Biz Doğa Bilimleri ve Kanada, Kanada Yenilik Vakfı, ve Ontario Araştırma Fonu Mühendislik Araştırma Konseyi tarafından destek için minnettarım. Biz Nanopore yazılım ve enstrümantasyon tasarımı ile yardım için değerli tartışmalar ve teknik destek için Nanopore imalat ve karakterizasyonu, L. ANDRZEJEWSKI yılında yardım için Y. Liu teşekkür, ve A. marziali.

1.. Nanopore Fabrikasyon ve Temizlik Not: Bir küçük gözenek yalıtıcı bir zar bulunmaktadır kez aşama 2&#39;de tarif edildiği gibi, doğrudan, ya da daha fazla işlem temizleme olmadan sıvı hücre içinde monte edilebilir. Veya oksijen plazmaya 2 maruz: Bu deneyler arasında kirleticilerin izlerini kaldırmak için gerekli olan, ancak, nanopore cips piranha çözüm 3,15,16 (H 2 O 2 03:01 H 2 SO 4) kullanılarak temizlenebilir. Bu nedenle, pirana çözeltisine maruz bırakılarak ön yıkama gerekli değilse, aşağıdaki protokolde 1,2-1,9 isteğe bağlı adım. <ol><li> Gazını 40 ° C&#39;de 30 dakika boyunca bir sonikatöre vakum altına yerleştirilerek deiyonize (Dİ) su, süzüldü </li><li> Dikkatli bir şekilde 3 ml 1 mi, ardından hidrojen peroksit sülfürik asit eklenerek bir 10 ml beher içine pirana çözelti hazırlayın. Pipet içinde geri akışlayarak iyice karıştırın. DİKKAT: Piranha çözümü son derece tehlikelidir. Lütfen ta<html> tüm tedbirleri ke. </li><li> Aside dayanıklı cımbız kullanarak, dikkatle tamamen çip daldırın ve yüzeyinde yüzen bunu önlemek için piranha çözüm içine kenar ilk nanopore içeren zar çipi takın. </li><li> Filtrelenmiş su ile iyice durulayın cımbız. </li><li> 90 ° C&#39;ye kadar bir sıcak plaka üzerinde önceden behere koyun ve en az 30 dakika boyunca temizlenir izin verir. </li><li> Dikkatlice temiz bir cam pipet kullanarak kaptan piranha çözüm kaldırmak ve bol miktarda su içinde atın. </li><li> Temiz bir cam pipet kullanarak durulama için beher içine adım 1.1 gazı giderilmiş iyonu giderilmiş suyun 5 ml ekleyin. Su çıkarmak ve en az 5x tekrarlayın. </li><li> Dikkatle temiz, keskin uçlu cımbız kullanarak beherlerinden nanopore çipi çıkartın. Nanopore membran çok kırılgan olduğu gibi aşırı dikkatli olun. </li><li> Hafifçe bir aspiratör kullanarak kenarına emme uygulanarak çipi kurutun. Kullanıma hazır olana kadar temiz Petri kabındaki çipi saklayın. </li></ol>ve_title &quot;&gt; 2. nanopore Montaj <ol><li> % 20 nitrik asit çözeltisi içinde yerleştirilmesi ve 10 dakika için kaynatma ile Teflon nanopore hücre (Şekil 1) temizleyin. DİKKAT: Tüm gerekli kişisel koruyucu donanım kullanın ve dikkatle asitleri anlaştım. </li><li> 10 dakika boyunca dikkatli bir şekilde kaynar DI su içinde, nitrik asit ve yerden hücre çıkarın. </li><li> Nitrik asidin tam olarak çıkarılmasının sağlanması için ek bir 10 dakika boyunca DI su içinde hücreyi kaynatın. Sıcak plakadan beher çıkarın ve bu sırada oda sıcaklığına soğumaya bırakın. </li><li> Beher gelen hücre çıkarın ve filtre edilmiş hava ya da kuru bir N2 ile darbe. Temiz Petri kabındaki hücre saklayın. </li><li> Gazını 40 ° C&#39;de 30 dakika boyunca bir sonikatöre vakum altına yerleştirilerek (pH 8 HEPES ile tamponlanmış) KCI çözeltisi süzüldü </li><li> En az 10 dakika boyunca etanol içinde sonike her küçük gözenek çip için temiz, iki silikon elastomer contalar. </li><li> Temiz bir elastomer conta varlık carefu üzerinde nanopore çip yerleştirinconta açıklığı olan membran penceresi hizalamak için l. Yerleştirin ve çip üstüne ikinci bir conta hizalayın. </li><li> Temizlenen nanopore hücrenin bir yarısının rezervuar girişine çipi ve contalar yerleştirin. Yerine diğer yarısı vidalanarak hücre bir araya getirin. Nanopore hücre bileşenlerinin bir dağıtılmış görünüşüdür, Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. </li><li> Hücre rezervuar içine pipetle etanol ve birkaç kabarcıkları girişleri çıkmak için görülür kadar bir vakum odası içinde yerleştirerek nanopore çip ıslatın. </li><li> KCl, süzüldü çözeltisi gazı alınmış en az 3 ml rezervuarları yıkama ile etanol çıkarın. Bir aspiratörü kullanarak taşma kaldırmak için özen gösterin. </li></ol> 3. Nanopore Karakterizasyonu <ol><li> Elektriksel ekranlı deney kurulumunda nanopore hücre yerleştirin ve her rezervuar Ag / AgCl elektrotlar yerleştirmek. Bu kurulum olarak, dış güç kaynağı ve akım amplifikatör haricinde, Şekil 2&#39;de gösterilene benzer,düşük gürültü direnç geri besleme amplifikatörü ile değiştirilir. </li><li> Voltaj-kıskaç modunda düşük parazitli bir amplifikatör kullanılarak, +200 mV -200 mV ile süpürme ve IV özelliklerinin kayıt potansiyelleri geçerlidir. </li><li> Çözelti 17, çapı hesaplamak için kullanılabilir küçük gözenek iletkenliği elde etmek için IV eğrisi monte edin. Hesaplanan çap TEM görüntüleme beklenenden çok daha küçük ise, gözenek tam olarak muhtemelen ıslatılmış değildir ve / veya artık veya kontaminasyonu içerir. </li><li> Nanopore genelinde 200 mV potansiyeli uygulayın ve 30 saniye için iyonik akımı kaydedebilirsiniz. </li><li> Iyonik akımın bir güç spektral yoğunluğu (PSD) analizi gerçekleştirmek ve nanopore elektriksel gürültü özelliklerini ölçmek için entegre. Gürültü 5 kHz bant genişliği 15 pA RMS üzerinde ise, o zaman gözenek tam olarak ıslanmamış muhtemeldir ve / veya kirlenme ihtiva eder ve güvenilir bir deneyde kullanılamaz. </li></ol> 4. Yüksek Elektrik Fie kullanma Yastıkları Nanoporeslds Not: IV eğrisi sergilenen asimetri veya daha az beklenenden iletkenlik oluşturulan veya mevcut iz düşük frekanslarda istikrarsızlık ve yüksek gürültü seviyelerini gösterdi, bu gözenek üzerinde herhangi bir kontaminasyonu