Os autores gostariam de agradecer ao Dr. Hong Yi no Núcleo de Microscopia da Universidade Emory Integrado de imagens de microscopia eletrônica. Este trabalho foi patrocinado pelo NIH (PN2EY018244, R01 CA108468, U54CA119338, e 1K99CA154006-01).

Os procedimentos de síntese a seguir envolvem padrões de ar livres de técnicas e a utilização de um colector de vácuo / gás inerte; metodologia detalhada pode ser encontrada nas referências 10 e 11. MSDS para todas as substâncias potencialmente tóxicas e inflamáveis ​​deve ser consultado antes do uso e compostos de todos inflamáveis ​​e / ou ar-lábil deve ser aliquotado em septo fechados frascos em uma caixa de luva ou saco de luvas. 1. Síntese de Mercúrio seleneto de cádmio (Cd Hg x 1-X SE) Quantum Núcleos Dot <ol><li> Prepare uma solução 0,4 M de selênio em trioctylphosphine (TOP). Adicionar selénio (0,316 g, 4 mmol) a um balão de 50 ml de 3 tubuladuras, em seguida evacuar e encher-se com árgon utilizando uma linha Schlenk. Sob condições isentas de ar (azoto anidro ou atmosfera de árgon), adicionam-se 10 ml TOP e aquecer a 100 ° C com agitação durante 1 h para dar uma solução límpida e incolor. Arrefece-se a solução à temperatura ambiente e ajustar o balão de lado. </li><li> Para um balão de 250 ml com 3 tubuladuras, adicionar óxido de cádmio (CdO 0,0770 g, 0,6 mmol), ácido tetradecylphosphonic (TDPA, 0,3674 g, 1,32 mmol), e octadeceno (ODE, 27,6 ml), e evacuar a solução utilizando uma linha de Schlenk, sob agitação. Aumentar a temperatura para 100 ° C e de evacuar para mais 15 min para remover as impurezas de baixo ponto de ebulição. </li><li> Sob atmosfera de árgon ou de azoto, aquece-se a mistura a 300 ° C durante 1 hora para dissolver completamente o CdO. A solução irá mudar de uma cor avermelhada para transparente e incolor. Arrefecer a solução à temperatura ambiente. </li><li> Adicionar hexadecilamina (HDA, 7,0 g) à solução de cádmio, de calor a 70 ° C, e de evacuar. Uma vez que a pressão constante é atingido, aumentar a temperatura até 100-110 ° C e refluxo da solução durante 30 min. Alternar a válvula da linha de Schlenk de gás inerte e inserir o termopar directamente na solução. </li><li> Sob condições isentas de ar, adicionam difenilfosfina (DPP, 100 ul) à solução e aumentar a temperatura para 310 ° C. Remover 7,5 ml de 0,4 M de solução de TOP-Se(3 selénio mmol) de uma seringa descartável de plástico ligada a uma agulha de calibre 16. </li><li> Uma vez que a temperatura se equilibra a 310 ° C, ajustar o controlador de temperatura de 0 ° C e rapidamente injectar a solução TOP-Se directamente na solução de cádmio. A solução passa de incolor a amarelo-laranja e a temperatura irá cair rapidamente e aumentar de novo até ~ 280 ° C. Após 1 min de reacção, retirar o balão da manta de aquecimento e esfriar rapidamente com um fluxo de ar até que a temperatura seja inferior a 200 ° C. </li><li> Quando a temperatura atinge 40 ° C, dilui-se com 30 ml de hexano, sendo a maioria do restante precursor cádmio vai resolver para fora da solução. Remover este precipitado por centrifugação (5000 xg, 10 min). </li><li> Em cada um dos seis tubos de polipropileno de 50 ml de centrífuga cónico, diluir 12 ml da solução de nanocristais bruto com 40 ml de acetona, de centrifugação (5000 xg durante 10 min), e decantar cuidadosamente o sobrenadante e descartar. </li><li> Dissolve-se o nanocrpelotas ystal em hexano (25 ml volume total). Extrair esta solução três vezes com um volume igual de metanol, mantendo a fase superior. Para a terceira extracção, o volume de metanol pode ser ajustado para ~ 15 ml para se obter uma solução concentrada de hexano QDs CdSe puros em cerca de 200 uM. O rendimento típico da reacção é de 3 mol de nanocristais CdSe com um diâmetro de 2,3 nm (50-60% de rendimento da reacção). </li><li> Determine o diâmetro nanocristais e concentração através da medição do espectro de absorção de UV-Vis e consulta a carta do tamanho-instalação do Mulvaney e colegas de trabalho de 12 e as correlações de extinção Bawendi e colegas de trabalho 13. Veja o Apêndice para mais detalhes. </li><li> Mercury de permuta catiónica: os nanocristais pode ser parcialmente permutado com mercúrio para vermelho-deslocar a absorção e emissão de fluorescência. Misture a seguir, em conjunto, a fim de um frasco de vidro de 20 ml com barra de agitação (esta reacção pode ser dimensionada como desejado): 3 ml de hexano, 2 ml de clorofórmio, 1 mL de Cd ^ M 200Se solução QD (200 nmol), 15 ul de oleilamina (OLA), e 500 ul de uma solução 0,1 M de Hg (OT) 2 em clorofórmio. Mercury octanethioate (HgOT 2) podem ser preparados por reacção de acetato de mercúrio e octanethiol em metanol (ver apêndice). À medida que os catiões