Esta investigación fue financiada por la Oficina de Ciencias Básicas de Energía, División de Ciencias Químicas, Geociencias y Biociencias del Departamento de Energía de EE.UU. (DOE). UGE reconoce el apoyo del Programa de Laboratorio de Investigación Dirigida y Desarrollo en el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (PNNL) Linus Pauling de Becas y. Este trabajo se realizó con EMSL, un centro nacional de usuarios científica patrocinada por el Departamento de la Oficina de Investigación Biológica y Ambiental de la Energía y ubicado en PNNL. PNNL es operado por Battelle para el Departamento de Energía EE.UU..

1. Preparación de Superficies COOH-SAM en el oro de aterrizaje suave de iones seleccionados-Mass <ol><li> Obtener sustratos de oro planas en silicio (Si) o soportes de mica. Alternativamente, preparar películas de oro sobre el Si o superficies de mica de acuerdo con los procedimientos descritos en la literatura 118.119. Nota: Utilice las superficies que tienen las siguientes especificaciones: 1 cm 2 o circular y 5 mm de diámetro, 525 m de espesor capa de Si, 50 capa de adhesión Ti gruesa Å, 1000 Å capa de Au. </li><li> Coloque las superficies frescas de oro sobre silicio en viales de centelleo de vidrio y sumergirse en el más puro (no desnaturalizado) etanol. </li><li> Coloque los viales de centelleo que contienen superficies de oro sumergidos en etanol en un limpiador ultrasónico y lavar durante 20 minutos para eliminar los residuos de la superficie. Nota: No lavar por ultrasonidos de oro en las superficies de mica, ya que se separará la película de oro del material de soporte de mica. </li><li> Retire las superficies de oro lavadas procedentes de viales y seco, con una corriente deN pura 2 para evitar la formación de manchas residuales de etanol. </li><li> Coloque las superficies de oro secos boca arriba en una luz ultravioleta (UV) más limpio y irradian durante 20 minutos para eliminar la materia orgánica de la superficie. </li><li> En viales de centelleo de vidrio, se preparan 5 ml de solución 1 mM de ácido 16-mercaptohexadecanoico (COOH-SAM) en etanol no desnaturalizado. </li><li> Añadir ácido clorhídrico a una concentración final de 1% de HCl en etanol para asegurar la protonación de los grupos ácido carboxílico de las moléculas. </li><li> Coloque el lavado, secado y superficies UV-limpiado de oro cara arriba en las soluciones COOH-SAM que garanticen que toda la superficie de oro se sumerge por completo en cada vial. Permita que las superficies monocapa sobre el oro para montar por lo menos durante 24 horas en la oscuridad (envolver en papel de aluminio viales). </li><li> Retire las superficies de las soluciones COOH-SAM y lugar en los nuevos viales de centelleo que contienen 5 ml de HCl al 1% en etanol. Ultrasonidos lavar el SAM superficies durante 5 min para eliminar las moléculas adsorbidas frOM la superficie monocapa. </li><li> Retire las superficies lavadas de los viales y enjuague con varias alícuotas de 1 ml de HCl al 1% en etanol. Secar el extremo COOH-SAM superficies bajo una corriente de N 2. </li><li> Con unas pinzas metálicas limpias y el uso de guantes colocan una superficie SAM en una de las tres sujeciones de los modelos de metal que son compatibles con cada instrumento aterrizaje suave teniendo cuidado de no tocar la superficie de oro frente a frente en el proceso. Asegúrese de que la superficie se fija firmemente en su lugar y que hay un fuerte contacto eléctrico entre el lado posterior de la superficie y la muestra de metal montar. </li><li> El empleo de las capacidades de introducción de muestras de carga de bloqueo de los instrumentos de aterrizaje suave (cada uno es ligeramente diferente), asegúrese de que la válvula de compuerta que separa la región de introducción de muestras del instrumento de la cámara de aterrizaje suave se cierra. Llevar la muestra introducción cámara hasta la presión atmosférica al apagar la bomba de vacío turbomolecular y manómetro de ionización y closing de la válvula a la bomba de vacío mecánica línea frontal. </li><li> Cuando la cámara de introducción de la muestra alcanza la presión atmosférica abrir la puerta de la muestra y asegurar el soporte de la muestra firmemente al manipulador (XYZ-etapa o Z-traductor) en el interior del instrumento. Cierre la puerta y abrir la válvula de la bomba de vacío mecánica línea frontal. Cuando la cámara de introducción de la muestra alcanza una presión de 10 -3 Torr, encender la bomba de vacío turbomolecular y manómetro de ionización. </li><li> Cuando la cámara de introducción de la muestra alcanza una presión de 10 -5 Torr, abra la válvula de compuerta de la cámara de aterrizaje suave. Utilice el manipulador magnético o xyz-etapa de posicionar la superficie SAM en línea con el haz de iones para comenzar aterrizaje suave. </li></ol> 2. Aterrizaje suave de seleccionados a misa Ru (bpy) 2 + 3 en COOH-SAM Superficies <ol><li> Obtener tris (2,2 &#39;-bipiridilo) dicloro-rutenio (II) hexahidrato sólido. Disolver los cristales rojos en metanol puro de create soluciones madre con una concentración de 10 -3 M. Diluir las soluciones madre por un factor de 10 o 100 con metanol para alcanzar la corriente de iones por electrospray óptima de la masa-seleccionado de Ru (bpy) 3 2 + m / z = 285. </li><li> Cargue las soluciones diluidas en jeringas de 1 ml de vidrio. Utilice una bomba de jeringa para infundir la solución a través de un diámetro exterior de 360 ​​m 80 m de diámetro interno capilar de sílice fundida que está sesgada entre 2-3 kV para generar iones positivos. Ajuste el caudal de la bomba de jeringa entre 20-40 l / h para obtener la corriente de iones óptima y la estabilidad en la superficie. </li><li> Ajuste el cuadripolo de masas-filtro a la masa de la Ru (bpy) 3 2 + iones de m / z = 285 para evitar el aterrizaje suave de especies distintas de Ru (bpy) 3 + 2 sobre la superficie. Usando una alta resistencia electrómetro conectado al sustrato a través del vacío, ajustar la configuración de tensión eléctrica de alimentación a través de la óptica de iones yde iones de radiofrecuencia guía para maximizar la corriente de iones y la estabilidad de Ru (bpy) 3 2 + mide en la superficie SAM. Permitir que el experimento funcione durante un período de tiempo seleccionado para lograr la cobertura deseada de iones en la superficie de los grupos COOH-SAM. </li><li> Aumentar el gradiente de potencial en la región de cuadrupolo de colisión de alta presión de los instrumentos de aterrizaje suave para crear las duras condiciones que permiten a ligando en fase gaseosa de separación del ion organometálico a través de disociación inducida por colisión. Nota:. Examine el diagrama esquemático de uno de los tres instrumentos de aterrizaje suave, que también es representante de las primeras etapas de los otros dos instrumentos, que se presenta en la Figura 1 La fragmentación del Ru (bpy) 3 2 + iones se produce en región 4. Aumentar la tensión aplicada a la placa posterior del embudo de iones electrodinámico para eliminar un ligando de bipiridina de Ru (bpy) 3 2 + m / z = 285 producción de gas-fase de Ru (bpy) 2 2 + m / z = 207 en la región 4 del instrumento 81. Misa seleccionar el fragmento de iones undercoordinated altamente reactivo utilizando el filtro de masa cuadrupolar en la región 6 del instrumento y la tierra suave en COOH-SAM superficies para examinar cómo la extensión de la ligadura influye en las propiedades de los iones organometálicos soportados. </li><li> Ajustar la óptica de iones circundantes, incluyendo los voltajes de CC aplicada a las varillas de cuadrupolo, así como el límite de la conductancia para maximizar la corriente de masa-seleccionado de Ru (bpy) 2 2 + iones de fragmentos en la superficie. </li></ol> 3. Análisis por In Situ TOF-SIMS Antes y después de la exposición a los gases reactivos <ol><li> Apagar la bomba de jeringa y de alta tensión al emisor ESI. Abrir la válvula de compuerta que separa las dos regiones del instrumento durante la operación. Utilice el manipulador magnético para mover la superficie preparada de la cámara de aterrizaje suave para la etapa de análisis en el interiorla parte TOF-SIMS del instrumento. </li><li> Desenganche