temizlemek için yüksek elektrik alanları ile Nanopore durum için gerekli yüzey ve / veya gözenek ıslak. Bu yöntem, zar ya da kapasitans ölçümlerinde kullanılan mevcut amplifikatörünün girişine bağlanmış bir parazit kapasitans kaynaklanan yüksek frekanslı gürültü etkilemez birlikte, (aynı zamanda 1 / f gürültü olarak da adlandırılır), düşük frekanslı gürültü 18 büyük ölçüde azaltılabilir. Bu kurutma gerçekleştirmek için kullanılan bir düzeneğin şematik Şekil 2 &#39;de gösterilmiştir. <ol><li> Patch-kelepçe amplifikatör elektrotları çıkarın. </li><li> Üretme yeteneğine sahip bir bilgisayar kontrollü güç kaynağına elektrotların bir geç&gt; 6 V (&gt; 0.2 V / nm elektrik alanı burada kullanılan 30 nm kalınlığında bir membran için kuvvet) ve e, diğergerçek zamanlı olarak izlenebilir akım amplifikatör xternal. Not: yüksek elektrik alanlarının uygulama çeşitli zar malzemeleri ve kalınlıklarda nanopores durum için kullanılabilir. Aksi belirtilmedikçe, her ikisi de 30 nm ve 10 nm membranlar Burada ele olmakla birlikte, tarif edilen gerilimleri 30 nm kalınlığında bir membran için kullanılan bakın. </li><li> En az 5 saniye boyunca nanopore genelinde 400 mV (ölçüm voltaj) bir potansiyel farkı uygulanması. </li><li> Nanopore iletkenliği belirlemek için veri son 1 sn den ortalama akım değerini hesaplayın. En olası geometrisine göre yazılım ve seçim nanopore iletkenlik modeli kullanılarak otomatik olarak yapılmalıdır bu iletkenlik göre nano-gözeneklere, çapını hesaplamak. Bu IV eğrisinden ölçülen çapma uygun olmalıdır. </li><li> Bir ölçüm süresi 5 saniye, ardından 0.2 V / nm arasında bir elektrik alanı oluşturmak için nano-gözeneklere boyunca 6 V bir 200 msn darbesi (ıslatma voltaj) uygulayın400 mV&#39;de. Yine, verilerin son 1 saniye ile nano-gözenekler bir çapı hesaplamak ve nanopore tamamen ıslak olduğundan emin olmak için TEM ölçümlerinden tahmin değeri ile karşılaştırılması. Gerekirse birkaç kez tekrarlayın. </li><li> Gerektiğinde, ölçüm süresi boyunca akım sinyali kadar artan gerilim ile yüksek elektrik alan palslarının uygulanmasını tekrar istikrarlı ve beklenen iletkenlik gösteren. Bu önemli ölçüde büyütmek ya da hızla Nanopore zarar verebilir gibi, 10 V (yani&gt; 0.3 V / nm) aşmayacak şekilde tavsiye edilmez. </li></ol> 5. Yüksek Elektrik Alanları Kullanarak nanopores büyütme Not: nano-gözeneklere çapı özel bir uygulama için, biyomoleküler algılama işlevselliği belirlenmesinde önemlidir. Bu amaçla, çok küçük gözenek çapı, uygun temiz ve ıslatmak için kullanılan aynı ayarı ile elde edilene kadar bir TEM yüksek elektrik alanları uygulanarak istenen bir boyuta büyütülebilir kullanılarak oluşturulannanopore (Şekil 2). <ol><li> Bölüm 4 ile aynı elektronik konfigürasyonu kullanılarak, bir çap ölçümünü elde etmek için gözenek boyunca 200-500 mV önyargı geçerlidir. Bir IV eğri uydurma daha az hassas olsa da, tek bir nokta ölçümü yaklaşık hızla nanopore büyüklüğünü tahmin etmek için de kullanılabilir. </li><li> 400 mV en az 5 saniyelik bir ölçüm süresi ardından nano-gözeneklere çapında 8 V bir 2 saniye darbe uygulanır. Yeni çapının hesaplanması genellikle Nanopore boyutu çok küçük bir artış (&lt;0.1 nm) gösterecektir. </li><li> Situ ve nanopore çapı artan gerçek zamanlı ölçümler elde etmek için büyütme ve ölçüm gerilimleri arasında değişen, periyodik bu işlemi tekrarlayın. </li><li> Daha hızlı bir büyüme oranı arzu edilir ise, gözenek 0.03 nS / s ile ec &amp; # arasındaki iletkenlik artış oranı ile genişledikçe tipik olarak hızlanır 10 V. Büyüme kadar aşamalı olarak uygulanan voltajın büyüklüğünü artırmak160, 10 nS / saniye, elektrik alanının küçük gözenek, kuvvet ve elektrolit solüsyonu özellikleri boyutuna bağlı olarak değişebilir. </li><li> İstenen çap ulaşıldığında, yüksek elektrik alanları uygulanmasını durdurur. Bu bilgisayar programı kullanılarak otomatik olarak yapılabilir. </li><li> Elektrotlara patch-clamp amplifikatör takın. </li><li> Yukarıda 3.5 - nanopore çapı onaylamak ve adımları 3.2 gibi düşük gürültü akım sinyallerini doğrulamak için 200 mV yeni IV ve mevcut izleme verilerini edinin. Gerekirse, klima ve büyütme protokolü (4,1-5,5 adımları) tekrarlayın. </li></ol> 6. DNA Translokasyon <ol><li> Önce bir Biyomoleküler örnek ekleyerek, rezervuar hiçbir kirlenme olduğunu sağlamak için bir kontrol deneyini gerçekleştirmek. Geçerli bir blokajlar 2 dakika sonra tespit doğrulamak için bir örnek yokluğunda 150-300 mV uygulanan potansiyelin altında bir akım izleme elde edin. </li><li> Için λ DNA (48.5 KBP çift sarmallı) Ekle &lt;em&gt; 0.5-2 ng / ul son konsantrasyon için cis rezervuar. Rezervuar boyunca numunenin homojen dağılımını sağlamak için en az 10 saniye boyunca pipet ile hafifçe geri akışa. </li><li> , 30 nm kalınlığında bir nano-gözenekler için, trans hazneye 150-300 mV potansiyel bir önyargı uygulamak ve nano-gözeneklere geçen iyonik akım ölçer. Çok kısa bir translokasyon olaylar için, nispeten yüksek bir alçak geçirgen filtre frekans (100 kHz) ile yüksek frekansta (250 kHz veya daha fazla) da örnek için tercih edilir. </li><li> Moleküller Nanopore aracılığıyla transloke olarak geçici akım barikatları algılamak için yazılım kullanarak iyonik akımını izlemek. Moleküler translokasyon iyonik mevcut izleri tıkanıklık derinliği, süresi ve ilgi numunesi hakkında bilgi anlaması sıklığını belirlemek için analiz edilebilir. Translocating moleküller hakkında bilgiler bilinmektedir Tersine, eğer, bu veriler nanopore kendisi özelliklerini incelemek için kullanılabilir. </li></ol>