reacção prossegue de câmbio, o grau de deslocamento vermelho pode ser monitorizada com UV-Vis espectrofotometria de absorção. Depois a banda de absorção desejada tenha sido atingida, medir a absorção da solução de nanocristais em 350 nm e determinar o coeficiente de extinção novo, partindo do princípio de que a concentração dos nanocristais não foi alterada (30,7 uM neste exemplo). Extingue-se a reacção pela remoção do mercúrio que não reagiu: adicionam-se 5 ml de decano, 10 ml de hexano e 7 ml de metanol e extrai-se a solução, mantendo-se a fase superior que contém os nanocristais. Extrair duas vezes com hexano e metanol, e ajustar o volume de metanol de modo a que a fase superior é de aproximadamente 7 ml. Se as fases são lentos a separar-se, a solução pode ser centrifugada (5000 xg,10 min). Adicionar 100 ul TOP, 100 OLA ul e 100 ul de ácido oleico para os nanocristais seguidos por 40 ml de acetona para induzir a precipitação. Colete os nanocristais através de centrifugação e dispersar em 3 ml de hexano. Centrifugar novamente para remover os componentes insolúveis, e determinar a concentração de nanocristais de novo, utilizando o coeficiente de extinção a 350 nm novo. Permitir que a solução de nanocristais de idade, pelo menos, 24 horas a temperatura ambiente, antes de prosseguir para o passo seguinte. </li></ol> 2. Crescimento de sulfeto de zinco Cádmio (Cd y Zn 1-y S) Shell <ol><li> Preparar soluções 0,1 M de precursores de casca, em 50 ml de 3 tubuladuras erlenmeyer. Cádmio precursor: hidrato de acetato de cádmio (230,5 mg, 1 mmol) e 10 ml de oleilamina (OLA). Precursor de zinco: acetato de zinco (183,5 mg, 1 mmol) e 10 ml OLA. Precursor de enxofre: enxofre (32,1 mg, 1 mmol) e 10 ml ODE. Sob vácuo, aquecer cada solução a refluxo durante 1 hora para se obter soluções límpidas, e, em seguida, carregar-se com árgon. A solução de enxofre podeser arrefecida até à temperatura ambiente, mas os precursores de cádmio e de zinco são mantidos a aproximadamente 50 ° C. Os cálculos das quantidades de precursor de casca podem ser encontrados na referência 14. </li><li> Adicionar a um frasco de 3 tubuladuras de: Cd Hg x 1-x Se QDs (120 nmol, 2,3 mm de diâmetro), ODE (2 ml), e óxido de trioctylphosphine (TOPO, 250 mg). Evacuar fora do hexano, à temperatura ambiente utilizando a linha de Schlenk. Aumentar a temperatura para 100 ° C e refluxo, durante 15 min. Alterar a válvula da linha de Schlenk de árgon ou de azoto gasoso e inserir o termopar na solução de nanocristais. </li><li> Aumentar a temperatura para 120 ° C, adicionar 0,5 monocamadas de solução precursora de enxofre (140 ul), e permitir que a reacção prosseguir durante 15 min. Alíquotas pequenas (&lt;50 ul) podem ser removidos utilizando uma seringa de vidro para monitorar o progresso da reacção utilizando fluorescência e / ou UV-Vis espectrofotometria de absorção. Aumentar a temperatura para 140 ° C, adicionar 0,5 monocamadas de solução precursora de cádmio (140 ul), e permitir que a reacção prosseguir durante 15 min. Adicionar 500 ul de OLA anidro à solução de reacção. </li><li> A 160 ° C adicionar 0,5 monocamadas de solução precursora de enxofre (220 uL) seguido por uma quantidade igual de solução de precursor de zinco a 170 ° C com 15 minutos entre cada adição. Em seguida, a 180 ° C adicionar 0,25 monocamadas de solução precursora de enxofre (150 ul) e uma solução de precursor de zinco em intervalos de 15 min. </li><li> Arrefece-se a solução à temperatura ambiente e novamente calcular um coeficiente de extinção de novo para essas partículas, utilizando um espectro de UV-Vis, assumindo que o número de nanocristais não mudou (120 nmol em 3,8 ml solução de reacção). Armazene a solução de reacção como uma mistura em bruto num congelador; os nanocristais podem ser descongeladas e purificados conforme necessário, utilizando o mesmo método descrito nas secções 1.8 e 1.9. </li><li> Os nanocristais podem ser caracterizados utilizando microscopia electrónica, espectroscopia UV-Vis, absorção e espectroscopia de fluorescência. Rendimento quântico pode sercalculado absolutamente usando uma esfera de integração ou relativamente, em comparação com um padrão conhecido, utilizando os métodos de referência 15. </li></ol> 3. Transferência de Fase <ol><li> Adicionar purificado núcleo / invólucro Hg x Cd 1-x Se / y Zn Cd 1-y S QDs (5 ml, 20 mM) a 50 ml de 3 tubuladuras e remover o hexano sob vácuo forte para se obter uma película seca. Encher o balão com árgon, adicionar piridina anidra (3 ml) à película de nanopartículas e aquecer a suspensão a 80 ° C. Ao longo de 1-2 h as nanopartículas irá dissolver completamente. </li><li> Adicionar 1-tioglicerol (1 ml) à solução e agita-se a 80 ° C durante 