el manipulador de la muestra y retractarse plenamente de la cámara de análisis SIMS. Cerrar la válvula de compuerta entre el aterrizaje suave y partes SIMS del instrumento debido a que el TOF-SIMS opera a una presión mucho más baja que la región aterrizaje suave del instrumento. </li><li> Para realizar el experimento TOF-SIMS, cargue el archivo de control de instrumentos en el software y asegúrese de que la fuente de Ga + está produciendo una corriente suficientemente estable de iones primarios. Nota: Emplear 15 keV primarias iones de galio (Ga +, 500 Pa, 5 ns de ancho de pulso, frecuencia de repetición de 10 kHz) para inducir la desorción del material suave aterrizado de las superficies. Extracto de iones secundarios expulsadas desde la superficie en el analizador de masas, que consta de tres sectores separados electrostáticas. </li><li> Adquirir perfiles de línea x-y del eje y a través de la superficie para determinar el centro de la mancha de iones depositados sobre el sustrato (típicamente en el centro de la superficie de unND 3 mm de diámetro). Coloque la superficie de modo que el haz de iones Ga + primaria es incidente en el centro de la mancha depositada de iones. Adquirir un espectro de masas TOF-SIMS durante 5 min. </li><li> Apague el haz primario de iones Ga + y altos voltajes del TOF-SIMS. Utilice el manipulador magnético para mover la muestra de nuevo en la parte aterrizaje suave del instrumento. Asegúrese de que la válvula de compuerta que separa las dos cámaras se cierra antes de seguir adelante. </li><li> Utilice una válvula de escape de alto vacío en la cámara de aterrizaje suave para introducir un flujo controlado de ultra alta pureza del oxígeno (O 2) de gas de un cilindro en el instrumento. Utilice la válvula de compuerta ajustable delante de la bomba de vacío turbomolecular de estrangular la velocidad de bombeo de la bomba para conseguir una presión de estado estacionario de 10 -4 Torr de O 2 en el interior de la cámara de aterrizaje suave. </li><li> Tras la exposición de la superficie a O 2 durante 30 min cierre la válvula de escape, abrir la válvula de compuerta sobre el the bomba de vacío turbomolecular y deje que el O 2 restantes a la bomba de distancia. Después de la presión en la cámara ha disminuido, abrir la válvula de compuerta a la parte SIMS del instrumento y utilizar el manipulador magnético para posicionar la superficie de la plataforma de análisis para una segunda ronda de análisis de TOF-SIMS. </li><li> Después de obtener el segundo espectro TOF-SIMS como se describe en las secciones 03.03 a 03.04, abra la válvula de compuerta y la posición de la superficie posterior de la cámara de aterrizaje suave de la exposición a 10 -4 Torr de C 2 H 4 durante 30 minutos. Realizar un análisis SIMS de nuevo como se describió anteriormente. </li></ol> 4. Análisis por In Situ FT-ICR-SIMS durante y después del aterrizaje suave <ol><li> Preparar las superficies de la SAM para experimentos con el in situ instrumento FT-ICR-SIMS de una manera similar a la descrita en la sección 1, pero sobre sustratos circulares de 5 mm de diámetro. Nota: Utilice sustratos que son cortados con láser de una oblea de silicio recubierto de oro (5 nm de cromocapa de adhesión y 100 nm de oro depositado por vapor policristalino). Tenga en cuenta que la diferencia más notable es que en el instrumento FT-ICR-SIMS la superficie se coloca dentro de la perforación de un imán superconductor. La presencia del imán requiere que las superficies de ser colocados en el extremo de un 5 pies manual de Z-traductor para que puedan ser posicionado de forma segura y de manera ajustable en la placa posterior de la célula ICR. </li><li> Mediante la interfaz de carga de bloqueo, coloque una superficie SAM circular en la placa de captura posterior de la célula ICR ubicado dentro de los 6 Tesla imán. Nota: Tenga en cuenta que este instrumento es un diseño especial espectrómetro de masas de 6 Tesla FT-ICR configurado para el estudio de las interacciones ion-superficie 97120. </li><li> Operar la porción de aterrizaje suave de iones del instrumento FT-ICR-SIMS de una manera similar a la descrita en la sección 2. </li><li> Utilice una fuente de iones de cesio para crear un haz continuo de 8 kV Cs + iones primarios a fallar la superficie durante unand después del aterrizaje suave de iones. </li><li> Utilizar la fuente ESI posicionado a 90 ° hacia el principal eje de instrumentos para generar iones para el aterrizaje suave. Enfoque de los iones a través de un 90 ° cuadrupolo 120 de flexión. Nota: Tenga en cuenta esta geometría instrumento facilita suave aterrizaje simultáneo de Ru (bpy) 2 + 3 y la transmisión del haz primario de iones Cs + a la superficie lo que permite el seguimiento del proceso de aterrizaje suave, tanto durante como después de la deposición de iones. </li><li> Trampa y analizar los iones secundarios expulsadas desde la superficie utilizando FT-ICR-MS. Nota: Emplear condiciones SIMS estáticos correspondientes a un flujo de iones total de cerca de 10 10 iones / cm 2 (corriente 4 nA, duración 80 microsegundos, diámetro del punto 4.6 mm, 10 disparos por espectro, ~ 200 puntos de datos) para estos experimentos que duran aproximadamente 7 horas. Un promedio de cada espectro SIMS más de 10 disparos correspondientes a un tiempo de adquisición de ~ 10 seg. </li><li> Adquirir datos de cinética mediante el muestreo de la surfa SAMce cada 4 minutos durante aproximadamente 7 horas durante y después de la deposición de iones. </li><li> Realizar la adquisición de datos y control de instrumentos utilizando un sistema de control de datos modular automatizado descrito en la literatura 121. </li></ol> 5. Análisis por In Situ IRRAS durante y después del aterrizaje suave <ol><li> Preparar las superficies de la SAM para experimentos con el in situ instrumento IRRAS de una manera similar a la descrita en la sección 1 Nota:. Tenga en cuenta que la mayor diferencia con los resultados de instrumentos IRRAS de la colocación precisa de la superficie con la Z-traductor que esté necesaria para localizar el sustrato en el punto focal de los espejos parabólicos y en línea con el haz de iones. Maximizar la superposición entre el haz infrarrojo y el punto de iones depositados sobre la superficie. </li><li> Llevar a cabo los experimentos IRRAS en una geometría de pastoreo-incidencia empleando un espectrómetro FTIR equipado con un nitrógeno líquido refrigerado por mercurio-cadmio-teluro (MCT) Del detector. </li><li> Utilizar un espejo plano recubierto de oro para dirigir la luz que sale del espectrómetro FTIR sobre un espejo parabólico de oro. Reflejar la luz del espejo parabólico través de un polarizador de rejilla de alambre del infrarrojo medio y en la cámara de vacío a través de una ventana. </li><li> Dirigir la luz infrarroja del espectrómetro sobre la superficie COOH-SAM colocado dentro de la cámara de vacío. Nota: La cámara de vacío se mantiene a una presión de 10 -5 Torr durante el aterrizaje suave de iones. </li><li> Coloque el SAM reflectante en la superficie de oro dentro de la cámara de vacío en el punto focal del primer espejo parabólico utilizando el z-traductor accionado por motor. </li><li> Reflejar la luz IR de entrar en la cámara de vacío de la superficie de la SAM y fuera de la cámara a través de una segunda ventana gráfica. Utilice un segundo espejo de oro parabólica para enfocar la luz reflejada desde la superficie sobre un detector MCT. </li><li> Purgar la vía del haz de IR fuera de la cámara de vacío con N 2. </li><li> Corriente alternaespectros de mano de papel a intervalos fijos durante la deposición. </li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Suave aterrizaje de iones en serie seleccionada se realiza generalmente empleando instrumentos a la medida única que existe en varios laboratorios de todo el mundo que están especialmente equipadas para estos experimentos. Las modificaciones se están haciendo constantemente a estos instrumentos para facilitar la ionización de una gama más amplia de compuestos, para lograr las corrientes de iones más grandes y los tiempos de deposición más cortos, para multiplexar aterrizaje suave y de ese modo lograr la deposici...

