Esta pesquisa foi financiada pelo Instituto de ciências básicas da energia, da Divisão de Ciências Químicas, Geociências e Biociências do Departamento de Energia dos EUA (DOE). GEJ reconhece o apoio do Programa de Laboratório Directed Pesquisa e Desenvolvimento no Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) Linus Pauling e Fellowship. Este trabalho foi realizado utilizando EMSL, uma instalação de usuário científica nacional patrocinado pelo Departamento do Escritório de Investigação Biológica e Ambiental da Energia e localizado em PNNL. PNNL é operado pela Battelle para o DOE dos EUA.

1. Preparação de COOH-SAM Superfícies em ouro para Soft Landing de Íons Mass-selecionados <ol><li> Obter superfícies planas de ouro em silício (Si) ou materiais de apoio mica. Em alternativa, preparar filmes de ouro sobre superfícies Si ou mica de acordo com procedimentos descritos na literatura 118.119. Nota: Utilize superfícies que têm as seguintes especificações: 1 cm 2 ou circular e 5 mm de diâmetro, 525 mm de espessura da camada de Si, 50 espessa camada uma adesão Ti, 1.000 por Au camada. </li><li> Coloque superfícies frescas ouro-em-silício em frascos de cintilação de vidro e coloque dentro de puro (não desnaturado) etanol. </li><li> Coloque frascos de cintilação contendo superfícies de ouro imersos em etanol em um limpador ultra-sônico e lavar por 20 min para remover qualquer resíduo de superfície. Nota: Não ultrasonically lavar ouro em superfícies de mica, pois isso vai retirar a película de ouro a partir do material mica apoio. </li><li> Remover superfícies de ouro lavado de frascos e seco, com um fluxo depuro N2 para evitar a formação de quaisquer manchas residuais a partir do etanol. </li><li> Coloque as superfícies de ouro secas enfrentar em uma radiação ultravioleta (UV) mais limpo e irradiar por 20 min para remover matéria orgânica superficial. </li><li> Em frascos de cintilação de vidro, preparar 5 ml de soluções de 1 mM de ácido 16-mercaptohexadecanoic (COOH-SAM) em etanol não desnaturado. </li><li> Adiciona-se ácido clorídrico a uma concentração final de 1% de HCl em etanol para assegurar a protonação dos grupos de ácido carboxílico das moléculas. </li><li> Coloque a lavar, secar e superfícies limpas UV ouro enfrentar nas soluções COOH-SAM, garantindo que toda a superfície de ouro está totalmente imerso em cada frasco. Permitir que as superfícies em monocamada de ouro para montar, pelo menos, 24 horas no escuro (embrulhar em papel alumínio frascos). </li><li> Retirar as superfícies das soluções COOH-SAM e coloque em novos frascos de cintilação contendo 5 ml de HCl a 1% em etanol. Ultrassonicamente lavar o SAM superfícies por 5 min para remover quaisquer moléculas adsorvida física from a superfície da monocamada. </li><li> Retirar as superfícies lavadas dos frascos e lavar com várias aliquotas de 1 mL de HCl a 1% em etanol. Seca-se a-COOH SAM superfícies sob uma corrente de N 2. </li><li> Utilizando uma pinça de metal limpos e usando luvas de colocar uma superfície SAM em uma das três montagens de amostras de metal que são compatíveis com cada instrumento pouso suave tomando cuidado para não tocar a superfície de ouro voltada para a frente no processo. Certifique-se de que a superfície é fixada firmemente no lugar e que existe uma forte contacto eléctrico entre o lado de trás da superfície da amostra de metal e de montagem. </li><li> Empregando as capacidades de introdução de amostras de bloqueio de carga dos instrumentos de pouso suave (cada um é um pouco diferente), verifique se a válvula de portão que separa a região introdução da amostra do instrumento da câmara de pouso suave é fechado. Levar a amostra introdução câmara até a pressão atmosférica, desligando a bomba de vácuo