2 horas. Em seguida, arrefecer a solução até à temperatura ambiente e adicionou-se trietilamina (0,5 ml) para desprotonar tioglicerol. Agita-se durante 30 min. A solução pode tornar-se turva após a adição de trietilamina, devido à fraca solubilidade de nanocristais polares desta mistura de solventes. </li><li> Transferir a solução para um QD 50 ml cont tubo de centrífuga cónicoaining uma mistura de 20 ml de hexano e 20 ml de acetona, e misturar bem. Isolar os nanocristais precipitados através de centrifugação (5000 xg, 10 min), e lavar o sedimento com acetona. </li><li> Dissolve-se o pellet QD em DMSO (5 ml) com ultra-sons de banho, e em seguida de centrifugação (7000 xg, 10 min) para remover agregados possíveis. Determinar a concentração das nanopartículas de um espectro de absorção no UV-Vis. Esta solução de QDs puros deve ser utilizada no prazo de 3 horas, como os tióis de superfície pode oxidar lentamente em condições ambientes, ao ar. </li><li> Dilui-se a solução QD para 10 uM ou menos com DMSO e transferir para um balão graduado de 50 ml. Prepara-se uma solução de 5 mg / ml de ácido poliacrílico tiolada (síntese descrita no Apêndice) em DMSO. Adicionar a solução de polímero (0,15 mg de polímero por nmol QDs) gota a gota à solução com agitação QD e desgaseificar a solução à temperatura ambiente durante 5 min. </li><li> Purgar a solução QD / polímero com árgon e de calor a 80 ° C durante 90 min. Em seguida, arrefecer a solução até à temperatura ambiente de umd gota a gota adicionar um volume igual de borato de sódio 50 mM, pH 8. Agita-se durante 10 min. </li><li> Purificar os QDs através de diálise (20 kDa de corte), em borato de sódio 50 mM, pH 8, e, em seguida, concentrar as partículas utilizando um filtro de centrífuga (10 de corte kDa). Determinar a concentração de um espectro de absorção no UV-Vis. </li></ol> 4. PEG Revestimento <ol><li> Num frasco de vidro de 4 ml com barra de agitação, uma mistura QDs nmol em tampão de borato com um excesso molar de 40.000 x 750 Da monoamino-polietileno-glicol (30 mg, 40 umol). Se uma funcionalidade química específica, deve ser adicionado aos nanocristais (por exemplo, hidrazida ou maleimida), pode ser introduzido através da substituição de uma fracção do amino-PEG com um amino-PEG heterobifuncional (30% fracção molar normalmente funciona bem). Dilui-se a solução de nanocristais de 1 uM com tampão de borato. Esta reacção pode ser dimensionada como desejado. </li><li> Prepara-se uma solução fresca de DMTMM (20 mg, 72 umol) em DMSO (144 ul). Esta solução pode ser aquecida brevemente under um fluxo de água da torneira quente ou submerso num banho de ultra-sons para dissolver completamente o DMTMM. Rapidamente adicionar um excesso de 25.000 x molar desta solução 0,5 M DMTMM (50 ul) à solução QD e agitar à temperatura ambiente durante 30 min. </li><li> Repetir o passo 4,2 mais quatro vezes para saturar a superfície de nanocristais com PEG. Finalmente, adiciona-se 200 ul de tampão Tris 1 M para parar a reacção e purificar os nanocristais utilizando diálise, filtros centrífugos, ou ultracentrifugação. </li><li> Os nanocristais podem ser analisadas para monodispersity, tamanho hidrodinâmico, e carga de superfície utilizando a cromatografia líquida, electroforese em gel de agarose, e microscopia de fluorescência. Para determinar o tamanho e distribuição de tamanho hidrodinâmico utilizando um sistema de cromatografia líquido automatizado (GE AKTAprime Plus), utilizar uma coluna de Superose 6, uma taxa de fluxo de 0,5 ml / min com PBS eluente tampão, e detecção de absorção a 260 ou 280 nm. Comparar os tempos de eluição de nanopartículas com os de padrões de peso molecular. Por eletroforese em gel de agaroseresistência, preparar um gel de agarose a 0,5% em 50 mM de tampão de borato de sódio (pH 8,5) ou 50 mM de tampão de fosfato de sódio (pH 7,4), misturar amostras de 1 uM, com 10% de glicerol e de carga em poços, e rodar a 100 V durante 30 min . Imagem os nanocristais no gel usando uma varinha de mão UV ou luz UV e para a excitação de fluorescência. Para os nanocristais imagem ao nível única molécula utilizando a microscopia de fluorescência, diluir as partículas para 0,2 nM em tampão fosfato 10 mM, 2,5 ul de soltar a solução sobre uma lamela de vidro e coloque cuidadosamente uma segunda lamela por cima do cordão de líquido para espalhar uma película entre as lamelas. Imagem da superfície ligados partículas usando um objetivo alta abertura numérica (o ideal é pelo menos 1,40) em modo de epifluorescência ou TIRF com excitação em comprimentos de onda entre 400-580 nm e um elétron-multiplicação da câmera CCD. Parâmetros de imagem exactas variarão entre a configuração de microscopia. </li></ol>