<ol>
	<li>Venkatesan, B. M., Bashir, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanopore+sensors+for+nucleic+acid+analysis.">Nanopore sensors for nucleic acid analysis.</a> Nat. Nanotechnol. 6 (10), 615-624 (2011).</li><li>Smeets, R. M. M., Keyser, U. F., Dekker, N. H., Dekker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noise+in+Solid-State+Nanopores.">Noise in Solid-State Nanopores.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105 (2), 417-421 (2008).</li><li>Tabard-Cossa, V., Trivedi, D., Wiggin, M., Jetha, N. N., Marziali, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noise+analysis+and+reduction+in+solid-state+nanopores.">Noise analysis and reduction in solid-state nanopores.</a> Nanotechnology. 18, 4484-4418 (2007).</li><li>Wu, M. -. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+Shape+and+Material+Composition+of+Solid-State+Nanopores.">Control of Shape and Material Composition of Solid-State Nanopores.</a> Nano Lett. 9 (1), 479-484 (2009).</li><li>Prabhu, A. S., Freedman, K. J., Robertson, J. W. F., Nikolov, Z., Kasianowicz, J. J., Kim, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SEM-induced+shrinking+of+solid-state+nanopores+for+single+molecule+detection.">SEM-induced shrinking of solid-state nanopores for single molecule detection.</a> Nanotechnology. 22, 425302 (2011).</li><li>Li, J., Stein, D., McMullan, C., Branton, D., Aziz, M. J., Golovchenko, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion-beam+sculpting+at+nanometre+length+scales.">Ion-beam sculpting at nanometre length scales.</a> Nature. 412 (6843), 166-169 (2001).</li><li>Rosenstein, J. K., Wanunu, M., Merchant, C. A., Drndic, M., Shepard, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+nanopore+sensing+platform+with+sub-microsecond+temporal+resolution.">Integrated nanopore sensing platform with sub-microsecond temporal resolution.</a> Nat. Methods. 9 (5), 487-492 (2012).</li><li>Vanden Hout, M., Hall, A. R., Wu, M. Y., Zandbergen, H. W., Dekker, C., Dekker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+nanopore+size,+shape+and+stability.">Controlling nanopore size, shape and stability.</a> Nanotechnology. 21, 115304 (2010).</li><li>Li, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size+evolution+and+surface+characterization+of+solid-state+nanopores+in+different+aqueous+solutions.">Size evolution and surface characterization of solid-state nanopores in different aqueous solutions.</a> Nanoscale. 4 (5), 1572-1576 (2012).</li><li>Smeets, R., Dekker, N., Dekker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-frequency+noise+in+solid-state+nanopores.">Low-frequency noise in solid-state nanopores.</a> Nanotechnology. 20, 095501 (2009).</li><li>Beamish, E., Kwok, H., Tabard-Cossa, V., Godin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Precise+control+of+the+size+and+noise+of+solid-state+nanopores+using+high+electric+fields.">Precise control of the size and noise of solid-state nanopores using high electric fields.</a> Nanotechnology. 23 (40), 405301 (2012).</li><li>Smeets, R. M. M., Keyser, U. F., Wu, M. Y., Dekker, N. H., Dekker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanobubbles+in+Solid-State+Nanopores.">Nanobubbles in Solid-State Nanopores.</a> Phys. Rev. Lett. 97 (8), 088101 (2006).</li><li>Niedzwiecki, D. J., Grazul, J., Movileanu, 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-Molecule+Observation+of+Protein+Adsorption+onto+an+Inorganic+Surface.">Single-Molecule Observation of Protein Adsorption onto an Inorganic Surface.</a> J. Am. Chem. Soc. 132 (31), 10816-10822 (2010).</li><li>Niedzwiecki, D. J., Movileanu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+Protein+Adsorption+with+Solid-state+Nanopores.">Monitoring Protein Adsorption with Solid-state Nanopores.</a> J. Vis. Exp. (58), e3560 (2011).</li><li>Wanunu, M., Meller, 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> Single-molecule analysis of nucleic acids and DNA-protein interactions. Single-molecule techniques: a laboratory manual. , 395-420 (2008).</li><li>Tabard-Cossa, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Instrumentation+for+Low-Noise+High-Bandwidth+Nanopore+Recording.">Instrumentation for Low-Noise High-Bandwidth Nanopore Recording.</a> Engineered Nanopores for Bioanalytical Applications. , 59-93 (2013).</li><li>Kowalczyk, S. W., Grosberg, A. Y., Rabin, Y., Dekker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+the+conductance+and+DNA+blockade+of+solid-state+nanopores.">Modeling the conductance and DNA blockade of solid-state nanopores.</a> Nanotechnology. 22 (31), 315101 (2011).</li><li>Siwy, Z., Fuli&#324;ski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Origin+of+1/f&#945;+Noise+in+Membrane+Channel+Currents.">Origin of 1/f&#945; Noise in Membrane Channel Currents.</a> Phys. Rev. Lett. 89 (15), 158101 (2002).</li><li>Liebes, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstructing+solid+state+nanopore+shape+from+electrical+measurements.">Reconstructing solid state nanopore shape from electrical measurements.</a> Appl. Phys. Lett. 97 (22), 223105 (2010).</li><li>Kim, M. J., Wanunu, M., Bell, D. C., Meller, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Fabrication+of+Uniformly+Sized+Nanopores+and+Nanopore+Arrays+for+Parallel+DNA+Analysis.">Rapid Fabrication of Uniformly Sized Nanopores and Nanopore Arrays for Parallel DNA Analysis.</a> Adv. Mater. 18 (23), 3149-3153 (2006).</li><li>Smeets, R. M. M., Keyser, U. F., Krapf, D., Wu, M. -. Y., Dekker, N. H., Salt Dekker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dependence+of+Ion+Transport+and+DNA+Translocation+through+Solid-State+Nanopores.">Dependence of Ion Transport and DNA Translocation through Solid-State Nanopores.</a> Nano Lett. 6 (1), 89-95 (2006).</li><li>Wanunu, M., Dadosh, T., Ray, V., Jin, J., McReynolds, L., Drndi&#263;, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+electronic+detection+of+probe-specific+microRNAs+using+thin+nanopore+sensors.">Rapid electronic detection of probe-specific microRNAs using thin nanopore sensors.</a> Nat. Nanotechnol. 5 (11), 807-814 (2010).</li><li>Dekker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-state+nanopores.">Solid-state nanopores.</a> Nat. Nanotechnol. 2 (4), 209-215 (2007).</li><li>Powell, M. R., Cleary, L., Davenport, M., Shea, K. J., Siwy, Z. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electric-field-induced+wetting+and+dewetting+in+single+hydrophobic+nanopores.">Electric-field-induced wetting and dewetting in single hydrophobic nanopores.</a> Nat. Nanotechnol. 6 (12), 798-802 (2011).</li><li>Egerton, R. F., Li, P., Malac, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation+damage+in+the+TEM+and+SEM.">Radiation damage in the TEM and SEM.</a> Micron. 35 (6), 399-409 (2004).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Nanopore boyut kontrolü biyomoleküler algılama uygulamalarında temel bir öneme sahiptir. Nano-gözeneklere çapları problanmış olan moleküllerin büyüklüğü sırasına olmalıdır, bunlar örnek karşılamak için yeterince büyük, ancak en uygun bir sinyal-gürültü elde etmek için yeterince küçük olmalıdır. Boyutunun kontrol yüksek elektrik alanı uygulanması sunulan yöntemi kullanırken bu küçük gözenek çapları, yalnızca tek yönlü işlem boyunca artar, 3-100 nm arasında çaplara sahip nanopores subnanometer hassasiyetle moda olabilir. 3-4 nm gözenekleri hemen bir TEM 23 kullanılarak imal edilebilir, bu hacimli ligand-protein komplekslerinin etkileşimine ssDNA yapı tarama gelen geniş bir uygulama yelpazesi için katı-hal nanopores güvenilir bir imalat sağlar. 100 nm üzerinde küçük gözenek büyüme çok hızlı ve daha az hassas olabilir, daha ılımlı koşullar büyütme işlemi üzerinde daha iyi kontrol sağlamak için kullanılabilecektir. S olarakuch, etkili boyutu kontrolü sağlamak için en önemli adım büyütme verimliliği ve istenilen gözenek çapı ulaşmada gerekli hassasiyet seviyesini dengelemek için darbe gücü ve süresi seçimdir. Bu daha fazla genişleme düşük bir önyargı ancak karşılaştırılabilir elektrik alan kuvveti görülmektedir tiner nanopores (10-nm kalınlık), genişleme ile vurgulanır. Son boyutuna bağlı olarak, bir kaç dakika içinde alt-100-nm çaplarına Nanopore büyütmek için genel olarak mümkündür. Bu arka plan gürültü translokasyon sinyallerini ayırt etmek neredeyse imkansız olduğu gibi benzer şekilde, büyük düşük frekans akım dalgalanmaları tek-molekül çalışmalarını engellemektedir. Eksik 24 ıslatma, ilk üretim 25 ve nanopore duvara 13 enkaz emilmesinden sonra kalan karbonlu kalıntıların varlığı genellikle i olan sert kimyasal tedaviler ile ek temizlik gerektiren, sinyal kalitesini düşürebilirnefficacious. Solid-state nanopore protokoller ıslanmasına yardımcı veya delme, görüntüleme ve işleme süreçlerinden arta kalan herhangi bir kontaminasyonu temizlemek için montaj önce piranha çözüm veya oksijen plazma ile Nanopore temizlik önemini vurgulamak için İlginçtir, bu yaygındır. Hatta bu tedavi ile, ancak, nanopores sık sık ıslak değil yapmak ya da yüksek gürültü sergilemeye devam ve başarısız girişimleri için önerilen çözüm son derece zaman alıcı olabilir 14 ek temizlik yapmaktır. Yüksek elektrik alanların uygulama ile, bu uzun protokoller, uygulamaya bağlı olarak gerekli olmayabilir. Bu aygıtların çoğu zaman sonuç olarak hazırlanması ve sert kimyasallar ile başa çıkmak için gereksinimini azaltır, burada tarif edilen yöntem kullanılarak in situ yenilenmiş edilebilir olduğu bulunmuştur. Elektriksel gürültü azaltıcı en önemli adımlar tamamen gözenek ıslak ve gevşek bağlı enkaz kaldırmak için voltaj ve / veya darbe süresi basit bir artış var.Bu şekilde muamele edilmiş Nanopores güvenilir bir DNA ve proteinlerin geçişi olarak biyomolekül translokasyon deneylerde de kullanılabilir. Bu moleküller bir tıkanmış ve gürültülü elektrik sinyaline yol açan gözenek duvarına yapışır ise, yüksek elektrik alan bakliyat engeli çıkarın ve akışkan hücreden nanopore çip ayrılması olmadan, daha sonraki denemeler için düşük gürültü özelliklerini kazanmak için yeniden uygulanabilir. Açıklanan kurulumu kullanarak yüksek elektrik alanların uygulama için yüksek bant genişliği (&gt; 1 kHz) de hassasiyeti ve düşük gürültü özelliklerini eksikliği 10 V ve akım amplifikatörü, kadar uygulayabileceğiniz bir harici güç kaynağı ihtiyacı ile sınırlıdır tek molekül algılama. Tipik Biyomoleküler deneyler ± 1 V ile sınırlıdır düşük gürültü akım amplifikatörü güveniyor iken, bir Adju yüksek elektrik alan klima ve hassas akım ölçümü hem de başarabileceği tek bir sistem tasarımı basittiristikrarlı kazanç. Bu sınırlamaya rağmen, diğer bir kurulumdan geçiş hızlı ve basittir. Örneğin SEM 5, termal oksidasyon ve 8, şekillendirme zarın kullanımı gibi küçük gözenek boyutunu kontrol etmek için var olan teknikler ile karşılaştırıldığında, yüksek bir elektrik alanı standart ekipmanlar kullanılarak laboratuar tezgah üzerinde yapılır ve temin edilebilir, daha hızlı, daha hassas ve daha ucuz bir yöntem tavsiye Nanopore boyutları daha geniş bir dizi. Hızlı ve tekrarlanabilir düşük frekanslı gürültüyü azaltmak için yeteneği de ilk üretim daha güvenilir hale getirir ve daha önce kullanılan gözenekler daha fazla deneyler için gençleşmek gibi, katı-hal nanopores ömrünü uzatır. Toplamda, yüksek elektrik alanları ile klimalı değişen kalınlıklarda nanopores% 95 üzerinde biomolekül algılama için uygun hale getirilerek, çok az düşük frekanslı gürültü karakteristiği sergiledi. Fabrikasyon solid-state nanopore deneyleri daha accessi yapma, böylece daha kolay ve daha güvenilirAraştırmacılara ble ve potansiyel olarak daha güçlü fabrikasyon süreçleri aracılığıyla Nanopore teknolojilerin ticarileştirilmesi yönünde bir yol için izin.

