montajlı silikon Nitrür penceresinde Platin nano tanecikleri esas olarak uçucu solvent açık hareketin güçlü kılcal kuvvetler ince solvent katman üzerinde hareket nedeniyle izleyin. Benzer olayları da diğer nano tanecikleri (kurşun selenit) ve solvent açık kapiller Kuvvetleri parçacık geçiş bir substrat yakınındaki önemli bir faktör olduğunu belirten yüzeylerde (silikon), için tespit edildi.

<table><tbody><tr><td>ammonium hexachloroplatinate (IV)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>204021</td><td></td></tr><tr><td>ammonium tetrachloroplatinate (II)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>206105</td><td></td></tr><tr><td>tetramethylammonium bromide, 98%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>195758</td><td></td></tr><tr><td>poly(vinylpyrrolidone) powder</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>234257</td><td>Mw ~29,000</td></tr><tr><td>ethylene glycol, anhydrous, 99.8%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>324558</td><td></td></tr><tr><td>n-hexane, anhydrous, 95%</td><td>Samchun Chem.</td><td>H0114</td><td></td></tr><tr><td>ethanol, anhydrous, 99.5%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>459836</td><td></td></tr><tr><td>oleylamine, 70%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>O7805</td><td>Technical grade</td></tr><tr><td>lead(II) acetate trihydrate, 99.99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>467863</td><td></td></tr><tr><td>oleic acid, 90%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>364525</td><td>Technical grade</td></tr><tr><td>diphenyl ether, 99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P24101</td><td>ReagentPlus</td></tr><tr><td>selenium powder, 99.99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>229865</td><td></td></tr><tr><td>tri-n-octylphosphine, 97%</td><td>Strem</td><td>15-6655</td><td>Air sensistive</td></tr><tr><td>Toluene, anhydrous, 99.9%</td><td>Samchun Chem.</td><td>T2419</td><td></td></tr><tr><td>acetone 99.8%</td><td>Daejung Chem.</td><td>1009-2304</td><td></td></tr><tr><td>potassium hydroxide, 95%</td><td>Samchun Chem.</td><td>P0925</td><td></td></tr><tr><td>p-type silicon-on-insulator wafers</td><td>Soitec</td><td>Power-SOI</td><td>for liquid cells with silicon windows</td></tr><tr><td>tetramethylammonium hydroxide, 25% in H&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>J.T.Baker</td><td>02-002-109</td><td></td></tr><tr><td>AZ 5214 E</td><td>AZ Electronic Materials</td><td>AZ 5214 E</td><td>Positive photorest</td></tr><tr><td>AZ-327</td><td>AZ Electronic Materials</td><td>AZ-327</td><td>AZ 5214 develper</td></tr><tr><td>indium pellets 99.98-99.99%</td><td>Kurt J. Lesker Company</td><td>EVMIN40EXEB</td><td>thermal evaporator target</td></tr><tr><td>1,2-dichlorobenzene, &gt;99%</td><td>TCI</td><td>D1116</td><td></td></tr><tr><td>pentadecane, &gt;99%</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P3406</td><td></td></tr><tr><td>buffered oxide etch 7:1</td><td>microchemicals</td><td>BOE 7-1 VLSI</td><td></td></tr><tr><td>phosphoric acid, 85%</td><td>Samchun Chem.</td><td>P0449</td><td></td></tr></tbody></table>

liquid-cell transmission electron microscopy for tracking self-assembly of nanoparticles