<ol>
	<li>Toprak, E., Selvin, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+fluorescent+tools+for+watching+nanometer-scale+conformational+changes+of+single+molecules.">New fluorescent tools for watching nanometer-scale conformational changes of single molecules.</a> Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 36, 349-369 (2007).</li><li>Joo, C., Balci, H., Ishitsuka, Y., Buranachai, C., Ha, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+single+molecule+fluorescence+methods+for+molecular+biology.">Advances in single molecule fluorescence methods for molecular biology.</a> Annu. Rev. Biochem. 77, 51-76 (2008).</li><li>Pinaud, F., Clarke, S., Sittner, A., Dahan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+cellular+events,+one+quantum+dot+at+a+time.">Probing cellular events, one quantum dot at a time.</a> Nat. Method. 7, 275-285 (2010).</li><li>Smith, A. M., Wen, M. M., Nie, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+dynamic+cellular+events+with+quantum+dots.">Imaging dynamic cellular events with quantum dots.</a> Biochemist. 32, 12-17 (2010).</li><li>Smith, A. M., Duan, H. W., Mohs, A. M., Nie, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioconjugated+quantum+dots+for+in+vivo+molecular+and+cellular+imaging.">Bioconjugated quantum dots for in vivo molecular and cellular imaging.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 60, 1226-1240 (2008).</li><li>Smith, A. M., Nie, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Next-generation+quantum+dots.">Next-generation quantum dots.</a> Nature Biotech. 27, 732-733 (2009).</li><li>Groc, L., Lafourcade, M., Heine, M., Renner, M., Racine, V., Sibarita, J. -. B., Lounis, B., Choquet, D., Cognet, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+trafficking+of+neurotransmitter+receptor:+comparison+between+single-molecule/quantum+dot+strategies.">Single trafficking of neurotransmitter receptor: comparison between single-molecule/quantum dot strategies.</a> J. Neurosci. 27, 12433-12437 (2007).</li><li>Smith, A. M., Nie, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Minimizing+the+hydrodynamic+size+of+quantum+dots+with+multifunctional+multidentate+polymer+ligands.">Minimizing the hydrodynamic size of quantum dots with multifunctional multidentate polymer ligands.</a> J. Am. Chem. Soc. 130, 11278-11279 (2008).</li><li>Smith, A. M., Nie, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bright+and+compact+alloyed+quantum+dots+with+broadly+tunable+near-infrared+absorption+and+fluorescence+spectra+through+mercury+cation+exchange.">Bright and compact alloyed quantum dots with broadly tunable near-infrared absorption and fluorescence spectra through mercury cation exchange.</a> J. Am. Chem. Soc. 133, 24-26 (2011).</li><li>Shriver, D. F., Drezdzon, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Manipulation of Air-Sensitive Compounds. , (1986).</li><li>Errington, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Advanced Practical Inorganic and Metalorganic Chemistry. , (1997).</li><li>Jasieniak, J., Smith, L., van Embden, J., Mulvaney, P., Califano, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Re-examination+of+the+size-dependent+absorption+properties+of+CdSe+quantum+dots.">Re-examination of the size-dependent absorption properties of CdSe quantum dots.</a> J. Phys. Chem. C. 113, 19468-19474 (2009).</li><li>Leatherdale, C. A., Woo, W. K., Mikulec, F. V., Bawendi, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+absorption+cross+section+of+CdSe+nanocrystal+quantum+dots.">On the absorption cross section of CdSe nanocrystal quantum dots.</a> J. Phys. Chem. B. 106, 7619-7622 (2002).</li><li>Smith, A. M., Mohs, A. M., Nie, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+the+optical+and+electronic+properties+of+colloidal+nanocrystals+by+lattice+strain.">Tuning the optical and electronic properties of colloidal nanocrystals by lattice strain.</a> Nature Nanotech. 4, 56-63 (2009).</li><li>Demas, J. N., Crosby, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+measurement+of+photoluminescence+quantum+yields.+A+review.">The measurement of photoluminescence quantum yields. A review.</a> J. Phys. Chem. 75, 991-1024 (1971).</li><li>Van Embden, J., Jasieniak, J., Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+the+optical+properties+of+CdSe/CdS+heterostructure+nanocrystals:+the+effects+of+core+size+and+shell+thickness.">Mapping the optical properties of CdSe/CdS heterostructure nanocrystals: the effects of core size and shell thickness.</a> J. Am. Chem. Soc. 131, 14299-14309 (2009).</li><li>Smith, A. M., Duan, H. W., Rhyner, M. N., Ruan, G., Nie, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+systematic+examination+of+surface+coatings+on+the+optical+and+chemical+properties+of+semiconductor+quantum+dots.">A systematic examination of surface coatings on the optical and chemical properties of semiconductor quantum dots.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 3895-3903 (2006).</li><li>Zhang, X., Mohandessi, S., Miller, L. W., Snee, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+functionalization+of+aqueous+CdSe/ZnS+nanocrystals+using+small-molecule+chemical+activators.">Efficient functionalization of aqueous CdSe/ZnS nanocrystals using small-molecule chemical activators.</a> Chem. Comm. 47, 3532-3534 (2011).</li><li>Bucio, L., Souza, V., Albores, A., Sierra, A., Chavez, E., Carabez, A., Guiterrez-Ruiz, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cadmium+and+mercury+toxicity+in+a+human+fetal+hepatic+cell+line+(WRL-68+cells).">Cadmium and mercury toxicity in a human fetal hepatic cell line (WRL-68 cells).</a> Toxicol. 102, 285-299 (1995).</li><li>Han, S. G., Castranova, V., Vallyathan, V. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+cytotoxicity+of+cadmium+and+mercury+in+a+human+bronchial+epithelial+cell+line+(BEAS-2B)+and+its+role+in+oxidative+stress+and+induction+of+heat+shock+protein+70.">Comparative cytotoxicity of cadmium and mercury in a human bronchial epithelial cell line (BEAS-2B) and its role in oxidative stress and induction of heat shock protein 70.</a> J. Toxicol. Environ. Health Part A. 70, 852-860 (2007).</li><li>Strubelt, O., Kremer, J., Tilse, A., Keogh, J., Pentz, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+studies+on+the+toxicity+of+mercury,+cadmium,+and+copper+toward+the+isolated+perfused+rat+liver.">Comparative studies on the toxicity of mercury, cadmium, and copper toward the isolated perfused rat liver.</a> J. Toxicol. Environ. Health Part A. 47, 267-283 (1996).</li></ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

