مجهر إلكترون الخلية السائلة هو تقنية قوية للتحقيق في ميزات نانو في C2 في وسائل الإعلام السائلة في دقة عالية ويوفر فريدة من نوعها، رؤى في الوقت الحقيقي في العمليات الديناميكية على نطاق نانو. تجمع الخلية السائلة التي يدعمها الجرافين والميكروويل بين مزايا كل من الجرافين وبنيات الخلايا القائمة على تكنولوجيا السيليكون. وهو يسمح للارتباط مع الأساليب التحليلية، مثل التحليل الطيفي EDX، على مرأى من الجميع.
هذه التقنية تمكننا من متابعة مباشرة عمليات المواد في السوائل، في حين أنها تحدث. وهذه المراقبة في الموقع هي في صميم فريق التدريب البحثي التابع لنا. في الموقع المجهري مع الإلكترونات، والأشعة السينية، والتحقيقات المسح الممولة من قبل مؤسسة البحوث الألمانية.
إثبات الإجراء سيكون ديبلوم-الكيميائي، روبرت برانشيد، موظف من مختبري. للبدء ، نقل الجرافين إلى شبكات TEM ، أولا ً تبلل الأنسجة التي تدعم الطبقات الست إلى الثمانية من الجرافين القلبي الوعائي على PMMA. الحرص على أن المياه لا تطبق مباشرة على غشاء PMMA.
غمر بالكامل الجرافين المغلف بـ PMMA في طبق بيتري المليء بماء DI ، ثم استخدم ورق التصفية لغرف طبقة الجرافين. الحرص على أن الجانب الجرافين من كومة PMMA الجرافين يبقى على رأس خلال الإجراء كله. قطع طبقة الجرافين إلى قطع كبيرة بما يكفي لتغطية جميع الآبار المفبركة.
ثم، إعادة غمر القطع قطع في طبق بيتري. بعد ذلك ، باستخدام زوج من ملاقط مضادة للشعر الشعري ، التقط شبكة TEM مغلفة بطبقة دعم من الكربون الهريل. الغوص بعناية في الشبكة في الماء، وقبض على الجرافين العائمة على السطح.
دع الملاءات تجف لبضع ساعات. ثم، إزالة طبقة الحماية PMMA عن طريق نقلها إلى حمام الأسيتون لمدة 30 دقيقة. بعد حمام الأسيتون، تزج على الفور العينة في الإيثانول والمياه DI دون تجفيف العينة بين الحلول.
استخدام وعاء مسطح لإزالة بسهولة العينة بعد ذلك. عند الانتهاء، قم بإزالة العينة من ماء DI، وجففها بعد ذلك لمدة 30 دقيقة في الظروف المحيطة. إنشاء قالب خلية سائلة مع microwells منقوشة صغيرة باتباع طول في بروتوكول النص.
شطف قالب الخلية السائلة ملفقة مع الأسيتون، تليها الإيثانول. ثم، وتطبيق 20٪ الأكسجين المحيطة، 80٪ نيتروجين البلازما لمدة خمس دقائق لتعزيز رطوبة الغشاء. الاستغناء 0.5 ميكرولترات من حل العينة على القالب أو طبقة الجرافين.
ضمان إجراء سلس للعمل لتقليل التغيرات في التركيز بسبب التبخر. بعد ذلك ، ضع شبكة TEM على طبقة نيتريد السيليكون المنقوشة بشكل صغير مع الجرافين الذي يواجه القالب. اضغط بعناية على شبكة TEM المغلفة بالجرافين على القالب ، مع التأكد من عدم تدمير غشاء نيتريد السيليكون السفلي.
إزالة حل الزائدة مع الأنسجة لتسريع تجفيف الخلايا وتخفيف التغيرات التركيز. بعد ما يقرب من دقيقتين إلى ثلاث دقائق ، لاحظ تغير التباين حيث أن تفاعلات الجرافين السيليكون نيتريد فان دير والز تختم الخلية السائلة. ثم ضع العينة تحت المجهر البصري.
استخدام زوج من ملاقط لإزالة بعناية شبكة TEM عن طريق دفع الطرف بين الشبكة والإطار الخلية السائلة microwell المدعومة من الجرافين. للحد من تلف القوة المطلقة، ابدأ من موقع الشبكة بالتوازي مع حافة النافذة الأصغر. تأكد من أن غشاء واحد على الأقل من الخلايا السائلة الدقيقة التي يدعمها الجرافين لا تزال سليمة.