turbomolecular e manômetro de ionização e closing a válvula para a bomba de vácuo mecânica Linha anterior. </li><li> Quando a câmara de introdução de amostras atinge a pressão atmosférica, abrir a porta da amostra e fixar firmemente o suporte de amostras para o manipulador (xyz-fase ou z-tradutor) dentro do instrumento. Feche a porta e abrir a válvula para a bomba de vácuo mecânica Linha anterior. Quando a câmara de introdução da amostra atinge uma pressão de 10 -3 Torr, ligar a bomba de vácuo turbomolecular e manômetro de ionização. </li><li> Quando a câmara de introdução de amostras atinge uma pressão de 10 Torr -5, abrir a válvula de porta para a câmara de aterragem suave. Use o manipulador magnético ou xyz-fase para posicionar a superfície de SAM em linha com o feixe de iões para começar a aterragem suave. </li></ol> 2. Soft Landing de Mass-selecionado Ru (bpy) 3 2 + para COOH-SAM Superfícies <ol><li> Obter tris (2,2 &#39;-bipiridil) dicloro-ruténio (II) hexa-hidratado sólido. Dissolve-se os cristais vermelhos em metanol puro para crEATE soluções estoque com uma concentração de 10 -3 M. Dilui-se as soluções de reserva por um factor de 10 ou 100 com metanol para se conseguir um óptimo corrente de iões de electropulverização seleccionado de massa de Ru (bpy) 3 2 + m / z = 285. </li><li> Coloque as soluções diluídas em seringas de 1 ml de vidro. Use uma bomba de seringa para infundir a solução através de um diâmetro externo de 360 ​​mM de 80 um diâmetro interno capilar de sílica fundida que é tendenciosa entre 2-3 kV para gerar íons positivos. Ajustar o fluxo bomba de seringa entre 20-40 mL / h para obter corrente de íons ideal e estabilidade na superfície. </li><li> Ajustar a massa do filtro quadrupolar de massa de Ru (bpy) 3 2 + ião m / z = 285 para impedir aterragem suave das outras do que o Ru (bpy) 3 2 + espécies sobre a superfície. Usando uma alta resistência eletrômetro ligado ao substrato através de um vácuo, ajuste as configurações de tensão elétrica de alimentação-através da óptica de íons eião radiofrequência orienta para maximizar a corrente de iões e estabilidade de Ru (bpy) 3 2 + medida a superfície da SAM. Permitir que o experimento de correr para um período de tempo seleccionado para conseguir a cobertura desejada de iões na superfície da SAM-COOH. </li><li> Aumentar o gradiente de potencial na zona de colisão quadrupolo de alta pressão dos instrumentos de aterragem suave para criar as condições severas que permitem ligando de fase de gás de remoção do ião organometálico por dissociação induzida por colisão. Nota:. Examinar o diagrama esquemático de um dos três instrumentos de aterragem suave, o que é também representativa das fases iniciais dos outros dois instrumentos, que é apresentado na Figura 1 A fragmentação do Ru (bpy) 3 2 + ião ocorre no região 4. Aumentar a tensão aplicada à chapa de trás do funil de iões electrodinâmica para remover um ligando bipiridina de Ru (bpy) 3 2 + m / z = 285 produzindo gás-fase de Ru (bpy) 2 2 + m / z = 207, na região 4 do instrumento 81. Mass selecionar o íon fragmento undercoordinated altamente reativo usando o filtro de massa quadrupolar na região 6 do instrumento e terra macia em COOH-SAM superfícies para examinar como a intensidade da ligação influencia as propriedades de íons organometálicos suportados. </li><li> Ajustar a óptica de iões envolventes, incluindo as tensões de CC aplicada aos tirantes de quadrupolo, bem como o limite de condutância para maximizar a corrente do seleccionado de massa de Ru (bpy) 2 2 + iões fragmentados na superfície. </li></ol> 3. Análise por In Situ TOF-SIMS Antes e depois da exposição a reativas Gases <ol><li> Desactivar a bomba de seringa e de alta tensão para o emissor ESI. Abrir a válvula de