Em relação ao convencional pontos quânticos de CdSe, ternário liga Hg x CD nanocristais 1-X SE pode ser ajustado em tamanho e comprimento de onda de fluorescência de forma independente. O tamanho é primeiro seleccionado durante a síntese de núcleos CdSe nanocristais, e o comprimento de onda de fluorescência é escolhido de um passo secundário de troca de catiões de mercúrio, o que não altera substancialmente o tamanho dos nanocristais 9. É importante para permitir que o Hg ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Nome do reagente </td><td> Companhia </td><td> Número de catálogo </td><td> Comentários (opcional) </td></tr><tr><td> Selênio </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 229865 </td><td></td></tr><tr><td> Tri-n-octylphosphine </td><td> Strem </td><td> 15-6655 </td><td> 97% puro, instável em ar </td></tr><tr><td> Óxido de cádmio </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 202894 </td><td> Altamente tóxico: uso cautela </td></tr><tr><td> Tetradecylphosphonic ácido </td><td> Síntese PCI </td><td> 4671-75-4 </td><td></td></tr><tr><td> Octadeceno </td><td> Alfa Aesar </td><td> L11004 </td><td> Grau técnico </td></tr><tr><td> Hexadecilamina </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> H7408 </td><td></td></tr><tr><td> Difenilfosfina </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 252964 </td&gt; <td> Pirofórico </td></tr><tr><td> Acetato de mercúrio </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 456012 </td><td> Altamente tóxico: uso cautela </td></tr><tr><td> 1-Octanethiol </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 471836 </td><td> Odor forte </td></tr><tr><td> Ácido oléico </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> W281506 </td><td></td></tr><tr><td> Acetato de zinco </td><td> Alfa Aesar </td><td> 35792 </td><td></td></tr><tr><td> Cádmio hidratar acetato </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 229490 </td><td> Altamente tóxico: uso cautela </td></tr><tr><td> Oleilamina </td><td> Fisher Scientific </td><td> AC12954 </td><td> Instável, em ar </td></tr><tr><td> Enxofre </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 344621 </td><td></td></tr><tr><td> Trioctylphosphine óxido </td><td> Strem </td><td> 15-6661 </td><td> 99% </td></tr><tr><td> Piridina </td><td> VWR </td><td> EM-PX2012-6 </td><td> Anidro </td></tr><tr><td> Tioglicerol </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M1753 </td><td> Odor forte </td></tr><tr><td> Trietilamina </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> 471283 </td><td> Anidro </td></tr><tr><td> Tubagem de diálise </td><td> Espectro Labs </td><td> 131342 </td><td> 20 kDa de corte </td></tr><tr><td> Filtro centrífugo </td><td> Millipore </td><td> UFC801024 </td><td> 10 kDa de corte </td></tr><tr><td> Monoamino-PEG </td><td> Rapp Polymere </td><td> 12 750-2 </td><td> Da 750 </td></tr><tr><td> DMTMM, 4 - (4,6-dimetoxi-1 ,3,5-triazina-2-il)-4-hidrato de cloreto de methylmorpholinium </td><td> Alfa Aesar </td><td> H26333 </td><td></td></tr><tr><td> AKTAprime Cromatografia Plus Sistema </td><td> GE HealthCare </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Superose 6 10/300 GL coluna de cromatografia </td><td> GE HealthCare </td><td> 17-5172-01 </td><td></td></tr><tr><td> Agarose, OmniPur </td><td> VWR </td><td> EM-2120 </td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Apêndice Síntese de mercúrio octanethiolate: Adicionar lentamente uma solução de metanol de acetato de mercúrio (1 eq.) A uma solução em agitação de 1-octanethiol (3 eq.) E hidróxido de potássio (3 eq.) Em metanol à temperatura ambiente. Isolar o mercúrio precipitado octanethiolate (II) por meio de filtração, lava-se duas vezes com metanol e uma vez com éter e, em seguida, seco sob vácuo. Síntese de polímero multidentado: Dissolver o ácido poliacrílico (1 g, 1773 Da), em 25 ml de dimetilformamida (DMF) num balão de 150 ml de três tubuladuras e de bolha com árgon, durante 30 min. Adicionar uma solução anidra de cisteamina (374 mg, 4,87 mmol) em 10 ml de DMF. À temperatura ambiente, com agitação vigorosa, adiciona-se lentamente diisopropilcarbodiimida anidro (DIC, 736 mg, 5,83 mmol) ao longo de 30 min, seguido de trietilamina (170 ul, 1,22 mmol), e deixar a reacção prosseguir durante 72 horas a 60 ° C. Adicionar mercaptoetanol (501 mg, 6,41 mmol) para extinguir a reacção e agitou-se durante 2 horas à temperatura ambiente. Remover DMF por meio de evaporação rotativa e isolar o polímero, com a adição de uma mistura 2:1 de gelo-acetona fria: clorofórmio, seguido de centrifugação. Dissolve-se o polímero em ~ 5 ml de DMF anidro, filtra-se precipitar novamente com éter dietílico, e de repetição. Seca-se o produto sob vácuo e armazenamento sob atmosfera de árgon. Determinação de CdSe diâmetro do núcleo: A partir do espectro de absorção no UV-Vis determinar o comprimento de onda do primeiro pico exciton (λ, em nm), o que é o pico mais longo comprimento de onda (por exemplo, cerca de 498 nm para CdSe na Figura 2a), e usar o dimensionamento curva de Mulvaney e colaboradores 12: <img src="/files/ftp_upload/4236/4236eq1.jpg" alt= &quot;Equação 1&quot; /&gt; Determinação da concentração de nanocristais CdSe: A partir de um fundo-subtraído do espectro de UV-Vis de uma solução opticamente clara de nanocristais CdSe, determinar a absorção a 350 nm de comprimento de onda. Diluições em série pode ser utilizado para determinar se a absorção óptica está dentro do intervalo linear da Lei de Beer. A concentração dos nanocristais (QD, em M) pode ser determinada ligando o diâmetro dos nanocristais (D, em nm), o valor de absorção óptica (A 3SA), e o comprimento do percurso da cuvete (l, em cm) para a equação seguinte a partir de a correlação empírica de Bawendi e colaboradores 13: <img src="/files/ftp_upload/4236/4236eq2.jpg" alt="Equação 2" /></td></tr></tbody></table>