Suave aterrizaje de iones en serie seleccionado en superficies sigue siendo un tema de interés en la investigación actual, debido a las capacidades demostradas de la técnica para la preparación altamente controlada de materiales novedosos 1-6. Los esfuerzos recientes han indicado posibles aplicaciones futuras de aterrizaje suave de los iones de masa-seleccionado en la preparación de matrices de péptidos y proteínas para su uso en el cribado de alto rendimiento biológico 7,8, la separación de las proteínas y el enriquecimiento conformacional de péptidos 9-12, unión covalente de péptidos a superficies 9,10,13,14, enriquecimiento quiral de compuestos orgánicos 15, la caracterización electroquímica de proteínas redox activos específicos 16-18, producción de películas delgadas moleculares 19,20, el procesamiento de macromoléculas como el grafeno 21 y la preparación del modelo de sistemas de catalizador a través de un aterrizaje suave de los clusters iónicos 22-39, 40-48 y nanopartículas co organometálicamplexes sobre materiales de apoyo 19,49-56. El concepto de modificación de superficies a través de un aterrizaje suave de los iones poliatómicos fue propuesto inicialmente por los cocineros y compañeros de trabajo en el año 1977 57. En los años posteriores se han desarrollado una amplia gama de enfoques instrumentales para la deposición controlada de iones de masas-seleccionada del gas- fase en superficies 1,4,5. Los iones se han producido a través de procesos tales como ionización por electrospray (ESI) 10,58,59, láser asistida por matriz de desorción / ionización (MALDI) 21, ionización por impacto electrónico (EI) 60,61, pulsada descarga de arco 62, la condensación de gas inerte 36 , de 63 años, la pulverización de magnetrón 64,65, y el láser de vaporización 25,66,67. La selección en masa de los iones en fase gaseosa antes del aterrizaje suave se ha logrado empleando principalmente filtros de masas cuadrupolo 58,68,69, dispositivos magnéticos de deflexión 70, y los instrumentos de trampa de iones lineales 8,59. Una nota particularble avance en la metodología de aterrizaje suave de iones ocurrió recientemente con la implementación exitosa de iones ambiente aterrizaje suave y reactiva por cocineros y compañeros de trabajo 71,72. Utilizando estas diversas técnicas de ionización y de selección de masa, las interacciones de hipertérmica (&lt;100 eV) iones poliatómicos con superficies se han estudiado con el fin de comprender mejor los factores que influyen en la eficiencia de aterrizaje suave de iones y los procesos que compiten de dispersión de reactivo y no reactivo como así como la superficie inducida por la disociación 4,73-75. La preparación de catalizadores modelo bien definido para los propósitos de la investigación ha sido una aplicación especialmente fructífero de aterrizaje suave de los iones en serie seleccionada 25,34,35,56,76-81. En el rango de tamaño de las agrupaciones de nanoescala, donde el comportamiento físico y químico no escala linealmente con el tamaño del cluster, se ha demostrado que la adición o eliminación de los átomos individuales o de grupos pueden influir drásticamente ªreactividad química eir 82-84. Este fenómeno nanoescala, que resulta de confinamiento cuántico, se demostró convincentemente por Heiz y compañeros de trabajo 85 para un catalizador de modelo que consta de grupos blandos aterrizado de ocho átomos de oro (Au 8) soportado sobre una superficie de MgO defecto-rica. Varios estudios han proporcionado pruebas adicionales de la magnitud dependiente de la reactividad de los grupos que soportan en superficies 34,77,86,87. Además, las imágenes de microscopía electrónica de alta resolución indican que los grupos que contienen tan pocos como 88 diez y cincuenta y cinco 89 átomos pueden ser en gran parte responsable de la actividad superior de los catalizadores de oro a granel-sintetizado soportados sobre óxidos de hierro. El empleo de aterrizaje suave de los iones de masa-seleccionado, es posible preparar matrices estables de grupos seleccionado por tamaño y nanopartículas que no se difunden y se aglomeran en estructuras más grandes en la superficie de materiales de soporte 90-92. Estos estudios anteriores indican que con continuidading desarrollo, aterrizaje suave de las agrupaciones de masas-seleccionado y nanopartículas puede llegar a ser una técnica versátil para la creación de catalizadores heterogéneos altamente activos que explotan el comportamiento emergente de un gran número de grupos idénticos y nanopartículas en matrices extendidas sobre superficies. Estos sistemas extremadamente bien definidos, pueden ser utilizados con fines de investigación para entender cómo los parámetros críticos, tales como el tamaño del clúster, la morfología, la composición elemental y la actividad catalítica cobertura superficial influencia, la selectividad y la durabilidad. Complejos organometálicos que se utilizan típicamente en las fase de solución como catalizadores homogéneos también se pueden inmovilizar en superficies a través de aterrizaje suave de los iones de masa seleccionado 56,80,81. Colocación de los complejos metal-ligando iónicos a soportes sólidos para producir materiales híbridos orgánico-inorgánico es actualmente un área activa de investigación en la catálisis y la ciencia de superficies comunidades 93. El objetivo general es obtener el altaselectividad hacia un producto deseado de los complejos de metal-ligando en fase de solución, mientras que facilitan una separación más fácil de los productos a partir de catalizadores y reactivos restantes en solución. De esta manera, la superficie inmovilizada complejos organometálicos aprovechar los beneficios de ambos catalizadores homogéneos y heterogéneos. A través de la selección de un sustrato apropiado es posible mantener o incluso mejorar el medio ambiente ligando orgánico alrededor del centro de metal activo al mismo tiempo lograr un fuerte inmovilización superficie 94. Superficies monocapas auto-ensambladas (SAMs) en el oro se pueden terminar con una serie de diferentes grupos funcionales y, por lo tanto, los sistemas ideales para investigar la viabilidad de la inmovilización de complejos organometálicos de superficies a través de un aterrizaje suave de iones de masas seleccionadas 95. Además, los métodos de ionización tales como la presión atmosférica de ionización de desorción térmica (APTDI) se han demostrado previamente para producir complejos inorgánicos mixtos de metal en fase gaseosaque no son accesibles a través de la síntesis en solución 96. En el mismo sentido, las técnicas de síntesis cinéticamente limitada-no térmica y de ionización tales como pulverización catódica magnetrón 65, la agregación de gas 63 y la vaporización con láser 66 también se pueden acoplar con el ion instrumentación aterrizaje suave para proporcionar una ruta versátil para clusters y nanopartículas inorgánicas nuevos soportados en superficies. Con el fin de evolucionar aterrizaje suave de los iones de masa-seleccionado en una tecnología madura para la preparación de materiales, es crítico que los métodos analíticos informativos pueden acoplar con la instrumentación aterrizaje suave para investigar las propiedades químicas y físicas de las superficies antes de, durante y después de la deposición de iones. Hasta la fecha, una multitud de técnicas se han aplicado para este propósito, incluyendo la espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS) 19,97-100, TPD y la reacción de 50,52, por láser de desorción e ionización 101, la reacción de haz molecular pulsado 102, espectroscopia infrarroja (FTIR y Raman) 98103104, superficie mejorada espectroscopia Raman 103105, ringdown cavidad espectroscopia 106, x-ray fotoelectrones espectroscopia de 35.107, la microscopía de efecto túnel 33,108-111, microscopía