gaveta que separa as duas regiões do instrumento durante a operação. Use o manipulador magnético para mover a superfície preparado a partir da câmara de aterragem suave para o estágio de análise dentroa parte TOF-SIMS do instrumento. </li><li> Desative o manipulador da amostra e recolhê-lo totalmente da câmara de análise SIMS. Fechar a válvula de porta entre a aterragem suave e SIMS partes do aparelho, porque o TOF-SIMS opera a uma pressão muito mais baixa do que a região de aterragem suave do instrumento. </li><li> Para conduzir o experimento TOF-SIMS, carregue o arquivo de controle de instrumento no software e garantir que a fonte de Ga + está a produzir uma corrente suficientemente estável de íons primários. Nota: Empregar 15 keV principais íons de gálio (Ga +, 500 Pa, 5 ns de largura de pulso, taxa de repetição de 10 kHz) para induzir a dessorção de suave pousou material das superfícies. Extrair iões secundários ejectados a partir da superfície para o analisador de massa, que consiste em três sectores electrostáticas separadas. </li><li> Adquirir perfis de linhas x e do eixo y em toda a superfície para determinar o centro do ponto de iões depositado sobre o substrato (tipicamente, no centro da superfície de umnd 3 mm de diâmetro). Posicionar a superfície de modo a que o feixe de iões Ga + primário é incidente sobre o centro da mancha depositado de iões. Adquirir um espectro de massa TOF-SIMS por 5 min. </li><li> Desligue o feixe de íons Ga + primária e altas tensões da TOF-SIMS. Use o manipulador magnético para mover a amostra de volta para a parte de aterragem suave do instrumento. Certifique-se de que a válvula de portão que separa as duas câmaras está fechado antes de prosseguir. </li><li> Use uma válvula de vazamento de alto vácuo na câmara de aterragem suave para introduzir um fluxo controlado de ultra-alta pureza de oxigénio (O2) a partir de um cilindro de gás para o aparelho. Utilizar a válvula de passagem em frente da bomba de vácuo turbomolecular para estrangular a velocidade de bombeamento da bomba de alcançar uma pressão de estado estacionário de 10 -4 Torr de O 2 no interior da câmara de aterragem suave. </li><li> Após a exposição da superfície de O 2 durante 30 minutos a fechar a válvula de escape, abrir a válvula de porta ao longo ºe bomba de vácuo e permitir o turbomolecular O restante 2 a bombear. Depois de a pressão na câmara tenha diminuído, abrir a válvula de porta para a parte SIMS do instrumento e utilizar o manipulador magnético para posicionar a superfície sobre a plataforma de análise para uma segunda ronda de TOF-SIMS. </li><li> Depois de o segundo espectro de TOF-SIMS é obtida como descrito em secções de 3,3-3,4, abrir a válvula de porta e posicionar a superfície de trás da câmara de aterragem suave para a exposição a 10 -4 Torr de C 2 H 4, durante 30 min. Realizar uma análise SIMS novamente, como descrito acima. </li></ol> 4. Análise por In Situ FT-ICR-SIMS Durante e após o pouso suave <ol><li> Prepare o SAM superfícies para as experiências com o in situ instrumento FT-ICR-SIMS de um modo semelhante ao descrito no ponto 1, mas em substratos circular de 5 mm de diâmetro. Nota: Utilize substratos que são cortados a laser a partir de uma pastilha de silício revestido de ouro (5 nm de cromocamada de adesão e 100 nm de ouro depositada a vapor policristalino). Esteja ciente de que a diferença mais notável é que no instrumento FT-ICR-SIMS a superfície é posicionado dentro do furo de um magneto supercondutor. A presença do íman exige que as superfícies de ser colocada na extremidade de um manual de 5 pés z tradutor para lhes permitir ser colocado de forma segura e de modo ajustável na placa traseira da célula ICR. </li><li> Utilizando a interface de bloqueio de