compact quantum dots for single-molecule imaging

Única molécula-imagem é uma ferramenta importante para a compreensão dos mecanismos da função biomolecular e para visualizar a heterogeneidade espacial e temporal de comportamentos moleculares subjacentes à biologia celular 1-4. A imagem de uma molécula individual de interesse, é tipicamente conjugado com um marcador fluorescente (corante, proteína, grânulo, ou quantum dot) e observadas com epifluorescência ou por reflexão total interna microscopia de fluorescência (TIRF). Embora os corantes fluorescentes e de proteínas têm sido o esteio de imagens de fluorescência ao longo de décadas, a fluorescência é instável sob elevados fluxos de fótons necessárias para observar as moléculas individuais, obtendo-se apenas de alguns segundos de observação antes de completa perda de sinal. Esferas de látex e os grânulos de corantes marcados proporcionar estabilidade melhorada do sinal, mas à custa de maior tamanho hidrodinâmico drasticamente, o que pode alterar prejudicialmente a difusão e o comportamento da molécula em estudo. ntent &quot;pontos quânticos (QDs&gt;) oferecem um equilíbrio entre estes dois regimes problemáticos. Estas nanopartículas são compostos de materiais semicondutores e podem ser projetados com um tamanho compacto hidrodinamicamente com excepcional resistência à fotodegradação 5. Assim, nos últimos anos QDs têm sido fundamentais na viabilização observação a longo prazo do comportamento complexo macromolecular no nível única molécula. No entanto, estas partículas têm sido ainda encontrados para exibir difusão prejudicada em ambientes aglomerados moleculares, tais como o citoplasma celular e a fenda sináptica neuronal, onde os tamanhos são ainda demasiado grande de 4,6 , 7. Recentemente, temos os núcleos de engenharia e revestimentos de superfície de QDs para minimizar tamanho hidrodinâmico, enquanto equilibra as compensações para a estabilidade coloidal, fotoestabilidade, brilho e ligação inespecíficos que têm dificultado a utilidade de QDs compactos no 8,9 passado. O objetivo deste artigo é demonstrara síntese, modificação e caracterização destes nanocristais optimizado, composto por uma liga Hg x 1-x Cd núcleo Se revestidas com um isolante y Zn Cd 1-y shell S, ainda revestidos com um ligante de polímero multidentado modificada com polietilenoglicol curto ( cadeias PEG) (Figura 1). Comparado com nanocristais CdSe convencionais, Hg x CD ligas 1-X SE oferecer maiores rendimentos quânticos de fluorescência, com comprimentos de onda de vermelho e de infravermelho próximo para reforço de sinal-para-ruído de células, de excitação e de não citotóxicas comprimentos de onda visíveis. Os revestimentos de polímero multidentados se ligar à superfície de nanocristais de uma conformação fechada e plana para minimizar o tamanho hidrodinâmico, e PEG neutraliza a carga de superfície para minimizar a ligação não específica de células e biomoléculas. O resultado final é um nanocristais brilhantemente fluorescentes com emissão entre 550-800 nm e um tamanho hidrodinâmico quase total 12 nm. Isto é, no same gama de dimensões, como muitas proteínas globulares solúveis em células, e substancialmente mais pequenas do que as convencionais QDs peguilado (25-35 nm).

A Figura 2 representa a absorção representante e espectros de fluorescência de nanocristais de CdSe, x Hg Cd nanocristais 1-X SE depois de troca de cátions e Hg x CD 1-X SE / Cd y Zn 1-y S nanocristais após crescimento shell. Os nanocristais CdSe núcleo ter um rendimento quântico de fluorescência perto de 15% (incluindo o comprimento de onda de emissão de armadilha de profundidade), mas este rendimento cai para menos de 1% depois...

Watch this Scientific Journal Video about Compact Quantum Dots for Single-molecule Imaging at JoVE.com

Compact Quantum Dots for Single-molecule Imaging

Descreve-se a preparação de pontos quânticos coloidais com minimizada tamanho hidrodinâmico para uma única molécula de imagens de fluorescência. Em comparação com os pontos convencionais quântica, estas nanopartículas são semelhantes em tamanho às proteínas globulares e são optimizadas para uma única molécula de brilho, estabilidade contra a fotodegradação, e resistência a ligação não específica a proteínas e células.

Compactas pontos quânticos para uma única molécula de imagem

Single-molecule imaging is an important tool for  understanding the mechanisms of biomolecular function and for visualizing the  spatial and temporal ...

compact-quantum-dots-for-single-molecule-imaging

Research

JoVE Journal

Engineering

18.0K visualizações.  Emory University. Descreve-se a preparação de pontos quânticos coloidais com minimizada tamanho hidrodinâmico para uma única molécula de imagens de fluorescência. Em comparação com os pontos convencionais quântica, estas nanopartículas são semelhantes em tamanho às proteínas globulares e são optimizadas para uma única molécula de brilho, estabilidade contra a fotodegradação, e resistência a ligação não específica a proteínas e células.

Vídeo: Compact Quantum Dots for Single-molecule Imaging

Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

Gradient echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. The primary motivation for such a technology is that quantum key distribution (QKD), which uses Heisenberg uncertainty to guarantee security of cryptographic keys, is limited in transmission distance. The development of a quantum repeater is a possible path to extend QKD range, but a repeater will need a quantum memory. In our experiments we use a gas of rubidium 87 vapor that is contained in a warm gas cell. This makes the scheme particularly simple. It is also a highly versatile scheme that enables in-memory refinement of the stored state, such as frequency shifting and bandwidth manipulation. The basis of the GEM protocol is to absorb the light into an ensemble of atoms that has been prepared in a magnetic field gradient. The reversal of this gradient leads to rephasing of the atomic polarization and thus recall of the stored optical state. We will outline how we prepare the atoms and this gradient and also describe some of the pitfalls that need to be avoided, in particular four-wave mixing, which can give rise to optical gain.

The gradient echo memory is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. Quantum memory is a key element of a quantum repeater, which can extend the range of quantum key distribution. We outline the operation of the scheme when implemented in a 3-level atomic ensemble.

Gradiente eco Quantum Memória em Warm Atomic Vapor

Gradient  echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in  atomic ensembles. The primary motivation for such a technology ...