Bir nanopartikül dağılım kurutma nano tanecikleri kendi kendine monte yapıları oluşturmak için çok yönlü bir yoldur, ancak bu işlem mekanizması tam olarak anlaşılamamıştır. Derleme işleminin mekanizmasının araştırmak için hücre içi sıvı iletim elektron mikroskobu (TEM) kullanarak bireysel nano tanecikleri yörüngeleri izini var. Burada, biz sıvı hücreli TEM çalışmaları için kullanılan iletişim kurallarını mevcut kendinden montajlı mekanizması. İlk olarak, biz düzgün ölçekli Platin üretmek ve selenit nano tanecikleri kurşun kullanılan detaylı sentetik iletişim kuralları tanıtmak. Daha sonra biz silikon Nitrür veya silikon windows ile sıvı hücreleri üretmek ve yordamlar sıvı hücreli TEM teknik görüntüleme ve yükleme açıklamak için kullanılan microfabrication işlemler mevcut. Birkaç notlar nasıl kırılgan hücre windows yönetmek için de dahil olmak üzere tüm süreci için yararlı ipuçları sağlamak için eklenmiştir. Sıvı-hücre TEM tarafından izlenen nano tanecikleri bireysel hareketleri buharlaşma tarafından neden olduğu solvent sınırlar içinde değişiklikler nano tanecikleri kendinden montajlı işlem etkilenen saptandı. Solvent sınırları bir 2-boyutlu (2D) kendi kendine monte yapısının üretimi için agrega düzleştirme tarafından takip öncelikle form amorf toplamları, nano tanecikleri gittik. Bu davranışları da farklı nanopartikül türleri ve farklı hücre içi sıvı besteleri için gözlenir.

Sıvı hücrenin üst bir çip ve bir alt çip 25 kalınlığında bir elektron ışını için şeffaf silikon Nitrür pencerelerle donatılmıştır oluşur nm. En iyi çip örnek çözümü ve buharlaştırılmış çözücü depolamak için bir depo var. Fişleri25işleme geleneksel microfabrication yapılır. Üst ve alt yongaları için kullanılan maskeler Şekil 1a ' gösterilir ve 1b, anılan sıraya göre. Şekil 2a ve 2b sırasıyla üst ve alt cips görüntülerini göster. Fişleri nanopartikül çözüm olmak için izin vermek için 100 nm-kalın ayırıcı tarafından ayrılır (şekil 1 c) yüklü. Biz aynı zamanda silikon sıvı-SOI gofret hücrelerden imal edilmiştir. Desenlendirme ve gravür süreç, sıvı hücreleri aracılığıyla silikon windows 25 kalınlığında olan nm elde edilir. İmalat işlemleri silikon Nitrür ve silikon sıvı-hücreleri için şekil 3' te gösterilmektedir.
Kendinden montajlı silikon Nitrür içinde Platin nano tanecikleri, hücre içi sıvı sıvı hücreli TEM kullanarak incelenmiştir. Şekil 4 çözücü buharlaşma sırasında nano tanecikleri geçici hareket gösterir. Çözücü çeşitli noktalarından buharlaşır gibi solvent açık hareket eder ve nano tanecikleri solvent ön tarafından sürüklenmiş. Parçacıklar arayüzü bu arabirimi-aracılı hareket ince solvent tabaka ve azaltılmış serbest enerji güçlü kılcal güçler nedeniyle oluşur.
Nano tanecikleri benzer bir arabirim-aracılı hareketi de kurşun selenit nano tanecikleri (şekil 5) gözlenmiştir. Nano tanecikleri solvent ön taşıyın. Birleştirilmiş etki alanları ince bir çözelti tabaka kapiller Kuvvetleri tarafından sürüklenmiş nano tanecikleri eklenmesiyle büyür. Buna ek olarak, silikon yüzeyler üzerinde Platin nano tanecikleri silikon Nitrür yüzeylerde (şekil 6)'e benzer davranışlar.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56335/56335fig1.jpg"> 
Şekil 1: (Bir) en iyi cips, (b) alt cips ve (c) çubukları desenlendirme için kullanılan üç maskeleri kısa Illustration. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56335/56335fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56335/56335fig2.jpg"> 
Resim 2: Optik mikroskobu görüntüsü (bir) bir üst chip ve (b) alt çip. (c) görüntü yükleme enstrümanın ultrathin bir kılcal ile donatılmıştır. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56335/56335fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56335/56335fig3.jpg"> 
Şekil 3: (Bir) silikon Nitrür sıvı hücre ve (b) silikon sıvı hücreli imalat süreçleri şematik diyagramı. Amerikan Kimya Birliği19izni ile yayımlanmaktadır. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56335/56335fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56335/56335fig4.jpg"> 
Şekil 4: Sıvı hücrenin solvent kurutma-aracılı hücrede silikon Nitrür sıvı-Platin nano tanecikleri, kendinden montajlı, TEM tarafından kaydedilen bir filmden görüntüleri anlık görüntü görüntü görüntüsünü. Görüntüler (bir) 0, alınan s, (b) 23 s, (c) 28 s, (d) 33 s, (e) 56 s ve (f) 90 s. ölçek çubukları edildi = 100 nm. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56335/56335fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56335/56335fig5.jpg"> 
Şekil 5: Sıvı hücrenin solvent kurutma-aracılı bir silikon Nitrür sıvı-hücre içinde kurşun selenit nano tanecikleri, kendinden montajlı, TEM tarafından kaydedilen bir filmden görüntüleri anlık görüntü görüntü görüntüsünü. Görüntüler (bir) 0, alınan s, (b) 5 s, (c) 8 s ve (d) 10 s. ölçek çubukları edildi = 200 nm. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56335/56335fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56335/56335fig6.jpg"> 
Şekil 6: Anlık görüntü görüntü bir filmden sıvı hücrenin solvent kurutma-aracılı silikon sıvı hücre Platin nano tanecikleri, kendinden montajlı, TEM tarafından kaydedildi. Görüntüler (bir) 0, alınan s, (b) 12, s (c) 30 s, (d) 38 s, (e) 69 s ve (f) 99 s. ölçek çubukları edildi = 100 nm. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56335/56335fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56335/56335fig7.jpg"> 
Şekil 7: Radyal dağılım işlevinin hücrelerdeki bir silikon Nitrür sıvı-(siyah) 0 s, (kırmızı) 56 s ve (mavi) 90 Platin nano tanecikleri (RDF) s Şekil 4. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56335/56335fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles at JoVE.com