carga, a posição de uma superfície circular de SAM na placa traseira aprisionamento da célula ICR localizado no interior do íman 6 Tesla. Nota: Esteja ciente de que este instrumento é um espectrômetro de massa de 6 Tesla FT-ICR projetado especialmente configurado para o estudo de interações íon-superfície 97.120. </li><li> Operar a porção aterragem suave ião do instrumento FT-ICR-SIMS de um modo semelhante ao descrito na secção 2. </li><li> Utilizar uma fonte de iões de césio para criar um feixe contínuo de 8 kV Cs + iões primários de pulverização catódica na superfície durante umª após íon aterragem suave. </li><li> Utilize a fonte ESI posicionado a 90 ° em direção aos principais eixos de instrumento para gerar íons para aterragem suave. Concentre-se os íons através de um 90 ° de flexão quadrupolo 120. Nota: Esteja ciente desta geometria instrumento facilita simultânea pouso suave de Ru (bpy) 3 2 + e transmissão do feixe primário de íons Cs + à superfície permitindo assim o acompanhamento do processo de pouso suave durante e após a deposição de íons. </li><li> Armadilha e analisar os íons secundários ejetados da superfície usando FT-ICR-MS. Nota: Empregar condições SIMS estáticos correspondentes a um fluxo total de iões de cerca de 10 10 íons / cm 2 (atual 4 NA, duração de 80 ms, ponto de diâmetro 4,6 milímetros, 10 tiros por espectro, ~ 200 pontos de dados) para estes experimentos que duram cerca de 7 horas. Média, cada espectro SIMS mais de 10 tiros correspondentes a um tempo de aquisição de ~ 10 seg. </li><li> Adquirir dados cinéticos, por amostragem, o SAM surface a cada 4 min por aproximadamente 7 horas, durante e após a deposição de íons. </li><li> Realizar a aquisição de dados e controlo do instrumento utilizando um sistema de controlo de dados modular automatizado descrito na literatura 121. </li></ol> 5. Análise por In Situ IRRAS Durante e após o pouso suave <ol><li> Prepare o SAM superfícies para as experiências com o in situ instrumento IRRAS de um modo semelhante ao descrito na secção 1 Nota:. Tenha em atenção que a maior diferença com os IRRAS instrumento resultados do posicionamento preciso da superfície com o z-tradutor que é necessário para localizar o substrato no ponto focal dos espelhos parabólicos e em linha com o feixe de iões. Maximizar a sobreposição entre o feixe de infravermelhos e o local de iões depositados sobre a superfície. </li><li> Realizar experimentos IRRAS em uma geometria pastoreio-incidência empregando um espectrômetro FTIR equipado com nitrogênio líquido refrigerado mercúrio-cádmio-telureto (MCT) Do detector. </li><li> Utilize um espelho liso revestido a ouro para direcionar a luz que sai do espectrômetro FTIR em um espelho parabólico de ouro. Reflectir a luz a partir do espelho parabólico através de uma região do infravermelho médio polarizador grade de arame e para dentro da câmara de vácuo através de uma janela de exibição. </li><li> Direccionar a luz infravermelha do espectrómetro para a superfície COOH-SAM posicionado dentro da câmara de vácuo. Nota: A câmara de vácuo é mantido a uma pressão de 10 -5 Torr durante íon aterragem suave. </li><li> Posicione o SAM reflexivo sobre a superfície de ouro no interior da câmara de vácuo no ponto focal do primeiro espelho parabólico usando o z-translator motorizado. </li><li> Reflectir a luz infravermelha que entra na câmara de vácuo a partir da superfície da SAM e para fora da câmara através de uma segunda janela de exibição. Use um segundo espelho de ouro parabólica para focar a luz refletida da superfície sobre um detector MCT. </li><li> Purga-se o percurso do feixe de luz infravermelha fora da câmara de vácuo com N 2. </li><li> CAespectros quire em intervalos definidos durante o depoimento. </li></ol>