Engenharia

Nanofabrication of Gate-defined GaAs/AlGaAs Lateral Quantum Dots

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and entanglement, to solve certain problems exponentially faster than with the best known algorithms on a classical computer. Gate-defined lateral quantum dots on GaAs/AlGaAs are one of many avenues explored for the implementation of a qubit. When properly fabricated, such a device is able to trap a small number of electrons in a certain region of space. The spin states of these electrons can then be used to implement the logical 0 and 1 of the quantum bit. Given the nanometer scale of these quantum dots, cleanroom facilities offering specialized equipment- such as scanning electron microscopes and e-beam evaporators- are required for their fabrication. Great care must be taken throughout the fabrication process to maintain cleanliness of the sample surface and to avoid damaging the fragile gates of the structure. This paper presents the detailed fabrication protocol of gate-defined lateral quantum dots from the wafer to a working device. Characterization methods and representative results are also briefly discussed. Although this paper concentrates on double quantum dots, the fabrication process remains the same for single or triple dots or even arrays of quantum dots. Moreover, the protocol can be adapted to fabricate lateral quantum dots on other substrates, such as Si/SiGe.

This paper presents a detailed fabrication protocol for gate-defined semiconductor lateral quantum dots on gallium arsenide heterostructures. These nanoscale devices are used to trap few electrons for use as quantum bits in quantum information processing or for other mesoscopic experiments such as coherent conductance measurements.

Nanofabricação de GaAs / AlGaAs Quantum Dots laterais de porta definidos

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and ...

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit a strong degradation after annealing due to the occurrence of void formation at the contact/SiO2 interface. This void formation can cause cracking and delamination of the metal film, which can increase the resistance or lead to a complete failure of the NW device. In order to address issues associated with void formation, a technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from the substrates to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN NW devices. This procedure determines the degree of adhesion of the contact films to the substrate and NWs and allows for the characterization of the morphology and composition of the contact interface with the substrate and nanowires. This technique is also useful for assessing the amount of residual contamination that remains from the NW suspension and from photolithographic processes on the NW-SiO2 surface prior to metal deposition. The detailed steps of this procedure are presented for the removal of annealed Ni/Au contacts to Mg-doped GaN NWs on a SiO2 substrate.

A technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from their substrate to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN nanowire devices.

Análise de Contato Interfaces para únicos dispositivos de nanofios de GaN

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and Titanium Sapphire lasers as the workhorse laser of atomic physics labs1,2. Their versatility and prolific use throughout atomic physics in applications such as absorption spectroscopy and laser cooling1,2 makes it imperative for incoming students to gain a firm practical understanding of these lasers. This publication builds upon the seminal work by Wieman3, updating components, and providing a video tutorial. The setup, frequency locking and performance characterization of an ECDL will be described. Discussion of component selection and proper mounting of both diodes and gratings, the factors affecting mode selection within the cavity, proper alignment for optimal external feedback, optics setup for coarse and fine frequency sensitive measurements, a brief overview of laser locking techniques, and laser linewidth measurements are included.

This is an instructional paper to guide the construction and diagnostics of external cavity diode lasers (ECDLs), including component selection and optical alignment, as well as the basics of frequency reference spectroscopy and laser linewidth measurements for applications in the field of atomic physics.

Construção e Caracterização de externas Cavity lasers de diodo para Física Atômica

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and ...

Quantum State Engineering of Light with Continuous-wave Optical Parametric Oscillators

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states are indeed the resources for implementing various protocols, ranging from enhanced metrology to quantum communication and computing. A variety of devices can be used to generate non-classical states, such as single emitters, light-matter interfaces or non-linear systems3. We focus here on the use of a continuous-wave optical parametric oscillator3,4. This system is based on a non-linear &#967;2 crystal inserted inside an optical cavity and it is now well-known as a very efficient source of non-classical light, such as single-mode or two-mode squeezed vacuum depending on the crystal phase matching. 
Squeezed vacuum is a Gaussian state as its quadrature distributions follow a Gaussian statistics. However, it has been shown that number of protocols require non-Gaussian states5. Generating directly such states is a difficult task and would require strong &#967;3 non-linearities. Another procedure, probabilistic but heralded, consists in using a measurement-induced non-linearity via a conditional preparation technique operated on Gaussian states. Here, we detail this generation protocol for two non-Gaussian states, the single-photon state and a superposition of coherent states, using two differently phase-matched parametric oscillators as primary resources. This technique enables achievement of a high fidelity with the targeted state and generation of the state in a well-controlled spatiotemporal mode.

We describe the reliable generation of non-Gaussian states of traveling optical fields, including single-photon states and coherent state superpositions, using a conditional preparation method operated on the non-classical light emitted by optical parametric oscillators. Type-I and type-II phase-matched oscillators are considered and common procedures, such as the required frequency filtering or the high-efficiency quantum state characterization by homodyning, are detailed.

Quantum Estadual de Engenharia de Luz com onda contínua Optical Parametric osciladores

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states ...

Investigating Single Molecule Adhesion by Atomic Force Spectroscopy

Atomic force spectroscopy is an ideal tool to study molecules at surfaces and interfaces. An experimental protocol to couple a large variety of single molecules covalently onto an AFM tip is presented. At the same time the AFM tip is passivated to prevent unspecific interactions between the tip and the substrate, which is a prerequisite to study single molecules attached to the AFM tip. Analyses to determine the adhesion force, the adhesion length, and the free energy of these molecules on solid surfaces and bio-interfaces are shortly presented and external references for further reading are provided. Example molecules are the poly(amino acid) polytyrosine, the graft polymer PI-g-PS and the phospholipid POPE (1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine). These molecules are desorbed from different surfaces like CH3-SAMs, hydrogen terminated diamond and supported lipid bilayers under various solvent conditions. Finally, the advantages of force spectroscopic single molecule experiments are discussed including means to decide if truly a single molecule has been studied in the experiment.

A protocol to couple a large variety of single molecules covalently onto an AFM tip is presented. Procedures and examples to determine the adhesion force and free energy of these molecules on solid supports and bio-interfaces are provided.