de fuerza atómica 112-114, y microscopía electrónica de transmisión 39. Sin embargo, para caracterizar con más precisión las superficies preparadas o modificados por el aterrizaje suave de iones, es crucial que el análisis se lleva a cabo in situ sin la exposición del sustrato con el medio ambiente en el laboratorio. Los análisis previos realizados in situ han proporcionado información sobre los fenómenos tales como la reducción de la carga iónica de iones suaves aterrizado en el tiempo 37,38,115,116, la desorción de iones aterrizó suave de las superficies 52, la eficiencia y la dependencia de la energía cinética de los iones de aterrizaje reactiva 14,81 , y la influencia del tamañosobre la actividad catalítica de los clusters y las nanopartículas depositadas sobre superficies 117. A modo de ejemplo, en nuestro laboratorio, hemos estudiado sistemáticamente la cinética de reducción de la carga de péptidos protonadas en las superficies de diferente SAM 3. Estos experimentos se realizaron con un instrumento de aterrizaje suave único acoplado a una transformada de Fourier de resonancia ciclotrón de iones espectrómetro de masas de iones secundarios (FT-ICR-SIMS) que permite el análisis in situ de las superficies, tanto durante como después de aterrizaje suave de iones 97. Para ampliar estas capacidades analíticas, otro instrumento fue construido de manera que permite la caracterización in situ de iones aterrizado suaves en superficies utilizando IRRAS 104. Esta técnica de infrarrojos sensibles a la superficie permite la formación de enlaces y procesos de destrucción, así como los cambios conformacionales en iones complejos y capas superficiales para ser monitoreados en tiempo real tanto durante como después del aterrizaje suave 12. Por ejemplo, el uso de IRRAS que erademostró que el aterrizaje suave de iones puede ser utilizado para inmovilizar covalentemente los péptidos de masas-seleccionado en N-hidroxisuccinimidil éster funcionalizado SAM 13,14. En esto, se expone las capacidades de tres instrumentos hechos a medida único situado en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, que están diseñados para in situ TOF-SIMS, FT-ICR-SIMS, y el análisis IRRAS de sustratos producidos a través de un aterrizaje suave de los iones en serie seleccionada sobre superficies. Como un sistema representativo, se presentan los resultados para el aterrizaje suave de la masa-seleccionado organometálicos de rutenio tris (bipiridina) dicationes [Ru (bpy) 3] 2 + sobre ácido carboxílico terminado SAMs (COOH-SAM) para preparar los complejos organometálicos inmovilizados. Se muestra que in situ TOF-SIMS ofrece las ventajas de una sensibilidad extremadamente alta y gran rango dinámico general que facilita la identificación de las especies de baja abundancia incluyendo intermedios reactivos que sólo puede ser preenviado por cortos periodos de tiempo en las superficies. TOF-SIMS también proporciona una idea de cómo la eliminación de un ligando de un ion organometálico en la fase de gas, antes del aterrizaje suave, influye en su eficacia hacia la inmovilización sobre superficies y su reactividad química hacia moléculas gaseosas. Caracterización complementaria utilizando in situ FT-ICR-SIMS proporciona información detallada sobre la reducción de la carga, la neutralización y la cinética de desorción de los iones doblemente cargados en la superficie mientras que en situ IRRAS sondas de la estructura de los ligandos orgánicos que rodean los centros metálicos cargados, que pueden influir en la propiedades electrónicas y reactividad de los iones inmovilizados. Colectivamente, ilustramos cómo aterrizaje suave de los iones en serie seleccionada en combinación con el análisis in situ por SIMS y IRRAS da una idea de las interacciones entre las especies y superficies que tienen implicaciones para una amplia gama de actividades científicas bien definidas.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1029">
	<colgroup>
		<col />
		<col /> 
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Gold on Silicon Substrates 1 cm2</td>
			<td style="width:187px;">Platypus Technologies</td>
			<td style="width:209px;">Au.1000.SL1custom</td>
			<td style="width:287px;"> </td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:347px;">Gold on Silicon Substrates 4.8 mm diameter circular</td>
			<td style="width:187px;">SPI Supplies</td>
			<td>4176GSW-AB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Glass Scintillation Vials</td>
			<td style="width:187px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:209px;">03-337-14</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Non-denatured Ethanol</td>
			<td style="width:187px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:209px;">459836-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Ultraviolet Cleaner</td>
			<td style="width:187px;">Boekel Scientific </td>
			<td style="width:209px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">16-Mercaptohexadecanoic Acid</td>
			<td style="width:187px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:209px;">448303-5G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Hydrochloric Acid</td>
			<td style="width:187px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:209px;">320331-500ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Aluminum Foil</td>
			<td style="width:187px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:209px;">Z185140-1EA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Metal Forceps/Tweezers</td>
			<td style="width:187px;">Wiha</td>
			<td style="width:209px;">49185</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Nitrile Gloves</td>
			<td style="width:187px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:209px;">S66383</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:347px;">Tris(2,2&#8242;-bipyridine)dichlororuthenium(II) hexahydrate</td>
			<td style="width:187px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:209px;">224758-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Methanol</td>
			<td style="width:187px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:209px;">322415-1L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">1 mL Gas Tight Glass Syringe</td>
			<td style="width:187px;">Hamilton</td>
			<td style="width:209px;"> </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Syringe Pump</td>
			<td style="width:187px;">KD Scientific</td>
			<td style="width:209px;">100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">360 um ID Fused Silica Capillary</td>
			<td style="width:187px;">Polymicro Technologies</td>
			<td style="width:209px;">TSP075375</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">High Resistance Electrometer</td>
			<td style="width:187px;">Keithley</td>
			<td style="width:209px;">6517A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Commercial TOF-SIMS Instrument</td>
			<td style="width:187px;">Physical Electronics</td>
			<td style="width:209px;">TRIFT </td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Ultra High Purity Oxygen</td>
			<td style="width:187px;">Matheson</td>
			<td style="width:209px;">G1979175</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Research Purity Ethylene</td>
			<td style="width:187px;">Matheson</td>
			<td style="width:209px;">G2250178</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Cesium Ion Source</td>
			<td style="width:187px;">Heat Wave Labs</td>
			<td style="width:209px;">101502</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:347px;">Commercial FTIR Spectrometer</td>
			<td style="width:187px;">Bruker</td>
			<td style="width:209px;">Vertex 70</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in situ sims and ir spectroscopy of well-defined surfaces prepared by soft landing of mass-selected ions