Os autores não têm nada a revelar.

Pouso suave de íons selecionados em massa é geralmente realizada empregando instrumentação única custom-built que existe em vários laboratórios ao redor do mundo que estão especialmente equipados para esses experimentos. As modificações são constantemente a ser feitos para estes instrumentos para facilitar a ionização de uma ampla gama de compostos, para atingir maiores correntes de iões e curtos tempos de deposição, de multiplex aterragem suave e, assim, alcançar a deposição simultânea de várias es...

Pouso suave de íons selecionados em massa em superfícies continua a ser um assunto de interesse de pesquisa atual, devido às capacidades demonstradas da técnica para a preparação altamente controlado de novos materiais 1-6. Esforços recentes têm indicado potenciais aplicações futuras de pouso suave de íons selecionados em massa na preparação de peptídeos e proteínas para utilização em matrizes de alto throughput screening biológico 7,8, a separação de proteínas e de enriquecimento conformacional de peptídeos 9-12, ligação covalente de peptídeos para superfícies 9,10,13,14, enriquecimento quiral de compostos orgânicos 15, caracterização eletroquímica de proteínas redox-ativos específicos 16-18, produção de filmes finos molecular 19,20, processamento de macromoléculas, como o grafeno 21 e preparação de modelo sistemas de catalisador através de soft landing de aglomerados iônicos 22-39, 40-48 e nanopartículas co organometálicamplexes para materiais de apoio 19,49-56. O conceito de modificação de superfícies através de aterragem suave de íons poliatómicos foi inicialmente proposto por Cooks e colegas de trabalho, em 1977, 57. Nos anos seguintes uma grande variedade de abordagens instrumentais foram desenvolvidos para a deposição controlada de íons selecionados em massa do gás fase em superfícies 1,4,5. Iões foram produzidos por meio de processos tais como a ionização por electrospray (ESI) 10,58,59, de laser assistida por matriz de dessorção / ionização (MALDI) 21, de ionização de impacto de electrões (EI) 60,61, descarga de arco pulsada 62, inerte condensação de gás 36 , 63, magnetron sputtering 64,65, eo laser de vaporização 25,66,67. Seleção em massa de íons em fase gasosa antes da aterragem suave foi alcançado principalmente empregando filtros de massa quadrupolo 58,68,69, dispositivos de desvio magnético 70 e instrumentos de ion trap linear 8,59. Uma nota especialantecedência ble em metodologia íon pouso suave ocorreu recentemente com o sucesso da implementação do ambiente de íons soft-landing e reativa por cozinheiros e colaboradores 71,72. Usando essas várias técnicas de ionização e de seleção de massa, as interações de hipertermia (&lt;100 eV) íons poliatómicos com superfícies têm sido estudadas, a fim de entender melhor os fatores que influenciam a eficiência de íon aterragem suave e os processos concorrentes de dispersão reativa e inerte como bem como a superfície de dissociação induzida 4,73-75. A preparação de catalisadores modelo bem definido para fins de pesquisa tem sido uma aplicação particularmente fecundo de pouso suave de íons selecionados em massa 25,34,35,56,76-81. Na gama de tamanhos de aglomerados em nanoescala, onde o comportamento físico e químico não aumenta linearmente com o tamanho do aglomerado, que foi demonstrado que a adição ou remoção de um único átomo ou de aglomerados pode influenciar drasticamente their reatividade química 82-84. Este fenômeno em nanoescala, que resulta de confinamento quântico, foi demonstrada de forma convincente por Heiz e colegas de trabalho de 85 para um catalisador modelo consistindo de clusters desembarcaram suaves de oito átomos de ouro (Au 8) apoiados em uma superfície rica em MgO defeito. Vários estudos adicionais forneceram evidências da reatividade dependente