Investigando única molécula de adesão de Força Atômica Spectroscopy

Atomic force spectroscopy is an ideal tool to study molecules at surfaces and interfaces. An experimental protocol to couple a large variety of single ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of biosensing devices. We report on a protocol of using KrF and ArF lasers irradiating Si (001) samples immersed in a liquid environment with low number of pulses and operating at moderately low pulse fluences to induce Si wettability modification. Wafers immersed for up to 4 hr in a 0.01% H2O2/H2O solution did not show measurable change in their initial contact angle (CA) ~75&#176;. However, the 500-pulse KrF and ArF lasers irradiation of such wafers in a microchamber filled with 0.01% H2O2/H2O solution at 250 and 65 mJ/cm2, respectively, has decreased the CA to near 15&#176;, indicating the formation of a superhydrophilic surface. The formation of OH-terminated Si (001), with no measurable change of the wafer&#8217;s surface morphology, has been confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy measurements. The selective area irradiated samples were then immersed in a biotin-conjugated fluorescein-stained nanospheres solution for 2 hr, resulting in a successful immobilization of the nanospheres in the non-irradiated area. This illustrates the potential of&#160;the method for selective area biofunctionalization and fabrication of advanced Si-based biosensing architectures. We also describe a similar protocol of irradiation of wafers immersed in methanol (CH3OH) using ArF laser operating at pulse fluence of 65 mJ/cm2 and in situ formation of a strongly hydrophobic surface of Si (001) with the CA of 103&#176;. The XPS results indicate ArF laser induced formation of Si&#8211;(OCH3)x compounds responsible for the observed hydrophobicity. However, no such compounds were found by XPS on the Si surface irradiated by KrF laser in methanol, demonstrating the inability of the KrF laser to photodissociate methanol and create -OCH3 radicals.

We report on a process of in situ alteration of HF treated Si (001) surface into a hydrophilic or hydrophobic state by irradiating samples in microfluidic chambers filled with&#160;H2O2/H2O solution (0.01%-0.5%) or methanol solutions using pulsed UV laser of a relative low pulse fluence.

Seletiva Área Modificação de Superfície Wettability Silicon por Pulsed Laser irradiação UV em meio líquido

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Silicon Metal-oxide-semiconductor Quantum Dots for Single-electron Pumping

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by quantum mechanical effects such as tunneling through single dopants, scattering via interface defects, and discrete trap charge states. However, progress in silicon technology has shown that these phenomena can be harnessed and exploited for a new class of quantum-based electronics. Among others, multi-layer-gated silicon metal-oxide-semiconductor (MOS) technology can be used to control single charge or spin confined in electrostatically-defined quantum dots (QD). These QD-based devices are an excellent platform for quantum computing applications and, recently, it has been demonstrated that they can also be used as single-electron pumps, which are accurate sources of quantized current for metrological purposes. Here, we discuss in detail the fabrication protocol for silicon MOS QDs which is relevant to both quantum computing and quantum metrology applications. Moreover, we describe characterization methods to test the integrity of the devices after fabrication. Finally, we give a brief description of the measurement set-up used for charge pumping experiments and show representative results of electric current quantization.

The fabrication process and experimental characterization techniques relevant to single-electron pumps based on silicon metal-oxide-semiconductor quantum dots are discussed.

Silicon Metal-Óxido-semiconductor Quantum Dots para bombear-elétron único

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by ...

Use of a Multi-compartment Dynamic Single Enzyme Phantom for Studies of Hyperpolarized Magnetic Resonance Agents

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due to fundamental constraints imposed by the hyperpolarized state, exotic imaging and reconstruction techniques are commonly used. A practical system for characterization of dynamic, multi-spectral imaging methods is critically needed. Such a system must reproducibly recapitulate the relevant chemical dynamics of normal and pathological tissues. The most widely utilized substrate to date is hyperpolarized [1-13C]-pyruvate for assessment of cancer metabolism. We describe an enzyme-based phantom system that mediates the conversion of pyruvate to lactate. The reaction is initiated by injection of the hyperpolarized agent into multiple chambers within the phantom, each of which contains varying concentrations of reagents that control the reaction rate. Multiple compartments are necessary to ensure that imaging sequences faithfully capture the spatial and metabolic heterogeneity of tissue. This system will aid the development and validation of advanced imaging strategies by providing chemical dynamics that are not available from conventional phantoms, as well as control and reproducibility that is not possible in vivo.

A multi-compartment dynamic phantom is used to simulate some biology of interest for metabolic studies using hyperpolarized magnet resonance agents.

O uso de um compartimento Multi-dinâmica única enzima Fantasma de Estudos de hyperpolarized agentes Ressonância Magnética

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due ...

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and automotive. However, effective inspection and characterization metrology systems are needed to ensure the functional reliability of MEMS. This study presents a system based on digital holography as a tool for MEMS metrology. Digital holography has gained increasing attention in the past 20 years. With the fast development and decreasing cost of sensor arrays, resolution of such systems has increased broadening potential applications. Thus, it has attracted attention from both research and industry sides as a potential reliable tool for industrial metrology. Indeed, by recording the interference pattern between an object beam (which contains sample height information) and a reference beam on a CCD camera, one can retrieve the quantitative phase information of an object. However, most of digital holographic systems are bulky and thus not easy to implement on industry production lines. The novelty of the system presented is that it is lens-less and thus very compact. In this study, it is shown that the Compact Digital Holographic Microscope (CDHM) can be used to evaluate several characteristics typically consider as criteria in MEMS inspections. The surface profiles of MEMS in both static and dynamic conditions are presented. Comparison with AFM is investigated to validate the accuracy of the CDHM.

We present a compact reflection digital holographic system (CDHM) for inspection and characterization of MEMS devices. A lens-less design using a diverging input wave providing natural geometrical magnification is demonstrated. Both static and dynamic studies are presented.

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope de Inspeção MEMS e Caracterização

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...