Biyolojik ve katı-hal nanopores tek molekül düzeyinde 1 biyomoleküler analitlerinin algılama için bir araç sağlar. Bağımsız nanopores genellikle iki sıvı rezervuar arasında geçmesine iyonik akımı için tek boru sağlayan, ince yalıtım membran gömülür. Daha büyük ölçekli bir Coulter sayacı prensiplerini kullanarak, çok küçük gözenek deneyler bu elektroforetik olarak bir dış elektrik alanı varlığında, bir nano-gözenekler ile tahrik edildiği gibidir yüklü biyomoleküllerin uzunluğu, boyut, yük ve yapısını belirlemek için iyonik akımında bir değişiklik ile ilgilidir. Böyle α-hemolisin gibi biyolojik nanopores genellikle daha büyük bir duyarlılık ve düşük gürültü özelliklerini 3 sunarken, destekleyen çift katlı lipid uygulanabilirliğini sınırlayan, kırılgan ve sabit bir boyutu. Solid-state nanopores, diğer taraftan, ince (10-50 nm) silisyum nitrür ya da silisyum oksit zarlarında imal edilir ve farklı sIz yapılabilires, kolayca gofret ölçekli teknolojileri 6,7 ile entegre ve daha sağlam, deneysel koşullarda daha geniş bir aralığı için izin olabilir. Bu avantajlara rağmen, solid-state nanopore teknolojileri biyomoleküler çalışmaları için kullanışlılığını sınırlayan birkaç pratik sakıncaları muzdarip. Küçük gözenek boyutunun kontrolü mümkün olsa da, bu özel bir donanım ve kalifiye personel gerektiren, elde etmek için genellikle, pahalı ve zahmetli bir iştir. Örneğin, odaklanmış iyon demeti tarafından açılan nanopores yakın bir tarama elektron mikroskobu (SEM) 5&#39;te belirli deney koşulları altında küçültmek için gösterilmiştir. Diğer yaklaşımlarda, transmisyon elektron mikroskobu (TEM) tarafından açılan nanopores ışın koşulları ve sulu çözücülerin 8 sonraki maruz bağlı olarak genişletmek veya küçültmek olabilir. Nanopore büyüklüğü kimyasal muamele ya da aşağıdaki değişiklik gibi, bu durumda da, çok küçük gözenek boyutları elde aralığı sınırlı kontrolü zor ve hatta güvenilmezBelirli bir sıvı ortamda 9 içine daldırıldığında. Solid-state nanopores aracılığıyla iyonik akım da yüksek gürültü muzdarip olabilir, kaynaklarıdır nanopore literatürde 2,3,10,11 bir yoğun araştırıldı konudur. Çeşitli yöntemler, elektriksel gürültüyü azaltmak için önerilmiş olsa da, güvenilir ve kararlı düşük gürültü nanopores verimi tipik olarak düşüktür. Sondaj ve görüntüleme sırasında karbonlu artıkların birikmesi sıklıkla tam ıslatma bir meydan okuma yapma ve 12 kaldırmak için zor olabilir nanobubbles oluşumuna neden, elektrik sinyali kalitesi üzerinde zararlı etkileri olabilir. Ayrıca, analit molekülleri tarafından Nanopore tıkanma sinyal kalitesi render başka deneyde 13,14 için kullanılamaz hale gözenekleri düşürür. Toplamda, bu etkileri büyük ölçüde işlevsel Nanopore cihazların verimini azaltır ve katı-hal Nanopore araştırma ile ilişkili maliyetini artırabilir. Uygulamalar0,15-0,3 V / nm aralığında yüksek elektrik alanları üretmek için Ag / AgCl elektrotlu bir voltaj tion, bu sorunlar için şaşırtıcı derecede basit bir çözüm sunar. Kısa voltaj darbeleri, tek-molekül çalışmalar için temiz, düşük gürültü Nanopore yüzey ideal döngüsel uygulama sayesinde üretilir. Yüksek elektrik alanlarına uzun süre maruz kalmak küçük gözenek çapında bir artışa neden gözenek duvarı oluşturan zar malzemesi, kaldırılmasını başlatır. Bu büyüme, tam olarak darbe gücü ve süresi ayarlanması sureti ile kontrol edilebilir. Moleküller nanopore yüzeye adsorbe olarak mevcut izleri nedeniyle Nanopore tıkanma bir deney boyunca aşağılamak gibi, bu süreç aksi takdirde iptal olurdu tıkalı cihazları kurtarmak için tekrar edilebilir. Bu nedenle, fonksiyonel nanopores verimi daha da birden çok kez, aynı cihazı kullanma yeteneği artar. Bu hızlı bir şekilde deneysel altında sıvı içinde gerçekleştirilir ki bu yöntem çeşitli avantajlar sağlarkoşullar, ancak standart laboratuar ekipmanı gerektirir yazılımı ile otomatik olabilir ve% 95 üzerinde bir verimle fonksiyonel, yüksek kaliteli nanopores üretir.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="516">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">JEM-2100F TEM</td>
			<td style="width:136px;">JEOL</td>
			<td style="width:81px;"></td>
			<td style="width:83px;">Drilling requires 200 kV accelerating voltage</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Axon Axopatch 200B patch-clamp amplifier</td>
			<td style="width:136px;">Molecular Devices</td>
			<td style="width:81px;"></td>
			<td>Low-noise voltage and current amplifier</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">X-Series data acquisition card</td>
			<td style="width:136px;">National Instruments</td>
			<td style="width:81px;">PCI-6351</td>
			<td>Interfacing with setup, apply of high electric fields</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">LabVIEW 2012 software</td>
			<td style="width:136px;">National Instruments</td>
			<td style="width:81px;"></td>
			<td>Apply voltages, record current, data analysis</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Current amplifier</td>
			<td style="width:136px;">Keithley</td>
			<td style="width:81px;"></td>
			<td>Current amplification during high electric field pulses</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">30-nm thick silicon nitride TEM membrane windows</td>
			<td style="width:136px;">Norcada Inc.</td>
			<td style="width:81px;">NT005X</td>
			<td>Substrate in which nanopores are created</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">10-nm thick silicon nitride TEM membrane windows</td>
			<td style="width:136px;">Norcada Inc.</td>
			<td style="width:81px;">NT005Z</td>
			<td>Substrate in which nanopores are created</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Silicone elastomer O-rings</td>
			<td style="width:136px;">Marian Chicago</td>
			<td style="width:81px;">HT6135</td>
			<td>Punched for sealing the nanopore chip</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ag/AgCl electrodes</td>
			<td style="width:136px;">In Vivo Metric</td>
			<td style="width:81px;">E255</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Nitric acid</td>
			<td style="width:136px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:81px;">52004P</td>
			<td>Used for cleaning cells - handle with caution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Hydrogen peroxide</td>
			<td style="width:136px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:81px;">H323</td>
			<td>Used for piranha solution - handle with caution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sulfuric acid</td>
			<td style="width:136px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:81px;">A300</td>
			<td>Used for piranha solution - handle with caution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Potassium chloride</td>
			<td style="width:136px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:81px;">P335</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HEPES</td>
			<td style="width:136px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:81px;">BP310</td>
			<td>Buffering KCl solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Primary Faraday cage</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:81px;"></td>
			<td>Shielding nanopore cell, electrodes</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Secondary Faraday cage</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:81px;"></td>
			<td>Shielding headstage, electrode wires</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Teflon cell</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td style="width:81px;"></td>
			<td>To hold nanopore chip and reservoirs</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Hot plate</td>
			<td style="width:136px;">VWR</td>
			<td style="width:81px;"></td>
			<td>Heating piranha solution</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fine-tuning the size and minimizing the noise of solid-state nanopores