do tamanho dos clusters suportados em superfícies 34,77,86,87. Além disso, as imagens de microscopia eletrônica de alta resolução indicam que os clusters contendo sómente dez 88 e cinqüenta e cinco átomos de 89 pode ser o grande responsável pela atividade superior de catalisadores de ouro sintetizadas a granel suportados em óxidos de ferro. Empregando aterragem suave de íons selecionados em massa, é possível preparar matrizes estáveis ​​de clusters e nanopartículas selecionado de tamanho que não se difundem e aglomeram em estruturas maiores na superfície de materiais de apoio 90-92. Estes estudos anteriores indicam que, com continuidadeção de desenvolvimento, soft landing de clusters e nanopartículas selecionado em massa pode tornar-se uma técnica versátil para a criação de catalisadores heterogêneos altamente ativos que exploram o comportamento emergente de grande número de grupos idênticos e nanopartículas em matrizes estendidos sobre superfícies. Estes sistemas extremamente bem definidos podem ser utilizados para fins de investigação para compreender como parâmetros críticos, tais como o tamanho do aglomerado, a morfologia, a composição elementar e influência de cobertura de superfície actividade catalítica, selectividade e durabilidade. Complexos organometálicos que são normalmente utilizados nos em fase de solução como catalisadores homogêneos também podem ser imobilizados em superfícies através de aterragem suave de íons selecionados em massa 56,80,81. Colocar complexos metal-ligante iônicos para suportes sólidos para a produção de materiais híbridos orgânico-inorgânico é atualmente uma área ativa de pesquisa em catálise e ciência superfície comunidades 93. O objetivo geral é o de obter o altoselectividade para um produto desejado dos complexos ligando de metal-em fase de solução, enquanto que facilitem uma separação mais fácil dos produtos de catalisadores e reagentes remanescentes na solução. Desta forma, a superfície imobilizada complexos organometálicos colher os benefícios de ambos os catalisadores homogêneos e heterogêneos. Através da seleção de um substrato adequado é possível manter ou até mesmo melhorar o ambiente de ligante orgânico ao redor do centro de metal ativo e ao mesmo tempo alcançar forte imobilização superfície 94. Superfícies de monocamadas auto-montadas (SAMs) sobre o ouro pode ser terminada com um número de diferentes grupos funcionais e são, portanto, sistemas ideais para investigar a viabilidade de amarrar complexos organometálicos de superfícies através de aterragem suave de íons selecionados em massa 95. Além disso, métodos de ionização tais como ionização a pressão atmosférica dessorção térmica (APTDI) foram demonstradas anteriormente, para se obter em fase gasosa mista de metais complexos inorgânicosque não são acessíveis através de síntese em solução 96. Na mesma linha, síntese cineticamente-limitada não-térmica e ionização técnicas como a pulverização catódica 65, agregação de gás 63 e 66 vaporização a laser também pode ser acoplado com íon instrumentação pouso suave para fornecer uma rota versátil para novos grupos inorgânicos e nanopartículas suportadas em superfícies. De modo a evoluir aterragem suave de iões seleccionados em massa em uma tecnologia madura para a preparação de materiais, é essencial que os métodos analíticos informativos ser acoplado com instrumentação aterragem suave para sondar as propriedades químicas e físicas das superfícies antes, durante e depois da deposição de íons. Até o momento, uma infinidade de técnicas têm sido aplicadas para este fim, incluindo espectrometria de massa de íons secundários (SIMS) 19,97-100, temperatura de dessorção programada e reação 50,52, dessorção a laser e de ionização 101, a reação de feixe molecular pulsada 102, espectroscopia no infravermelho (FTIR e Raman) 