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

Hücre içi sıvı iletim elektron mikroskobu nano tanecikleri, kendinden montajlı takibi için

Burada deneysel protokoller gerçek zamanlı gözlem kendinden montajlı işlem için tanıtmak sıvı hücreli transmisyon elektron mikroskobu kullanarak.

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

liquid-cell-transmission-electron-microscopy-for-tracking-self

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

12.6K Görüntüleme.  Institute for Basic Science (IBS). Burada deneysel protokoller gerçek zamanlı gözlem kendinden montajlı işlem için tanıtmak sıvı hücreli transmisyon elektron mikroskobu kullanarak.

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

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.

Sıvı Hücre Transmisyon Elektron Mikroskobu kullanarak Sıvılarda Malzemelerin Dinamik Süreçler Revealing

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

Mühendislik

Method to Visualize and Analyze Membrane Interacting Proteins by Transmission Electron Microscopy

Monotopic proteins exert their function when attached to a membrane surface, and such interactions depend on the specific lipid composition and on the availability of enough area to perform the function. Nanodiscs are used to provide a membrane surface of controlled size and lipid content. In the absence of bound extrinsic proteins, sodium phosphotungstate-stained nanodiscs appear as stacks of coins when viewed from the side by transmission electron microscopy (TEM). This protocol is therefore designed to intentionally promote stacking; consequently, the prevention of stacking can be interpreted as the binding of the membrane-binding protein to the nanodisc. In a further step, the TEM images of the protein-nanodisc complexes can be processed with standard single-particle methods to yield low-resolution structures as a basis for higher resolution cryoEM work. Furthermore, the nanodiscs provide samples suitable for either TEM or non-denaturing gel electrophoresis. To illustrate the method, Ca2+-induced binding of 5-lipoxygenase on nanodiscs is presented.

Many proteins perform their function when attached to membrane surfaces. The binding of extrinsic proteins on nanodisc membranes can be indirectly imaged by transmission electron microscopy. We show that the characteristic stacking (rouleau) of nanodiscs induced by the negative stain sodium phosphotungstate is prevented by the binding of extrinsic protein.

Yöntem gözünüzde canlandırın ve Transmisyon Elektron Mikroskobu Membran Etkileşen Proteinler Analiz için

Monotopic proteins exert their function when attached to a membrane surface, and such interactions depend on the specific lipid composition and on the ...

Biyokimya

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.