Solid-state nanopores gibi nükleik asitlerin ve proteinlerin 1 gibi tek biyomoleküllerin karakterizasyonu için çok yönlü bir araç olarak ortaya çıkmıştır. Bununla birlikte, ince bir yalıtım zar içinde bir nano-gözeneklere yaratılması zor olmaya devam etmektedir. Özel odaklanmış elektron ışını sistemlerini içeren fabrikasyon yöntemleri iyi tanımlanmış nanopores üretebilir, ancak piyasada mevcut zarlarında, güvenilir ve düşük gürültü nanopores verimi 2,3 düşük kalır ve boyut kontrol 4,5 saçma değildir. Burada, ince ayar yüksek elektrik alanların uygulama optimal düşük gürültü performansı sağlarken Nanopore boyutu gösterilmiştir. Yüksek elektrik alanının, kısa darbeler bozulmamış bir elektrik sinyali üreten ve uzun süreli maruz kalma üzerine subnanometer hassasiyetle nanopores büyütülmesi için izin vermek için kullanılır. Bu yöntem, s veriminin ve yeniden üretilebilirliğinin geliştirilmesi, standart laboratuar ekipmanı kullanarak sulu bir ortam içinde yerinde gerçekleştirilirolid-state nanopore fabrikasyon.

Bu çalışmada kullanılan nanopores 30 nm veya 10 nm kalınlığında bir silikon nitrit zar pencereler açılmıştır. Açıklanan protokol çeşitli malzeme katı-hal nanopores herhangi bir yöntemi kullanılarak imal uygulanabilir olsa da, genellikle daha önce kurulmuş protokolleri 11,14 kullanarak TEM ile delinir. TEM tarafından delinmiş Nanopores çapı 4-8 nm (Şekil 2) arasında genellikle bulunmaktadır. Her ikisi de 30-nm ve 10 nm kalınlığında membranlar monte ve yukarıdaki protokolünü kullanarak klimalı edilebilir olsa da, açıklanan gerilim önyargıları aksi belirtilmedikçe 30-nm kalınlığında zarları için gerekli olan bakın. Farklı boyutta membran için, uygulanan voltaj nano-gözenekler içinde 0,15-0,3 V / nm aralığında bir elektrik alanı oluşturmak için ayarlanmalıdır. Şekil 3a, 30 nm kalınlığında bir zar içinde bir 10 nm nano-gözeneklere iki tipik iletkenlik izleri önce ve yüksek elektrik alanları ile muamele edildikten sonra gösterilmektedir. Yeni d üzerine monteNanopore rilled, dengesiz ve gürültülü iyonik akım sinyalini elde düşük frekanslı dalgalanma yüksek derecede sergileme olasılığı genellikle yüksektir. Şekil 3a&#39;da gösterilen bu küçük gözenek davranışı vurgulamaktadır. Bu iletkenlik nedeniyle eksik ıslatma için en olası büyüklüğü, bir nano-gözeneklere için beklenenden önemli ölçüde daha azdır. 8 V bakliyat (2 sn süresi 90 bakliyat) tarafından üretilen büyüklüğü 0.27 V / nm yüksek elektrik alanların başvuru üzerine, nanopore tamamen ıslak olur ve daha sonra çapı 21 nm büyütülür. Bu noktada, gözenek düşük gürültü özellikleri ile kararlı bir iletkenlik sergiler. Benzer olan nano-gözeneklerde gürültü nicel analizi, Şekil 3b&#39;de güç spektral yoğunluğu araziler olarak gösterilir. Unwet ve / veya tıkanmış gözeneklerin düşük frekanslı gürültü genlik deneyde kullanılamaz onları render (&gt; 20 pA RMS) çok yüksektir. Yüksek elektrik alanları, düşük frekanslarda gürültü gücü (&lt;10 kHz) ile klima diminis olduğunu Upon3&#39;e kadar büyüklükte emir ve düşük gürültü deneyler için hazır tarafından hed. Uygulanan potansiyel büyütme ve düşük elektrik alan ölçüm dönemleri için yüksek elektrik alanlar arasında darbeli olarak Şekil 4a tipik bir akım ölçümü gösterir. Ardışık her bir palsta sonra, (örneğin, küçük gözenek iletkenliği) ölçüm voltajı da nano-gözeneklere yoluyla elde edilen iyonik geçerli sınırlı bir miktarda arttırır. Bu çap d ​​etkili uzunluğu l eff silindirik bir geometriye sahip olarak Nanopore yakın, iletkenlik σ eden bir çözelti içerisinde kendi iletkenliği G anlaşılacağı gibi nanopore, boyut olarak artmış olduğunu göstermektedir. Diğer çeşitli modeller geometrisi 17,19-21 ile nanopore iletkenlik ilişkin için mevcut olmakla birlikte, bir geometrik terim ve bir erişim direnç terim içeriyor aşağıdaki ilişki, yüksek tuz TEM-delinmiş nanopores için geçerli kanıtlanmıştırdsDNA translokasyon 17,22 için ilgi çekici geniş bir çap aralığında konsantrasyonları. <img alt="" src="/files/ftp_upload/51081/51081eqn.jpg" width="150px" /> İstenen çap ulaşıldığında, bu işlem otomatik olarak yazılım tarafından durdurulur. Şekil 4b&#39;de gösterildiği gibi, elde edilen küçük gözenek çapı, daha sonra kesin IV ölçümleri kullanılarak teyit edilebilir. Yüksek elektrik alanlarını kullanarak tedavi nanopores tamamen fonksiyonel olduğunu not etmek önemlidir. Şekil 5a&#39;da gösterilen iletim izleri de gösterildiği gibi, λ DNA translokasyon tespiti ile doğrulanır. Bu şekilde, dsDNA tarif edilen yöntem kullanılarak 11 nm ve 32 nm genişletilmiştir iki nanopores ile tahrik edilir. Her durumda, temel iletkenlik son derece kararlı ve dsDNA molekülleri nanopore aracılığıyla transloke gibi net barikatlar yüksek sinyal görüntüleniyor gözlenmektedir-Gürültü tek-molekül translokasyon yüksek gürültü sergilemek işlenmemiş gözenekleri göre olaylar. Şekil 5a ilavelerde gösterildiği gibi, bu boyuttaki nanopores için beklendiği gibi ayrı ayrı katlanmış molekülleri, yerini değiştirmek gibi, bir çok ayrı blokaj seviyeleri gözlenir. Her bir gözenekten translokasyon olaylar sırasında nanopore iletkenlik histogramları Şekil 5b&#39;de gösterilmiştir. Ve çift tıkanma durumları (iki DNA ipliklerini kapandı -) - nanopores düşük gürültü özellikleri başlangıca tekabül ayrı, kolayca çözülebilir zirveleri (hayır DNA), tek (katlanmamış bir DNA iplikçik) ortaya koymaktadır. Dikkat çekici gözenek işgal eden tek bir dsDNA moleküle karşılık iletkenlikteki değişiklik büyük ve küçük nano-gözeneklerde için farklı olduğu bir gerçektir. Bu, diğer gözenekler veya çatlak t oluşturulmaktadır olsaydı, yüksek elektrik alanların uygulama aynı blokaj genlik gözlemlenebilir gibi, mevcut nanopores büyütme aslında bu dolaylı kanıt sağlaro işlemi sırasında 17 zar. Benzer şekilde, Şekil 6, farklı bir kalınlıkta membran imal nanopores büyütmek için yüksek elektrik alanlarının etkinliğini göstermektedir. İşte, bir 10-nm SiNx zarında oluşturulan bir nanopore dengesiz ve nispeten küçük iletkenlik görüntüleme, başlangıçta kısmen unwet olduğunu. ± 3 V alternatif başvurusu üzerine, 4 saniye süresince (30 toplam) bakliyat (0,3 V / nm ±), nanopore ıslak olur ve 3 nm gözenek için idealdir IV özellikleri sergiler. Metodoloji sonra 400 sonraki darbeler için tekrarlandı ve nanopore 8 nm genişletildi. Bu büyütme, benzer elektrik alanlarına gerçekleştirilebilir, ancak 30 nm zarlarında imal edilmiş olan nano-gözeneklerde için daha düşük tatbik edilen voltaj önyargı, işlem esas olarak tahrik edilen elektrik alanı olduğunu göstermektedir. Daha ince bir zar içinden translokasyonu ile üretilen akım blokajı ince zarlarında kalın gözenekler, nano-gözeneklerde üretilen daha büyük olduğuBu şekilde muamele edilmiş bu tür artan duyarlılığı ile proteinler gibi daha kısa moleküller incelemek için kullanılabilir. <img alt="Şekil 1" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51081/51081fig1.jpg" width="600px" /> Şekil 1. Nanopore hücre montaj. Nanopore içeren bir silisyum nitrür membran elektrolit rezervuarları içeren iki Teflon yarı-hücreleri tarafından sıkıştırılmış sırayla olan silikon elastomer contaların arasına yerleştirilir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51081/51081fig1highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın</a> . <img alt="Şekil 2," fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51081/51081fig2.jpg" width="600px" /> Şekil 2. Nanopore klima ve kurulum büyütme. 30 nm kalınlığında silisyum nitrür membran (solda) açılan bir nanopore iki elektrolit rezervuarları bağlar. ABilgisayar bir yama kelepçe amplifikatör veya elektrolit rezervuarlarda dalmış Ag / AgCl elektrotlar aracılığıyla nanopore genelinde potansiyel bir önyargı geçerlidir harici güç kaynağı (DAQ kartı) ya da kontrol etmek için kullanılır. Geçerli amplifikatör bilgisayar yazılımı kullanarak gerçek zamanlı olarak izlenebilir ölçülen iyonik akım röleleri. Bu rakam [11] modifiye edilmiştir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51081/51081fig2highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın</a> . <img alt="Şekil 3," fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51081/51081fig3.jpg" width="600px" /> Şekil 3,. Yüksek elektrik alanların Mevcut izleri öncesi ve sonrası uygulama. (A) montaj ve hatta pirana çözeltisi ile temizlerken, aşağıdaki üzerine, nanopore iletkenlik kararsız ve silindirik bir 10 nm gözenekli (mavi) için beklenenden daha azdır. 8 V 2 sn bakliyat, uygulandıktan sonraNanopore tamamen ıslanması ve genişlemiş, istikrarlı iletimi sergileyen ve biyomoleküler algılama deneyler (yeşil) için kullanılabilir edilir. (B) güç spektral bir eksik ıslatılmış ve tıkanmış Nanopore (sırasıyla mavi ve turuncu,) araziler. 8 V 200 msn bakliyat uygulanması üzerine, nanopores ıslatılmış ve moloz (yeşil ve kırmızı, sırasıyla) uzaklaştırılmıştır. Bu rakam [11] modifiye edilmiştir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51081/51081fig3highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın</a> . <img alt="Şekil 4," fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51081/51081fig4.jpg" width="600px" /> Şekil 4. Yüksek elektrik alanları kullanarak büyütme nanopore. (A) genişleme ve ölçüm potansiyel önyargıları (kırmızı) arasında Alternatif nanopore (mavi) ile iyonik akım sonlu adımda artırdığını ortaya koymaktadır. Çıkan davranışance ölçüm nanopore çapı anlaması için kullanılabilir. İstenen çap elde edildikten sonra, işlem durdurulur. (B) iletkenlik hassas IV ölçümleri Nanopore boyutları artmıştır onaylayın. Bunlar uygun olabilir ve simetrik ve omik davranış teyit edilebilir araziler gibi tek nokta akım değerleri daha gözenek boyutundan daha iyi bir tahmin sağlar. Bu rakam [11] modifiye edilmiştir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51081/51081fig4highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın</a> . <img alt="Şekil 5," fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51081/51081fig5.jpg" width="600px" /> Şekil 5,. Klimalı nanopores aracılığıyla gerçekleştirilen DNA translokasyon. 150 mV bir önyargı de nano-gözeneklere bir tarafına dsDNA (a) bir ek (48.5 kbp) geçici 11 nm (mavi) ve iletkenlik izleri blokajlar ve 32 nm por üretires (kırmızı). (B) nano-gözeneklerde her iletkenlik histogramları bir taban çizgisine karşı gelen ayrı tepe ve çift translokasyon etkinlik göstermektedir. Bu rakam [11] modifiye edilmiştir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51081/51081fig5highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın</a> . <img alt="Şekil 6," fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/51081/51081fig6.jpg" width="600px" /> Şekil 6,. 10 nm membranların nanopores Genişleme. 10 nm zarı, ilk sergiler çok az iletkenlik ve asimetrik IV karakteristikleri (turuncu) bir Nanopore. 30 ± 3 V (4 sn süre) arasında değişen bakliyat, nanopore ıslatır ve uygulama üzerine 3 nm gözenek (mavi) için beklenen tutarlı bir iletkenliğindeki ile ideal bir IV özellikleri sergiler. ± 3 V bir başka 400 darbeleri 8 nm çapa Nanopore büyütür(Yeşil). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51081/51081fig6highres.jpg" target="_blank">resmi büyütmek için buraya tıklayın</a> .