باستخدام حامل TEM قياسي، قم بتحميل العينة في الحامل. مباشرة بعد إعداده، تحميل حامل وعينة في المجهر الإلكتروني الإرسال المسح. صورة العينة بشكل مناسب فيما يتعلق بكل من خصائص العينة والمجهر.
استخدم جرعة منخفضة لتقليل القطع الأثرية المستحثة مسبقًا ، ووقت التعرض القصير لتجنب عدم وضوح الحركة. للتجارب طويلة، كتلة شعاع للحد من الأضرار الإشعاعية. بعد الحصول على الصور، استخدم منصة مناسبة لمعالجة الصور لاستخراج ميزات ذات أهمية.
لتتبع الجسيمات وتحليلها، استخدم توزيع ImageJ مفتوح المصدر، فيجي. بعد تحميل صورة وتحويلها إلى صورة ثنائية، استخدم وظيفة تحليل الجسيمات للحصول على معلومات دقيقة بشأن المنطقة المتوقعة ومركز الجزيئات لكل جسيم في كل إطار. عكس الصورة الأصلية بحيث تظهر الجسيمات كنقاط مضيئة.
ثم، ربط الجسيمات بين الإطارات بمساعدة من البرنامج المساعد، TrackMate. بشكل افتراضي، يبحث TrackMate عن الجسيمات الساطعة على خلفية داكنة. وأخيرا ، والجمع بين نتائج TrackMate وتحليل الجسيمات مع السيناريو المناسب ، وذلك باستخدام النظام الإيكولوجي المصدر المفتوح القائم على بيثون ، SciPy.
ويمكن التحقق من التغليف الناجح لمحلول العينة أثناء المجهر الإلكتروني. يُظهر هذا الفيديو ذوبان مجموعة من الجسيمات النانوية، ونمو بنية التشعب. من أجل الحصول على رؤى في نمو الجسيمات وذوبان الحركية، من المهم أن تحقق كل جسيم على حدة، بدلا من تحليل تطور المعلمات المتوسطة.
من خلال تقدير أس النمو، ألفا، من الاختلاف نصف القطري المكافئ للجسيمات الفردية مع مرور الوقت، يمكن الحصول على معلومات من حركية التفاعل الكامنة. هنا، يتم عرض توزيع ألفا، استنادا إلى 73 جسيمات حل. فقط الجزيئات حيث نموذج allometric يفسر انخفاض نصف القطر إلى ما لا يقل عن 50٪تعتبر.
في نهاية الفيديو، يظهر هيكل التشعب. تشكيل دندريت هو عملية نموذجية أخرى، موثقة جيدا في الخلايا السائلة. لقياس نمو التشعب، يتم تحليل الخطوط العريضة الهيكلية.
إن تطور نصف قطر الطرف والسرعة بمرور الوقت يكشف عن العلاقة المبالغة المتوقعة. يحدث نمو Dendrite بسبب التشبع الفائق المحلي للأيونات الذهبية بسبب نقش الجسيمات المذكورة أعلاه. في هذا الجزء من الفيديو ، من الواضح أن الجسيمات لا تزال تذوب ، في حين أن النظام المشبع يرتاح إلى نمو التشعب.
وقد يكون سبب ذلك هو تغيرات التركيز المحلية في كل من أيونات الذهب وأنواع الأكسدة. يعتمد التحميل السائل والزرف إلى حد كبير على عينة الاهتمام لأن الالتصاق الجرافين وأوقات التجفيف المطلوبة قد تختلف إذا تم تطبيق حلول عينات مختلفة. كما تسمح هندسة الخلايا السائلة الدقيقة المدعومة بالجرافين بالأساليب التكميلية في الموقع مثل الغلة في EDSX.
وبالإضافة إلى ذلك، أجريت بنجاح تجربة التصوير المقطعي في وضع الإرسال والتصوير المقطعي. بعد تطوير هذه التقنية، أصبح من الممكن كشف آلية نمو الذهب والفضة، و kawsh-en، والجسيمات الأخرى وصولا الى القرار الذري. النتائج هي اتفاق ممتاز مع قياسات الرنين البلازما التي اكتسبها زملاؤنا في قسم الفيزياء الذين يشاركون أيضا في مجموعة التدريب البحثي.
على الرغم من عدم إظهار هنا، إنتاج الإطار الناقل توظف التآكل والأنواع السامة. يرجى توخي الحذر أثناء التشغيل واتخاذ الاحتياطات المطلوبة.