Aterrizaje suave de los iones de masa-seleccionada sobre las superficies es un enfoque poderoso para la preparación altamente controlada de materiales que son inaccesibles usando técnicas de síntesis convencionales. El acoplamiento de aterrizaje suave con la caracterización in situ utilizando la espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS) y espectroscopía de absorción reflexión infrarroja (IRRAS) permite el análisis de superficies bien definidas en condiciones de vacío limpias. Las capacidades de los tres instrumentos de soft-aterrizaje construidas en nuestro laboratorio se ilustran para el sistema representativo de compuestos organometálicos unidos a la superficie preparada por un aterrizaje suave de la masa-seleccionado de rutenio tris (bipiridina) dicationes, [Ru (bpy) 3] 2 + (bpy = bipiridina), sobre ácido carboxílico terminado superficies monocapas auto-ensambladas en el oro (COOH-SAMs). In situ de tiempo de vuelo (TOF)-SIMS da una idea de la reactividad de los iones de soft-terratenientes. Además, la cinética de reducción de carga, de neutralización y deabsorción ocurre en el COOH-SAM, tanto durante como después del aterrizaje suave de iones son estudiados empleando en Fourier situ transformar ion ciclotrón resonancia mediciones (FT-ICR)-SIMS. En IRRAS situ experimentos proporcionan datos sobre cómo la estructura de los ligandos orgánicos que rodean centros metálicos es perturbado a través de la inmovilización de los iones organometálicos sobre COOH-SAM superficies de aterrizaje suave. En conjunto, los tres instrumentos proporcionan información complementaria acerca de la composición química, la reactividad y la estructura de las especies bien definidas apoyados en superficies.