Watch this Scientific Journal Video about Fine-tuning the Size and Minimizing the Noise of Solid-state Nanopores at JoVE.com

Fine-tuning the Size and Minimizing the Noise of Solid-state Nanopores

Biyomoleküler translokasyon deneyler için çözelti içinde katı-hal nanopores hazırlanması için bir yöntem sunulmuştur. Yüksek elektrik alanların kısa darbeleri uygulayarak, nanopore çapı kontrollü subnanometer hassasiyetle genişlemiş olabilir ve elektriksel gürültü karakteristikleri önemli ölçüde geliştirilmiş. Bu prosedür, deney koşulları altında, standart laboratuar ekipmanı kullanılarak yerinde gerçekleştirilir.

Boyutu ince ayar ve Solid-state nanopores Gürültü en aza indirmek

Solid-state nanopores have emerged as a versatile tool for the characterization of single biomolecules such as nucleic acids and proteins1. However, the ...

fine-tuning-the-size-and-minimizing-the-noise-of-solid-state-nanopores

Research

JoVE Journal

Engineering

13.3K Görüntüleme.  University of Ottawa.  Biyomoleküler translokasyon deneyler için çözelti içinde katı-hal nanopores hazırlanması için bir yöntem sunulmuştur. Yüksek elektrik alanların kısa darbeleri uygulayarak, nanopore çapı kontrollü subnanometer hassasiyetle genişlemiş olabilir ve elektriksel gürültü karakteristikleri önemli ölçüde geliştirilmiş. Bu prosedür, deney koşulları altında, standart laboratuar ekipmanı kullanılarak yerinde gerçekleştirilir. 