Yerinde Sıvıda Biyolojik Montajlar TEM

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

Biyomühendislik

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

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a microfluidic chamber assembled in the specimen holder for Transmission Electron Microscopy (TEM) and STEM. The microfluidic system consists of two silicon microchips supporting thin Silicon Nitride (SiN) membrane windows. This article describes the basic steps of sample loading and data acquisition. Most important of all is to ensure that the liquid compartment is correctly assembled, thus providing a thin liquid layer and a vacuum seal. This protocol also includes a number of tests necessary to perform during sample loading in order to ensure correct assembly. Once the sample is loaded in the electron microscope, the liquid thickness needs to be measured. Incorrect assembly may result in a too-thick liquid, while a too-thin liquid may indicate the absence of liquid, such as when a bubble is formed. Finally, the protocol explains how images are taken and how dynamic processes can be studied. A sample containing AuNPs is imaged both in pure water and in saline.

This protocol describes the operation of a liquid flow specimen holder for scanning transmission electron microscopy of AuNPs in water, as used for the observation of nanoscale dynamic processes.

Tarama Transmisyon Elektron Mikroskobu kullanılarak Sıvı Nano-ölçekli Nesnelerin dinamik Süreçlerinin İncelenmesi

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

Visualizing Diffusional Dynamics of Gold Nanorods on Cell Membrane using Single Nanoparticle Darkfield Microscopy

Analyzing the diffusional dynamics of nanoparticles on cell membrane plays a significant role in better understanding the cellular uptake process and provides a theoretical basis for the rational design of nano-medicine delivery. Single particle tracking (SPT) analysis could probe the position and orientation of individual nanoparticles on cell membrane, and reveal their translational and rotational states. Here, we show how to use traditional dark-field microscopy to monitor the dynamics of gold nanorods (AuNRs) on live cell membrane. We also show how to extract the location and orientation of AuNRs using ImageJ and MATLAB, and how to characterize the diffusive states of AuNRs. Statistical analysis of hundreds of particles show that single AuNRs perform Brownian motion on the surface of U87 MG cell membrane. However, individual long trajectory analysis shows that AuNRs have two distinctly different types of motion states on the membrane, namely long-range transport and limited-area confinement. Our SPT methods can be potentially used to study the surface or intracellular particle diffusion in different biological cells and can become a powerful tool for investigations of complex cellular mechanisms.

Here, we show the use of traditional dark-field microscopy to monitor the dynamics of gold nanorods (AuNRs) on cell membrane. The location and orientation of single AuNRs are detected using ImageJ and MATLAB, and the diffusive states of AuNRs are characterized by single particle tracking analysis.

Tek Nanopartikül Darkfield Mikroskopisi Kullanarak Hücre Zarında Altın Nanorodların Difüzyonel Dinamiklerini Görselleştirme

Analyzing the diffusional dynamics of nanoparticles on cell membrane plays a significant role in better understanding the cellular uptake process and ...

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.

Sıvı Hücreli İletim Elektron Mikroskopisi ile Sıcaklığın Nanopartiküllerin Çekirdeklenmesi ve Büyümesi Üzerindeki Etkilerinin Incelenmesi

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

Kimya

Advancing High-Resolution Imaging of Virus Assemblies in Liquid and Ice

Interest in liquid-electron microscopy (liquid-EM) has skyrocketed in recent years as scientists can now observe real-time processes at the nanoscale. It is extremely desirable to pair high-resolution cryo-EM information with dynamic observations as many events occur at rapid timescales - in the millisecond range or faster. Improved knowledge of flexible structures can also assist in the design of novel reagents to combat emerging pathogens, such as SARS-CoV-2. More importantly, viewing biological materials in a fluid environment provides a unique glimpse of their performance in the human body. Presented here are newly developed methods to investigate the nanoscale properties of virus assemblies in liquid and vitreous ice. To accomplish this goal, well-defined samples were used as model systems. Side-by-side comparisons of sample preparation methods and representative structural information are presented. Sub-nanometer features are shown for structures resolved in the range of ~3.5-&#197;-10 &#197;. Other recent results that support this complementary framework include dynamic insights of vaccine candidates and antibody-based therapies imaged in liquid. Overall, these correlative applications advance our ability to visualize molecular dynamics, providing a unique context for their use in human health and disease.

Here protocols are described to prepare virus assemblies suitable for liquid-EM and cryo-EM analysis at the nanoscale using transmission electron microscopy.