1. Estudio de la reactividad de Ru (bpy) 2 + 3 en COOH-SAM mediante instrumentos in situ TOF-SIMS Aterrizaje suave de iones organometálicos de masas-seleccionado en funcionalizado SAM se ilustra primero utilizando in situ TOF-SIMS para proporcionar la máxima sensibilidad hacia la detección de aductos formados entre los iones depositados y las moléculas individuales en las monocapas así como cualquiera de los productos de las reacciones quí...

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In Situ SIMS and IR Spectroscopy of Well-defined Surfaces Prepared by Soft Landing of Mass-selected Ions

Aterrizaje suave de los iones de masa-seleccionada sobre las superficies es un enfoque poderoso para la preparación altamente controlada de nuevos materiales. Junto con el análisis por espectrometría de masas de iones secundarios situ (SIMS) y espectroscopía de absorción reflexión infrarroja (IRRAS), aterrizaje suave proporciona una visión sin precedentes en las interacciones de las especies bien definidas con las superficies.

In Situ SIMS y espectroscopia IR de superficies bien definidas Preparado por Soft Landing de iones seleccionados-Mass

Soft landing of mass-selected ions onto surfaces is a powerful approach for the highly-controlled preparation of materials that are inaccessible using ...

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Research

JoVE Journal

Chemistry

In Situ SIMS and IR Spectroscopy of Well-defined Surfaces Prepared by Soft Landing of Mass-selected Ions

18.0K vistas.  Pacific Northwest National Laboratory.  Aterrizaje suave de los iones de masa-seleccionada sobre las superficies es un enfoque poderoso para la preparación altamente controlada de nuevos materiales. Junto con el análisis por espectrometría de masas de iones secundarios situ (SIMS) y espectroscopía de absorción reflexión infrarroja (IRRAS), aterrizaje suave proporciona una visión sin precedentes en las interacciones de las especies bien definidas con las superficies. 

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Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions

This protocol describes the dynamic measurement of chloride ions using the transition time of a silver silver chloride (Ag/AgCl) electrode. Silver silver chloride electrode is used extensively for potentiometric measurement of chloride ions concentration in electrolyte. In this measurement, long-term and continuous monitoring is limited due to the inherent drift and the requirement of a stable reference electrode. We utilized the chronopotentiometric approach to minimize drift and avoid the use of a conventional reference electrode. A galvanostatic pulse is applied to an Ag/AgCl electrode which initiates a faradic reaction depleting the Cl&#713; ions near the electrode surface. The transition time, which is the time to completely deplete the ions near the electrode surface, is a function of the ion concentration, given by the Nernst equation. The square root of the transition time is in linear relation to the chloride ion concentration. Drift of the response over two weeks is negligible (59 &#181;M/day) when measuring 1 mM [Cl&#713;]using a current pulse of 10 Am-2. This is a dynamic measurement where the moment of transition time determines the response and thus is independent of the absolute potential. Any metal wire can be used as a pseudo-reference electrode, making this approach feasible for long-term measurement inside concrete structures.

Dynamic measurement of chloride ions is presented. Transition time of an Ag/AgCl electrode, during a chronopotentiometric technique, can give the concentration of chloride ions in electrolyte. This method does not require a stable conventional reference electrode.

Dinámica electroquímico Medición de cloruro de iones

This protocol describes the dynamic measurement of chloride ions using the transition time of a silver silver chloride (Ag/AgCl) electrode. Silver silver ...

Investigación

Química

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

This work demonstrates in situ characterization of protein biomolecules in the aqueous solution using the System for Analysis at the Liquid Vacuum Interface (SALVI) and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). The fibronectin protein film was immobilized on the silicon nitride (SiN) membrane that forms the SALVI detection area. During ToF-SIMS analysis, three modes of analysis were conducted including high spatial resolution mass spectrometry, two-dimensional (2D) imaging, and depth profiling. Mass spectra were acquired in both positive and negative modes. Deionized water was also analyzed as a reference sample. Our results show that the fibronectin film in water has more distinct and stronger water cluster peaks compared to water alone. Characteristic peaks of amino acid fragments are also observable in the hydrated protein ToF-SIMS spectra. These results illustrate that protein molecule adsorption on a surface can be studied dynamically using SALVI and ToF-SIMS in the liquid environment for the first time.

In Situ Characterization of Hydrated Proteins in Water by SALVI and ToF-SIMS

This work presents a protocol for liquid handling and sample introduction to a microchannel for in situ time-of-flight secondary ion mass spectrometry analysis of protein biomolecules in an aqueous solution.

In Situ caracterización de proteínas hidratadas en agua por Salvi y TOF-SIMS

This work demonstrates in situ characterization of protein biomolecules in the aqueous solution using the System for Analysis at the Liquid Vacuum ...

TiO2-coated Hollow Glass Microspheres with Superhydrophobic and High IR-reflective Properties Synthesized by a Soft-chemistry Method

This manuscript proposes a soft-chemistry method to develop superhydrophobic and highly IR-reflective hollow glass microspheres (HGM). The anatase TiO2 and a superhydrophobic agent were coated on the HGM surface in one step. TBT and PFOTES were selected as the Ti source and the superhydrophobic agent, respectively. They were both coated on the HGM, and after the hydrothermal process, the TBT turned to anatase TiO2. In this way, a PFOTES/TiO2-coated HGM (MCHGM) was prepared. For comparison, PFOTES single-coated HGM (F-SCHGM) and TiO2 single-coated HGM (Ti-SCHGM) were synthesized as well. The PFOTES and TiO2 coatings on the HGM surface were demonstrated through X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive detector (EDS) characterizations. The MCHGM showed a higher contact angle (153&#176;) but a lower sliding angle (16&#176;) than F-SCHGM, with a contact angle of 141.2&#176; and a sliding angle of 67&#176;. In addition, both Ti-SCHGM and MCHGM displayed similar IR reflectivity values, which were about 5.8% higher than the original HGM and F-SCHGM. Also, the PFOTES coating barely changed the thermal conductivity. Therefore, F-SCHGM, with a thermal conductivity of 0.0479 W/(m&#183;K), was quite like the original HGM, which was 0.0475 W/(m&#183;K). MCHGM and Ti-SCHGM were also similar. Their thermal conductivity values were 0.0543 W/(m&#183;K) and 0.0543 W/(m&#183;K), respectively. The TiO2 coating slightly increased the thermal conductivity, but with the increase in reflectivity, the overall heat-insulation property was enhanced. Finally, since the IR-reflecting property is provided by the HGM coating, if the coating is fouled, the reflectivity decreases. Therefore, with the superhydrophobic coating, the surface is protected from fouling, and its lifetime is also prolonged.