Video: Fine-tuning the Size and Minimizing the Noise of Solid-state Nanopores

Controlling the Size, Shape and Stability of Supramolecular Polymers in Water

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do so is highly important in view of a number of applications in functional soft matter including electronics, biomedical engineering, and sensors. In the past, successful strategies to control the size and shape of supramolecular polymers typically focused on the use of templates2,3, end cappers4 or selective solvent techniques5. 
Here we disclose a strategy based on self-assembling discotic amphiphiles that leads to the control over stack length and shape of ordered, chiral columnar aggregates. By balancing electrostatic repulsive interactions on the hydrophilic rim and attractive non-covalent forces within the hydrophobic core of the polymerizing building block, we manage to create small and discrete spherical objects6,7. Increasing the salt concentration to screen the charges induces a sphere-to-rod transition. Intriguingly, this transition is expressed in an increase of cooperativity in the temperature-dependent self-assembly mechanism, and more stable aggregates are obtained. 
For our study we select a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) core connected to a hydrophilic metal chelate via a hydrophobic, fluorinated L-phenylalanine based spacer (Scheme 1). The metal chelate selected is a Gd(III)-DTPA complex that contains two overall remaining charges per complex and necessarily two counter ions. The one-dimensional growth of the aggregate is directed by &pi;-&pi; stacking and intermolecular hydrogen bonding. However, the electrostatic, repulsive forces that arise from the charges on the Gd(III)-DTPA complex start limiting the one-dimensional growth of the BTA-based discotic once a certain size is reached. At millimolar concentrations the formed aggregate has a spherical shape and a diameter of around 5 nm as inferred from 1H-NMR spectroscopy, small angle X-ray scattering, and cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM). The strength of the electrostatic repulsive interactions between molecules can be reduced by increasing the salt concentration of the buffered solutions. This screening of the charges induces a transition from spherical aggregates into elongated rods with a length &gt; 25 nm. Cryo-TEM allows to visualise the changes in shape and size. In addition, CD spectroscopy permits to derive the mechanistic details of the self-assembly processes before and after the addition of salt. Importantly, the cooperativity -a key feature that dictates the physical properties of the produced supramolecular polymers- increases dramatically upon screening the electrostatic interactions. This increase in cooperativity results in a significant increase in the molecular weight of the formed supramolecular polymers in water.

The goal of this experiment is to determine and control the size, shape and stability of self-assembled discotic amphiphiles in water. For aqueous based supramolecular polymers such level of control is very difficult. We apply a strategy using both repulsive and attractive interactions. The experimental techniques applied to characterize this system are broadly applicable.

Su Supramoleküler Polimerlerin Boyut, Şekil ve Stabilite Kontrolü

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do ...

Mühendislik

Solid-state Graft Copolymer Electrolytes for Lithium Battery Applications

Battery safety has been a very important research area over the past decade. Commercially available lithium ion batteries employ low flash point (&lt;80 &deg;C), flammable, and volatile organic electrolytes. These organic based electrolyte systems are viable at ambient temperatures, but require a cooling system to ensure that temperatures do not exceed 80 &deg;C. These cooling systems tend to increase battery costs and can malfunction which can lead to battery malfunction and explosions, thus endangering human life. Increases in petroleum prices lead to a huge demand for safe, electric hybrid vehicles that are more economically viable to operate as oil prices continue to rise. Existing organic based electrolytes used in lithium ion batteries are not applicable to high temperature automotive applications. A safer alternative to organic electrolytes is solid polymer electrolytes. This work will highlight the synthesis for a graft copolymer electrolyte (GCE) poly(oxyethylene) methacrylate (POEM) to a block with a lower glass transition temperature (Tg) poly(oxyethylene) acrylate (POEA). The conduction mechanism has been discussed and it has been demonstrated the relationship between polymer segmental motion and ionic conductivity indeed has a Vogel-Tammann-Fulcher (VTF) dependence. Batteries containing commercially available LP30 organic (LiPF6 in ethylene carbonate (EC):dimethyl carbonate (DMC) at a 1:1 ratio) and GCE were cycled at ambient temperature. It was found that at ambient temperature, the batteries containing GCE showed a greater overpotential when compared to LP30 electrolyte. However at temperatures greater than 60 &deg;C, the GCE cell exhibited much lower overpotential due to fast polymer electrolyte conductivity and nearly the full theoretical specific capacity of 170 mAh/g was accessed.

Lithium ion batteries employ flammable and volatile organic electrolytes that are suitable for ambient temperature applications. A safer alternative to organic electrolytes are solid polymer batteries. Solid polymer batteries operate safely at high temperatures (&gt;120 &deg;C), thus making them applicable to high temperature applications such as deep oil drilling and hybrid electric vehicles. This paper will discuss (a) the polymer synthesis, (b) the polymer conduction mechanism, and (c) provide temperature cycling for both solid polymer and organic electrolytes.

Lityum Pil Uygulamaları için solid-state Greft Kopolimer Elektrolit

Battery safety has been a very important research area over the past decade. Commercially available lithium ion batteries employ low flash point (&lt;80 ...

Monolayer Contact Doping of Silicon Surfaces and Nanowires Using Organophosphorus Compounds

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra shallow and sharp doping profiles at the nanometer scale. In MLCD process the dopant source is a monolayer containing dopant atoms.
In this article a detailed procedure for surface doping of silicon substrate as well as silicon nanowires is demonstrated. Phosphorus dopant source was formed using tetraethyl methylenediphosphonate monolayer on a silicon substrate. This monolayer containing substrate was brought to contact with a pristine intrinsic silicon target substrate and annealed while in contact. Sheet resistance of the target substrate was measured using 4 point probe. Intrinsic silicon nanowires were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) process using a vapor-liquid-solid (VLS) mechanism; gold nanoparticles were used as catalyst for nanowire growth. The nanowires were suspended in ethanol by mild sonication. This suspension was used to dropcast the nanowires on silicon substrate with a silicon nitride dielectric top layer. These nanowires were doped with phosphorus in similar manner as used for the intrinsic silicon wafer. Standard photolithography process was used to fabricate metal electrodes for the formation of nanowire based field effect transistor (NW-FET). The electrical properties of a representative nanowire device were measured by a semiconductor device analyzer and a probe station.

A detailed procedure for surface doping of Silicon interfaces is provided. The ultra-shallow surface doping is demonstrated by using phosphorus containing monolayers and rapid annealing process. The method can be used for doping of macroscopic area surfaces as well as nanostructures.

Organofosfor Bileşikleri Kullanma Silikon Yüzeyler ve Nanotellerin monolayer İletişim Doping

Monolayer Contact Doping (MLCD) is a simple method for doping of surfaces and nanostructures1. MLCD results in the formation of highly controlled, ultra ...

Casting Protocols for the Production of Open Cell Aluminum Foams by the Replication Technique and the Effect on Porosity

Metal foams are interesting materials from both a fundamental understanding and practical applications point of view. Uses have been proposed, and in many cases validated experimentally, for light weight or impact energy absorbing structures, as high surface area heat exchangers or electrodes, as implants to the body, and many more. Although great progress has been made in understanding their structure-properties relationships, the large number of different processing techniques, each producing material with different characteristics and structure, means that understanding of the individual effects of all aspects of structure is not complete. The replication process, where molten metal is infiltrated between grains of a removable preform material, allows a markedly high degree of control and has been used to good effect to elucidate some of these relationships. Nevertheless, the process has many steps that are dependent on individual &#8220;know-how&#8221;, and this paper aims to provide a detailed description of all stages of one embodiment of this processing method, using materials and equipment that would be relatively easy to set up in a research environment. The goal of this protocol and its variants is to produce metal foams in an effective and simple way, giving the possibility to tailor the outcome of the samples by modifying certain steps within the process. By following this, open cell aluminum foams with pore sizes of 1&#8211;2.36 mm diameter and 61% to 77% porosity can be obtained.

Replication is one of the processing techniques used for the production of porous metal sponges. In this paper one implementation of the method for the production of open celled porous aluminum is shown in detail.

Çoğaltma Tekniği açın Hücre Alüminyum Köpüklerin Üretimi ve Porosity&#39;sinden Üzerindeki Etki için Protokolleri Döküm

Metal foams are interesting materials from both a fundamental understanding and practical applications point of view. Uses have been proposed, and in many ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). In this technique the chemical properties of organic photochromic molecules that undergo single-photon reactions are exploited, enabling rapid top-down nanopatterning over large areas at low light intensities, thereby, allowing for the circumvention of the far-field diffraction barrier.4 Simple, cost-effective, high throughput and resolution alternatives to nanopatterning are being explored, such as, two-photon polymerization5,6, beam pen lithography (BPL)7, scanning electron beam lithography (SEBL), and focused ion beam (FIB) patterning. However, multi-photon approaches require high light intensities, which limit their potential for high throughput and offer low image contrast. Although, electron and ion beam lithographic processes offer increased resolution, the serial nature of the process is limited to slow writing speeds, which also prevents patterning of features over large areas. Beam-pen lithography is an approach towards parallel near-field optical lithography. However, the gap between the source of the beam and the surface of the photoresist needs to be controlled extremely precisely for good pattern uniformity and this is very challenging to accomplish for large arrays of beams. Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) is an alternative optical nanopatterning technique for patterning sub-wavelength features1-3. Since this technique uses single photons instead of electrons, it is extremely fast and does not require high light intensities1-3, opening the door to massive parallelization.

We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.