98103104, a superfície melhorada espectroscopia Raman 103,105, espectroscopia ringdown cavidade 106, x-ray espectroscopia de fotoelétrons 35.107, microscopia de tunelamento 33,108-111, microscopia de força atômica 112-114, e microscopia eletrônica de transmissão 39. No entanto, para caracterizar mais precisamente as superfícies preparados ou modificados por iões de aterragem suave, é fundamental que a análise seja realizada in situ, sem a exposição do substrato para o meio ambiente no laboratório. Análises anteriores realizados in situ forneceram conhecimento dos fenómenos tais como a redução da carga iônica de íons leves desembarcaram ao longo do tempo 37,38,115,116, a dessorção de íons pousou suave de superfícies 52, da eficiência e da dependência de energia cinética de íon reativo pouso 14,81 , ea influência do tamanhosobre a actividade catalítica de aglomerados e nanoparticulas depositadas sobre as superfícies 117. A título de exemplo, em nosso laboratório, temos estudado sistematicamente a cinética de redução de carga de peptídeos protonados nas superfícies de diferentes SAMs 3. Estes experimentos foram realizados com um instrumento de pouso suave único acoplado a uma transformada de Fourier íon ciclotron de ressonância espectrômetro de massa de íons secundários (FT-ICR-SIMS), que permite a análise in situ de superfícies durante e após pouso suave de íons 97. Para expandir estas capacidades analíticas, outro instrumento foi construído em que permite a caracterização in situ de íons pousaram suaves sobre superfícies utilizando IRRAS 104. Esta técnica de infravermelho sensível ao superfície permite a formação de vínculo e processos de destruição, bem como mudanças de conformação em íons complexos e camadas de superfície a ser monitorada em tempo real, durante e após a aterragem suave 12. Por exemplo, usando IRRAS erademonstrou que íon pouso suave pode ser usado para imobilizar covalentemente peptídeos selecionados em massa no N-hidroxisuccinimidil éster funcionalizada SAMs 13,14. Aqui, nós ilustrar as capacidades de três instrumentos custom-built exclusivas localizadas no Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico, que são projetados para in situ TOF-SIMS, FT-ICR-SIMS, e análise IRRAS de substratos produzidos através de aterragem suave de íons selecionados em massa em superfícies. Como um sistema representativo, apresentamos resultados para aterragem suave do selecionado de massa organometálicos de rutênio tris (bipiridina) indicações acerca [Ru (bpy) 3] 2 + em ácido carboxílico rescindido SAMs (COOH-SAMs) para preparar complexos organometálicos imobilizados. Mostra-se que in situ TOF-SIMS oferece as vantagens de sensibilidade extremamente elevada e grande gama dinâmica global que facilita a identificação de espécies de baixa abundância incluindo intermediários reactivos que só pode ser préenviado por curtos períodos de tempo, nas superfícies. TOF-SIMS também permite compreender como a remoção de um ligando a partir de um ião organometálico em fase gasosa, antes da aterragem suave, influencia sua eficiência para imobilização sobre superfícies e a sua reactividade química no sentido de moléculas gasosas. Caracterização complementar usando in situ FT-ICR-SIMS fornece insights sobre a redução de carga, neutralização e cinética de dessorção dos íons duplamente carregados na superfície, enquanto in situ IRRAS investiga a estrutura dos ligantes orgânicos que cercam os centros metálicos carregadas, que podem influenciar a propriedades eletrônicas e reatividade dos íons imobilizado. Coletivamente, nós ilustrar como aterragem suave de íons selecionados em massa combinada com análise in situ por SIMS e IRRAS fornece insights sobre as interações entre espécies bem definidas e superfícies que têm implicações para uma ampla gama de esforços científicos.