TiO2-coated Hollow Glass Microspheres with Superhydrophobic and High IR-reflective Properties Synthesized by a Soft-chemistry Method

This manuscript proposes a soft-chemistry method to synthesize superhydrophobic, TiO2-coated hollow glass microspheres (HGM) with high IR-reflective properties.

TiO<sub&gt; 2</sub&gt; Recubiertas con microesferas de vidrio huecas con propiedades superhidrófobas y alta IR-reflectantes sintetizado por un método de química suave

This manuscript proposes a soft-chemistry method to develop superhydrophobic and highly IR-reflective hollow glass microspheres (HGM). The anatase TiO2 ...

In Situ Characterization of Shewanella oneidensis MR1 Biofilms by SALVI and ToF-SIMS

Bacterial biofilms are surface-associated communities that are vastly studied to understand their self-produced extracellular polymeric substances (EPS) and their roles in environmental microbiology. This study outlines a method to cultivate biofilm attachment to the System for Analysis at the Liquid Vacuum Interface (SALVI) and achieve in situ chemical mapping of a living biofilm by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS). This is done through the culturing of bacteria both outside and within the SALVI channel with our specialized setup, as well as through optical imaging techniques to detect the biofilm presence and thickness before ToF-SIMS analysis. Our results show the characteristic peaks of the Shewanella biofilm in its natural hydrated state, highlighting upon its localized water cluster environment, as well as EPS fragments, which are drastically different from the same biofilm's dehydrated state. These results demonstrate the breakthrough capability of SALVI that allows for in situ biofilm imaging with a vacuum-based chemical imaging instrument.

In Situ Characterization of Shewanella oneidensis MR1 Biofilms by SALVI and ToF-SIMS

This article presents a method for growing a biofilm for in situ time-of-flight secondary ion mass spectrometry for chemical mapping in its hydrated state, enabled by a microfluidic reactor, System for Analysis at the liquid Vacuum Interface. The Shewanella oneidensis MR-1 with green fluorescence protein was used as a model.

In Situ Caracterización de Shewanella oneidensis MR1 Biofilms por SALVI y ToF-SIMS

Bacterial biofilms are surface-associated communities that are vastly studied to understand their self-produced extracellular polymeric substances (EPS) ...

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three preparation methods are described: (a) the incorporation of metal salts into silica or alumina wet gels using an impregnation method; (b) the incorporation of metal salts into alumina wet gels using a co-precursor method; and (c) the addition of metal nanoparticles directly into a silica aerogel precursor mixture. The methods utilize a hydraulic hot press, which allows for rapid (&#60;6 h) supercritical extraction and results in aerogels of low density (0.10 g/mL) and high surface area (200-800 m2/g). While the work presented here focuses on the use of copper salts and copper nanoparticles, the approach can be implemented using other metal salts and nanoparticles. A protocol for testing the three-way catalytic ability of these aerogels for automotive pollution mitigation is also presented. This technique uses custom-built equipment, the Union Catalytic Testbed (UCAT), in which a simulated exhaust mixture is passed over an aerogel sample at a controlled temperature and flow rate. The system is capable of measuring the ability of the catalytic aerogels, under both oxidizing and reducing conditions, to convert CO, NO and unburned hydrocarbons (HCs) to less harmful species (CO2, H2O and N2). Example catalytic results are presented for the aerogels described.

Here we present protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms. Methods for preparing materials using copper salts and copper-containing nanoparticles are featured. Catalytic testing protocols demonstrate the effectiveness of these aerogels for three-way catalysis applications.

Fabricación y pruebas de Aerogels catalíticos preparados vía rápida extracción supercrítica

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

The use of nanoprobes such as gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles as detection reagents in bioanalytical assays can enable high sensitivity and convenient colorimetric readout. However, high densities of nanoparticles are typically needed for detection. The available synthesis-based enhancement protocols are either limited to gold and silver nanoparticles or rely on precise enzymatic control and optimization. Here, we present a protocol to enhance the colorimetric readout of gold, silver, silica, and iron oxide nanoprobes. It was observed that the colorimetric signal can be improved by up to a 10000-fold factor. The basis for such signal enhancement strategies is the chemical reduction of Au3+ to Au0. There are several chemical reactions that enable the reduction of Au3+ to Au0. In the protocol, Good&#39;s buffers and H2O2 are used and it is possible to favor the deposition of Au0 onto the surface of existing nanoprobes, in detriment of the formation of new gold nanoparticles. The protocol consists of the incubation of the microarray with a solution consisting of chloroauric acid and H2O2 in 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid pH 6 buffer following the nanoprobe-based detection assay. The enhancement solution can be applied to paper and glass-based sensors. Moreover, it can be used in commercially available immunoassays as demonstrated by the application of the method to a commercial allergen microarray. The signal development requires less than 5 min of incubation with the enhancement solution and the readout can be assessed by naked eye or low-end image acquisition devices such as a table-top scanner or a digital camera.

Rapid Nanoprobe Signal Enhancement by In Situ Gold Nanoparticle Synthesis

In this work, a protocol for signal enhancement of nanoprobe-based biosensing is presented. The protocol is based on the reduction of chloroauric acid onto the surface of existing nanoprobes that consist of gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles.

Mejora de señal rápida Nanoprobe por síntesis de nanopartículas de oro In Situ

The use of nanoprobes such as gold, silver, silica or iron-oxide nanoparticles as detection reagents in bioanalytical assays can enable high sensitivity ...

