Eseguire la spettroscopia su nanoparticelle plasmoniche con microscopia a contrasto di tipo Nomarski basata su trasmissione

Riepilogo

L'obiettivo di questo protocollo è quello di dettagliare un approccio collaudato per la preparazione di campioni di nanoparticelle plasmoniche e per l'esecuzione di spettroscopia a singola particella su di essi con microscopia a contrasto di interferenza differenziale (DIC).

Abstract

La microscopia a contrasto di interferenza differenziale (DIC) è un potente strumento di imaging che è più comunemente impiegato per l'imaging di oggetti in Microscala utilizzando la luce a raggio visibile. Lo scopo di questo protocollo è quello di dettagliare un metodo collaudato per la preparazione di campioni plasmonici di nanoparticelle e l'esecuzione di spettroscopia a singola particella su di essi con la microscopia DIC. Per eseguire esperimenti di spettroscopia ripetibile è necessario seguire con attenzione diversi passaggi importanti. In primo luogo, i punti di interesse possono essere incisi nel substrato del campione, che aiuta a localizzare la superficie del campione e a tracciare la regione di interesse durante gli esperimenti. Successivamente, il substrato deve essere adeguatamente pulito di detriti e contaminanti che possono altrimenti ostacolare o oscurare l'esame del campione. Una volta preparato correttamente il campione, il percorso ottico del microscopio deve essere allineato, utilizzando l'illuminazione Kohler. Con un microscopio DIC standard Nomarski, può essere necessaria la rotazione del campione, in particolare quando le nanoparticelle plasmoniche presentano proprietà ottiche dipendenti dall'orientamento. Poiché la microscopia DIC ha due campi di polarizzazione ortogonale intrinseci, il modello di contrasto DIC dipendente dalla lunghezza d'onda rivela l'orientamento delle nanoparticelle plasmoniche a forma di asta. Infine, l'acquisizione dei dati e l'analisi dei dati devono essere accuratamente eseguite. È comune rappresentare i dati della spettroscopia basata su DIC come valore di contrasto, ma è anche possibile presentarlo come dati di intensità. In questa dimostrazione di DIC per la spettroscopia a singola particella, il focus è sulle nanoparticelle d'oro sferiche e a forma di asta.

Introduzione

A partire dagli anni ottanta, la microscopia a contrasto differenziale (DIC) è stata ampiamente vista come un importante metodo di imaging riservato agli oggetti in Microscala all'interno delle scienze biologiche. Tuttavia, durante il suo sviluppo negli anni cinquanta e sessanta, era inteso come una tecnica per la scienza dei materiali¹. Con i recenti progressi nelle scienze dei materiali legati alle nanoparticelle plasmoniche, si è tenuto un maggiore interesse per la caratterizzazione dei materiali con microscopia ottica.

Molte tecniche ottiche sono certamente disponibili per la caratterizzazione dei nanomateriali (....

Protocollo

1. preparazione del campione con vetrini di microscopia in vetro standard

1. Preparare vetrini per microscopio in vetro per la deposizione del campione.
   Nota: in alcune circostanze, può essere più appropriato conservare il vetro in acqua ultrapura invece di etanolo. Tuttavia, la conservazione in acqua o aria rende il vetro idrofobico nel tempo.
   1. Per risultati ottimali, acquistare vetrini per microscopio in vetro o quarzo e vetro di copertura.
   2. Utilizzando una penna tracciatura, posizionare un segno di graffio poco profondo e breve sul centro di ogni busta di copertura di vetro.
   3. Pulire tutto il vetro del microscopio, anche se viene....

Risultati

Quando si lavora con campioni che sono abbastanza grandi da essere osservati ad occhio nudo, non è normalmente necessario collocare punti di contatto sul substrato di vetro. Tuttavia, quando si lavora con nanomateriali o quando è richiesta la rotazione del campione, i punti di interesse possono fornire un metodo semplice per localizzare, distinguere e tracciare l'orientamento del campione. Anche se le tecniche più sofisticate possono essere utilizzate per lasciare punti di interesse su.......

Discussione

Quando si imaging con la microscopia DIC, è fondamentale ottimizzare i componenti ottici prima di raccogliere i dati. Anche piccole regolazioni al polarizzatore nel mezzo di un esperimento possono comportare impatti significativi sui dati finali⁶. Inoltre, diversi materiali richiedono diverse impostazioni polarizzatore. Anche se le grandi dimensioni dei gradini sono state utilizzate qui per dimostrare l'effetto dell'angolo di polarizzazione, in un esperimento reale, è imperativo ottimizzare l'im.......

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
Contrad 70	Decon Labs, Inc.	1002	For cleaning microscope glass, Available through many chemical suppliers
Ethanol	Fisher Scientific	A962-4	For cleaning and storing microscope glass
Glass microscope cover slips	Ted Pella	260148
Glass microscope slides	Ted Pella	26007
Gold nanorods	Nanopartz	DIAM-SPR-25-650
Gold nanospheres (80 nm)	Sigma Aldrich	742023-25ML
ImageJ	NIH	N/A	Free Software availabe for data analysis from NIJ
Nail polish	Electron Microscopy Sciences	72180
Nikon Ti-E microscope	Nikon	N/A
Nitrogen gas	Airgas	N/A
ORCA Flash 4.0 V2+ digital sCMOS camera	Hamamatsu	77054098
Scribing pen	Amazon	N/A	Many options available online for under $10. Not necessary to buy an expensive version.
Ultrapure water			18 megaohm