Optik Doyurulabilen Geçişler aracılığıyla Desenlendirme - İmalat ve Karakterizasyonu

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and non-destructively reveals the hydrogen density distribution at surfaces, at interfaces, and in the volume of solid materials with high depth resolution. The technique applies a 15N ion beam of 6.385 MeV provided by an electrostatic accelerator and specifically detects the 1H isotope in depths up to about 2 &#956;m from the target surface. Surface H coverages are measured with a sensitivity in the order of ~1013 cm-2 (~1% of a typical atomic monolayer density) and H volume concentrations with a detection limit of ~1018 cm-3 (~100 at. ppm). The near-surface depth resolution is 2-5 nm for surface-normal 15N ion incidence onto the target and can be enhanced to values below 1 nm for very flat targets by adopting a surface-grazing incidence geometry. The method is versatile and readily applied to any high vacuum compatible homogeneous material with a smooth surface (no pores). Electrically conductive targets usually tolerate the ion beam irradiation with negligible degradation. Hydrogen quantitation and correct depth analysis require knowledge of the elementary composition (besides hydrogen) and mass density of the target material. Especially in combination with ultra-high vacuum methods for in-situ target preparation and characterization, 1H(15N,&#945;&#947;)12C NRA is ideally suited for hydrogen analysis at atomically controlled surfaces and nanostructured interfaces. We exemplarily demonstrate here the application of 15N NRA at the MALT Tandem accelerator facility of the University of Tokyo to (1) quantitatively measure the surface coverage and the bulk concentration of hydrogen in the near-surface region of a H2 exposed Pd(110) single crystal, and (2) to determine the depth location and layer density of hydrogen near the interfaces of thin SiO2 films on Si(100).

We illustrate the application of 1H(15N,&#945;&#947;)12C resonant nuclear reaction analysis (NRA) to quantitatively evaluate the density of hydrogen atoms on the surface, in the volume, and at an interfacial layer of solid materials. The near-surface hydrogen depth profiling of a Pd(110) single crystal and of SiO2/Si(100) stacks is described.

Nükleer Reaksiyon Analizi Derinlik Profiling yoluyla Yüzey ve Arayüz Katmanlar ve Dökme Malzeme Hidrojen Konsantrasyonları miktar tayini

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

Capillary-based Centrifugal Microfluidic Device for Size-controllable Formation of Monodisperse Microdroplets

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal microfluidic device. W/O microdroplets have recently been used in powerful methods that enable miniaturized chemical experiments. Therefore, developing a versatile method to yield monodisperse W/O microdroplets is needed. We have developed a method for generating monodisperse W/O microdroplets based on a capillary-based centrifugal axisymmetric co-flowing microfluidic device. We succeeded in controlling the size of microdroplets by adjusting the capillary orifice. Our method requires equipment that is easier-to-use than with other microfluidic techniques, requires only a small volume (0.1-1 &#181;l) of sample solution for encapsulation, and enables the production of hundreds of thousands number of W/O microdroplets per second. We expect this method will assist biological studies that require precious biological samples by conserving the volume of the samples for rapid quantitative analysis biochemical and biological studies.

Here, we demonstrate a simple production method for size-controllable, monodisperse, water-in-oil (W/O) microdroplets using a capillary-based centrifugal microfluidic device. This method requires only a small sample volume and enables high-yield production. We expect this method will be useful for rapid biochemical and cellular analyses.

Tek dağılımlı mikro damlacıklar boyutu kontrollü Formasyonu için Kılcal tabanlı Santrifüj mikroakışkan Cihaz

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal ...

Use of Sacrificial Nanoparticles to Remove the Effects of Shot-noise in Contact Holes Fabricated by E-beam Lithography

Nano-patterns fabricated with extreme ultraviolet (EUV) or electron-beam (E-beam) lithography exhibit unexpected variations in size. This variation has been attributed to statistical fluctuations in the number of photons/electrons arriving at a given nano-region arising from shot-noise (SN). The SN varies inversely to the square root of a number of photons/electrons. For a fixed dosage, the SN is larger in EUV and E-beam lithographies than for traditional (193 nm) optical lithography. Bottom-up and top-down patterning approaches are combined to minimize the effects of shot noise in nano-hole patterning. Specifically, an amino-silane surfactant self-assembles on a silicon wafer that is subsequently spin-coated with a 100 nm film of a PMMA-based E-beam photoresist. Exposure to the E-beam and the subsequent development uncover the underlying surfactant film at the bottoms of the holes. Dipping the wafer in a suspension of negatively charged, citrate-capped, 20 nm gold nanoparticles (GNP) deposits one particle per hole. The exposed positively charged surfactant film in the hole electrostatically funnels the negatively charged nanoparticle to the center of an exposed hole, which permanently fixes the positional registry. Next, by heating near the glass transition temperature of the photoresist polymer, the photoresist film reflows and engulfs the nanoparticles. This process erases the holes affected by SN but leaves the deposited GNPs locked in place by strong electrostatic binding. Treatment with oxygen plasma exposes the GNPs by etching a thin layer of the photoresist. Wet-etching the exposed GNPs with a solution of I2/KI yields uniform holes located at the center of indentations patterned by E-beam lithography. The experiments presented show that the approach reduces the variation in the size of the holes caused by SN from 35% to below 10%. The method extends the patterning limits of transistor contact holes to below 20 nm.

Uniformly sized nanoparticles can remove fluctuations in contact hole dimensions patterned in poly(methyl methacrylate) (PMMA) photoresist films by electron beam (E-beam) lithography. The process involves electrostatic funneling to center and deposit nanoparticles in contact holes, followed by photoresist reflow and plasma- and wet-etching steps.

Kurban Nanopartiküller Kullanım E-ışın Litografi tarafından Fabrikasyon İletişim Holes Shot gürültü Etkilerinin çıkarmak

Nano-patterns fabricated with extreme ultraviolet (EUV) or electron-beam (E-beam) lithography exhibit unexpected variations in size. This variation has ...

Preparation of Liquid-exfoliated Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets with Controlled Size and Thickness: A State of the Art Protocol

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. Layered crystals of molybdenum disulphide (MoS2) and tungsten disulphide (WS2) are exfoliated in aqueous surfactant solution by sonication. This yields highly polydisperse mixtures containing nanosheets with broad size and thickness distributions. However, for most purposes, specific sizes (in terms of both lateral dimension and thickness) are required. For example, large and thin nanosheets are desired for (opto) electronic applications, while laterally small nanosheets are interesting for catalytic applications. Therefore, post-exfoliation size selection is an important step that we address here. We provide a detailed protocol on the efficient size selection in large quantities by liquid cascade centrifugation and the size and thickness quantification by statistical microscopic analysis (atomic force microscopy and transmission electron microscopy). The comparison of MoS2 and WS2 shows that both materials are size-selected in a similar way by the same procedure. Importantly, the dispersions of size-selected nanosheets show systematic changes in their optical extinction spectra with size due to edge and confinement effects. We show how these optical changes are related quantitatively to the nanosheets dimensions and describe how mean nanosheets length and layer number can be extracted reliably from the extinction spectra. The exfoliation and size selection protocol can be applied to a broad range of layered crystals as we have previously demonstrated for graphene, gallium sulphide (GaS) and black phosphorus.

A protocol for the liquid exfoliation of layered materials to nanosheets, their size selection and size measurement by microscopic and spectroscopic techniques is presented.

Sıvı dağılmış Geçiş Metal dikalkogenid Kontrollü Boyutu Nanosheets ve Kalınlığının Hazırlanması: Sanat Protokolü Bir Devlet

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of lithium-ion (Li-ion) batteries. However, a number of setbacks prevent their integration into commercial devices. The main limiting factor is due to nanoscale phenomena occurring at the electrode/electrolyte interfaces, ultimately leading to degradation of battery operation. These key problems are highly challenging to observe and characterize as these batteries contain multiple buried interfaces. One approach for direct observation of interfacial phenomena in thin film batteries is through the fabrication of electrochemically active nanobatteries by a focused ion beam (FIB). As such, a reliable technique to fabricate nanobatteries was developed and demonstrated in recent work. Herein, a detailed protocol with a step-by-step process is presented to enable the reproduction of this nanobattery fabrication process. In particular, this technique was applied to a thin film battery consisting of LiCoO2/LiPON/a-Si, and has further been previously demonstrated by in situ cycling within a transmission electron microscope.

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

A protocol for the fabrication of electrochemically active LiPON-based solid-state lithium-ion nanobatteries using a focused ion beam is presented.

LiPON tabanlı katı hal lityum-iyon Nanobatteries in Situ test etmek için odaklı iyon kiriş imalatı

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...