Sıvı ve Buzdaki Virüs Düzeneklerinin Yüksek Çözünürlüklü Görüntülenmesinin İlerlemesi

Interest in liquid-electron microscopy (liquid-EM) has skyrocketed in recent years as scientists can now observe real-time processes at the nanoscale. It ...

Single-Molecule Diffusion and Assembly on Polymer-Crowded Lipid Membranes

Cellular membranes are highly crowded environments for biomolecular reactions and signaling. Yet, most in vitro experiments probing protein interaction with lipids employ naked bilayer membranes. Such systems lack the complexities of crowding by membrane-embedded proteins and glycans and exclude the associated volume effects encountered on cellular membrane surfaces. Also, the negatively charged glass surface onto which the lipid bilayers are formed prevents the free diffusion of transmembrane biomolecules. Here, we present a well-characterized polymer-lipid membrane as a mimic for crowded lipid membranes. This protocol utilizes polyethylene glycol (PEG)-conjugated lipids as a generalized approach for incorporating crowders into the supported lipid bilayer&#160;(SLB). First, a cleaning procedure of the microscopic slides and coverslips for performing single-molecule experiments is presented. Next, methods for characterizing the PEG-SLBs and performing single-molecule experiments of the binding, diffusion, and assembly of biomolecules using single-molecule tracking and photobleaching are discussed. Finally, this protocol demonstrates how to monitor the nanopore assembly of bacterial pore-forming toxin Cytolysin A (ClyA) on crowded lipid membranes with single-molecule photobleaching analysis. MATLAB codes with example datasets are also included to perform some of the common analyses such as particle tracking, extracting diffusive behavior, and subunit counting.

Here, a protocol to perform and analyze the binding, mobility, and assembly of single molecules on artificial crowded lipid membranes using single-molecule total internal reflection fluorescence (smTIRF) microscopy is presented.

Tek Moleküllü Difüzyon ve Polimer Kalabalık Lipid Membranlara Montaj

Cellular membranes are highly crowded environments for biomolecular reactions and signaling. Yet, most in vitro experiments probing protein interaction ...

Protein Lokalizasyon Analizi için Altın Nanopartiküllerin Doğrudan Sentezi

Direct Synthesis of EM-Visible Gold Nanoparticles in Cells for Protein Localization Analysis with Well-Preserved Ultrastructure

Analyzing the precise localization of protein molecules in cells with ultrastructural resolution is of great significance for the study of various physiological or pathological processes in all living organisms. Therefore, the development of clonable tags that can be used as electron microscopy probes is of great value, just as fluorescent proteins have played a crucial role in the field of optical imaging. The autonucleation suppression mechanism (ANSM) was recently uncovered, which allows for the specific synthesis of gold nanoparticles (AuNPs) on cysteine-rich tags, such as metallothionein (MT) and antifreeze protein (AFP).
Based on the ANSM, an electron microscopy labeling technology was developed, which enables the specific detection of tagged proteins in prokaryotic and eukaryotic cells with an unprecedented labeling efficiency. This study illustrates a protocol for the detection of MTn (an engineered MT variant lacking aldehyde-reactive residues) fusion proteins in mammalian cells with well-preserved ultrastructure. In this protocol, high-pressure freezing and freeze-substitution fixation were performed using non-aldehyde fixatives (such as tannic acid, uranyl acetate) to preserve near-native ultrastructure and avoid damage to the tag activity caused by aldehyde crosslinking.
A simple one-step rehydration was used prior to the ANSM-based AuNP synthesis. The results showed that the tagged proteins targeted various organelles, including the membranes and the lumen of the endoplasmic reticulum (ER), and mitochondrial matrices were detected with high efficiency and specificity. This research provides biologists with a robust protocol to address an enormous range of biological questions at the single-molecule level in cellular ultrastructural contexts.

Yazar Spotlight: İyi Korunmuş Ultrastructure ile Protein Lokalizasyon Analizi için Hücrelerde EM-Görünür Altın Nanopartiküllerin Doğrudan Sentezi  

The present protocol describes a clonable electron microscopy labeling technology for detecting metallothionein-tagged proteins in cells using a novel autonucleation suppression mechanism-based gold nanoparticle synthesis technique.