In Situ Lithiated Reference Electrode: Four Electrode Design for In-operando Impedance Spectroscopy

Extending operating voltage of Li-ion batteries results in higher energy output from these devices. High voltages, however, may trigger or accelerate multiple processes responsible for long-term performance decay. Given the complexity of physical processes occurring inside the cell, it is often challenging to achieve a full understanding of the root causes of this performance degradation. This difficulty arises in part from the fact that any electrochemical measurement of a battery will return the combined contributions of all components in the cell. Incorporation of a reference electrode can solve part of the problem, as it allows the electrochemical reactions of the cathode and the anode to be individually probed. A variation in the voltage range experienced by the cathode, for example, can indicate alterations in the pool of cyclable lithium ions in the full-cell. The structural evolution of the many interphases existing in the battery can also be monitored, by measuring the contributions of each electrode to the overall cell impedance. Such wealth of information amplifies the reach of diagnostic analysis in Li-ion batteries and provides valuable input to the optimization of individual cell components. In this work, we introduce the design of a test cell able to accommodate multiple reference electrodes, and present reference electrodes that are appropriate for each specific type of measurement, detailing the assembly process in order to maximize the accuracy of the experimental results.

The incorporation of reference electrodes in a Li-ion battery provides valuable information to elucidate degradation mechanisms at high voltages. In this article, we present a cell design that accommodates multiple reference electrodes, along with the assembly steps to assure maximum accuracy of the data obtained in electrochemical measurements.

En el electrodo de referencia Lithiated Situ: Diseño de cuatro electrodos para espectroscopía de impedancia In-operando

Extending operating voltage of Li-ion batteries results in higher energy output from these devices. High voltages, however, may trigger or accelerate ...

Elemental-sensitive Detection of the Chemistry in Batteries through Soft X-ray Absorption Spectroscopy and Resonant Inelastic X-ray Scattering

Energy storage has become more and more a limiting factor of today's sustainable energy applications, including electric vehicles and green electric grid based on volatile solar and wind sources. The pressing demand of developing high-performance electrochemical energy storage solutions, i.e., batteries, relies on both fundamental understanding and practical developments from both the academy and industry. The formidable challenge of developing successful battery technology stems from the different requirements for different energy-storage applications. Energy density, power, stability, safety, and cost parameters all have to be balanced in batteries to meet the requirements of different applications. Therefore, multiple battery technologies based on different materials and mechanisms need to be developed and optimized. Incisive tools that could directly probe the chemical reactions in various battery materials are becoming critical to advance the field beyond its conventional trial-and-error approach. Here, we present detailed protocols for soft X-ray absorption spectroscopy (sXAS), soft X-ray emission spectroscopy (sXES), and resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) experiments, which are inherently elemental-sensitive probes of the transition-metal 3d and anion 2p states in battery compounds. We provide the details on the experimental techniques and demonstrations revealing the key chemical states in battery materials through these soft X-ray spectroscopy techniques.

Here, we present a protocol for typical experiments of soft X-ray absorption spectroscopy (sXAS) and resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) with applications in battery material studies.

Detección sensible al elemental de la química en las baterías a través de espectroscopia de absorción de rayos x blandos y dispersión inelástica resonante de la radiografía

Energy storage has become more and more a limiting factor of today's sustainable energy applications, including electric vehicles and green electric grid ...

Accumulation and Analysis of Cuprous Ions in a Copper Sulfate Plating Solution

Knowledge of the behavior of cuprous ions (monovalent copper ion: Cu(I)) in a copper sulfate plating bath is important for improving the plating process. We successfully developed a method to quantitatively and easily measure Cu(I) in a plating solution and used it for evaluation of the solution. In this paper, a quantitative absorption spectrum measurement and a time-resolved injection measurement of Cu(I) concentrations by a color reaction are described. This procedure is effective as a method to reproduce and elucidate the phenomenon occurring in the plating bath in the laboratory. First, the formation and accumulation process of Cu(I) in solution by electrolysis of a plating solution is shown. The amount of Cu(I) in the solution is increased by electrolysis at higher current values &#8203;&#8203;than the usual plating process. For the determination of Cu(I), BCS (bathocuproinedisulfonic acid, disodium salt), a reagent that selectively reacts with Cu(I), is used. The concentration of Cu(I) can be calculated from the absorbance of the Cu(I)-BCS complex. Next, the time measurement of the color reaction is described. The color reaction curve of Cu(I) and BCS measured by the injection method can be decomposed into an instantaneous component and a delay component. By analysis of these components, the holding structure of Cu(I) can be clarified, and this information is important when predicting the quality of the plating film to be produced. This method is used to facilitate the evaluation of the plating bath in the production line.

Here, accumulation of cuprous ions in a copper sulfate plating solution in a model experiment and an analysis based on quantitative measurements are described. This experiment reproduces the accumulation process of cuprous ions in the plating bath.

Acumulación y análisis de los iones cuprosas en un sulfato de cobre, solución de la galjanoplastia

Knowledge of the behavior of cuprous ions (monovalent copper ion: Cu(I)) in a copper sulfate plating bath is important for improving the plating process. ...

Analysis of Complex Molecules and Their Reactions on Surfaces by Means of Cluster-Induced Desorption/Ionization Mass Spectrometry

Desorption/Ionization Induced by Neutral SO2 Clusters (DINeC) is employed as a very soft and efficient desorption/ionization technique for mass spectrometry (MS) of complex molecules and their reactions on surfaces. DINeC is based on a beam of SO2 clusters impacting on the sample surface at low cluster energy. During cluster-surface impact, some of the surface molecules are desorbed and ionized via dissolvation in the impacting cluster; as a result of this dissolvation-mediated desorption mechanism, low cluster energy is sufficient and the desorption process is extremely soft. Both surface adsorbates and molecules of which the surface is composed of can be analyzed. Clear and fragmentation-free spectra from complex molecules such as peptides and proteins are obtained. DINeC does not require any special sample preparation, in particular no matrix has to be applied. The method yields quantitative information on the composition of the samples; molecules at a surface coverage as low as 0.1 % of a monolayer can be detected. Surface reactions such as H/D exchange or thermal decomposition can be observed in real-time and the kinetics of the reactions can be deduced. Using a pulsed nozzle for cluster beam generation, DINeC can be efficiently combined with ion trap mass spectrometry. The matrix-free and soft nature of the DINeC process in combination with the MSn capabilities of the ion trap allows for very detailed and unambiguous analysis of the chemical composition of complex organic samples and organic adsorbates on surfaces.

Neutral SO2 clusters of low kinetic energy (&#60; 0.8 eV/constituent) are used to desorb complex surface molecules such as peptides or lipids for further analysis by means of mass spectrometry using an ion trap mass spectrometer. No special sample preparation is required, and real-time observation of reactions is possible.