<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

Aterragem suave de iões seleccionados em série em superfícies é uma abordagem poderosa para a preparação altamente controlada de materiais que são inacessíveis usando técnicas de síntese convencionais. Acoplamento aterragem suave com a caracterização in situ por espectrometria de massa de íons secundários (SIMS) e espectroscopia de absorção reflexão infravermelho (IRRAS) permite a análise de superfícies bem definidas sob condições de vácuo limpas. As capacidades dos três instrumentos de soft-de pouso construídas em nosso laboratório são ilustradas para o sistema representativo de compostos organometálicos ligado à superfície preparada por pouso suave de rutênio tris-selecionados em massa (bipiridina) dicátions, [Ru (bpy) 3] 2 + (bpy = bipiridina), em ácido carboxílico rescindido superfícies monocamada auto-montados em ouro (COOH-SAMs). in situ time-of-flight (TOF)-SIMS fornece insights sobre a reatividade dos íons soft-desembarcado. Além disso, a cinética da redução de carga, e de neutralizaçãosorção ocorrendo no COOH-SAM durante e após íon soft landing são estudadas usando em Fourier situ transformar íon ciclotron de ressonância medidas (FT-ICR)-SIMS. In situ IRRAS experimentos fornecem insights sobre como a estrutura de ligantes orgânicos circundantes centros metálicos é perturbado por imobilização de íons organometálicos em COOH-SAM superfícies por pouso suave. Coletivamente, os três instrumentos de fornecer informações complementares sobre a composição química, reatividade e estrutura de espécies bem definidas apoiados em superfícies.

1. Investigando a Reatividade de Ru (bpy) 3 2 + em COOH-SAMs Usando in situ TOF-SIMS Aterragem suave de iões organometálicos seleccionado em massa para funcionalizado SAM é primeiro ilustrada usando in situ TOF-SIMS para proporcionar a máxima sensibilidade para a detecção de produtos de adição formados entre os iões depositados e as moléculas individuais em monocamadas, bem como quaisquer produtos de reacções químicas após a exposição das...

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

Pouso suave de íons selecionados em massa em superfícies é uma abordagem poderosa para a preparação altamente controlado de novos materiais. Juntamente com a análise por espectrometria de massa de íons secundários situ (SIMS) e espectroscopia de absorção de infravermelho de reflexão (IRRAS), soft landing fornece insights sem precedentes sobre as interações de espécies bem definidas com superfícies.

In situ SIMS e IR Espectroscopia de Superfícies bem definidos preparados pela Soft Landing de Íons Mass-selecionados

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

in-situ-sims-ir-spectroscopy-well-defined-surfaces-prepared-soft

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

18.0K visualizações.  Pacific Northwest National Laboratory.  Pouso suave de íons selecionados em massa em superfícies é uma abordagem poderosa para a preparação altamente controlado de novos materiais. Juntamente com a análise por espectrometria de massa de íons secundários situ (SIMS) e espectroscopia de absorção de infravermelho de reflexão (IRRAS), soft landing fornece insights sem precedentes sobre as interações de espécies bem definidas com superfícies. 

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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.

Dinâmica eletroquímico Medição de íons cloreto

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

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 Caracterização de Proteínas hidratadas em água por SALVI e 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</subMicroesferas de vidro ocas&gt; -Revestido com propriedades super-hidrofóbicas e alta IR-reflexivo sintetizados por um método Soft-química

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 Caracterização de Shewanella oneidensis MR1 biofilmes por SALVI e 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.

Fabricação e teste de catalítico Aerogels preparado através da rápida extração 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.

Sinal de nanossondas rápida realce pela síntese de nanopartículas de ouro em 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.

No eletrodo de referência Lithiated Situ: Quatro eletrodos Design por espectroscopia de impedância no 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.

Elemental-sensíveis à deteção da química em baterias através de espectroscopia de absorção de raios-x moles e espalhamento inelástico de raios-x ressonante

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.

Acumulação e análise de íons cuproso em um chapeamento de solução de sulfato de cobre

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.