Name: studying dynamic processes of nano-sized objects in liquid using scanning transmission electron microscopy
Uploaded: 2017-02-05T14:00:00
Duration: 10 min 29 s
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We thank E. Arzt for his support through INM. The research was in part supported by the Leibniz Competition 2014.

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	<li>Ring, E. A., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+system+for+transmission+electron+microscopy.">Microfluidic system for transmission electron microscopy.</a> Microsc. Microanal. 16, 622-629 (2010).</li><li>Ross, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Opportunities+and+challenges+in+liquid+cell+electron+microscopy.">Opportunities and challenges in liquid cell electron microscopy.</a> Science. 350, 9881-9889 (2015).</li><li>de Jonge, N., Ross, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+microscopy+of+specimens+in+liquid.">Electron microscopy of specimens in liquid.</a> Nat. Nanotechnol. 6, 695-704 (2011).</li><li>Zheng, H., Smith, R. 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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium+carbonate+nucleation+driven+by+ion+binding+in+a+biomimetic+matrix+revealed+by+in+situ+electron+microscopy.">Calcium carbonate nucleation driven by ion binding in a biomimetic matrix revealed by in situ electron microscopy.</a> Nat. Mater. 14, 394-399 (2015).</li><li>Peckys, D. B., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+Scanning+Transmission+Electron+Microscopy:+Imaging+Protein+Complexes+in+their+Native+Environment+in+Whole+Eukaryotic+Cells.">Liquid Scanning Transmission Electron Microscopy: Imaging Protein Complexes in their Native Environment in Whole Eukaryotic Cells.</a> Microsc. Microanal. 20, 346-365 (2014).</li><li>de Jonge, N., Peckys, D. B., Kremers, G. J., Piston, D. 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J., 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=Improved+microchip+design+and+application+for+in+situ+transmission+electron+microscopy+of+macromolecules.">Improved microchip design and application for in situ transmission electron microscopy of macromolecules.</a> Microsc. Microanal. 20, 338-345 (2014).</li><li>Ring, E. A., Peckys, D. B., Dukes, M. J., Baudoin, J. P., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon+nitride+windows+for+electron+microscopy+of+whole+cells.">Silicon nitride windows for electron microscopy of whole cells.</a> J. Microsc. 243, 273-283 (2011).</li><li>de Jonge, N., Pfaff, M., Peckys, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Practical+aspects+of+transmission+electron+microscopy+in+liquid.">Practical aspects of transmission electron microscopy in liquid.</a> Adv. Imag. Electr. Phys. 186, 1-37 (2014).</li><li>Verch, A., Pfaff, M., De Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exceptionally+slow+movement+of+gold+nanoparticles+at+a+solid:liquid+interface+investigated+by+scanning+transmission+electron+microscopy.">Exceptionally slow movement of gold nanoparticles at a solid:liquid interface investigated by scanning transmission electron microscopy.</a> Langmuir. 31, 6956-6964 (2015).</li><li>Schneider, N. M., Norton, M. M., Mendel, B. J., Grogan, J. M., Ross, F. M., Bau, H. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron-water+interactions+and+implications+for+liquid+cell+electron+microscopy.">Electron-water interactions and implications for liquid cell electron microscopy.</a> J. Phys. Chem. C. 118, 22373-22382 (2014).</li><li>Hermannsdoerfer, J., de Jonge, N., Verch, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+beam+induced+chemistry+of+gold+nanoparticles+in+saline+solution.">Electron beam induced chemistry of gold nanoparticles in saline solution.</a> Chem. Comm. 51, 16393-16396 (2015).</li><li>Schuh, T., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+scanning+transmission+electron+microscopy:+Nanoscale+imaging+in+micrometers-thick+liquids.">Liquid scanning transmission electron microscopy: Nanoscale imaging in micrometers-thick liquids.</a> C. R. Phys. 15, 214-223 (2014).</li><li>Jensen, E., Burrows, A., Molhave, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monolithic+chip+system+with+a+microfluidic+channel+for+in+situ+electron+microscopy+of+liquids.">Monolithic chip system with a microfluidic channel for in situ electron microscopy of liquids.</a> Microsc. Microanal. 20, 445-451 (2014).</li><li>Creemer, J. 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Mater. 2, 532-536 (2003).</li><li>Thiberge, S., 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=Scanning+electron+microscopy+of+cells+and+tissues+under+fully+hydrated+conditions.">Scanning electron microscopy of cells and tissues under fully hydrated conditions.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 101, 3346 (2004).</li><li>Chen, 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=3D+motion+of+DNA-Au+nanoconjugates+in+graphene+liquid+cell+electron+microscopy.">3D motion of DNA-Au nanoconjugates in graphene liquid cell electron microscopy.</a> Nano Lett. 13, 4556-4561 (2013).</li><li>Yuk, J. M., 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=High-resolution+EM+of+colloidal+nanocrystal+growth+using+graphene+liquid+cells.">High-resolution EM of colloidal nanocrystal growth using graphene liquid cells.</a> Science. 336, 61-64 (2012).</li><li>Reimer, L., Kohl, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Transmission electron microscopy: physics of image formation. , (2008).</li><li>Abellan, P., Woehl, T. J., Parent, L. R., Browning, N. D., Evans, J. E., Arslan, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+influencing+quantitative+liquid+(scanning)+transmission+electron+microscopy.">Factors influencing quantitative liquid (scanning) transmission electron microscopy.</a> Chem. Commun. 50, 4873-4880 (2014).</li><li>Woehl, T. J., Jungjohann, K. L., Evans, J. E., Arslan, I., Ristenpart, W. D., Browning, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+procedures+to+mitigate+electron+beam+induced+artifacts+during+in+situ+fluid+imaging+of+nanomaterials.">Experimental procedures to mitigate electron beam induced artifacts during in situ fluid imaging of nanomaterials.</a> Ultramicroscopy. 127, 53-63 (2013).</li><li>Hohmann-Marriott, M. F., 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=Nanoscale+3D+cellular+imaging+by+axial+scanning+transmission+electron+tomography.">Nanoscale 3D cellular imaging by axial scanning transmission electron tomography.</a> Nat. Methods. 6, 729-731 (2009).</li><li>Unocic, R. R., 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=Quantitative+electrochemical+measurements+using+in+situ+ec-S/TEM+devices.">Quantitative electrochemical measurements using in situ ec-S/TEM devices.</a> Microsc. Microanal. 20, 452-461 (2014).</li><li>Kourkoutis, L. F., Plitzko, J. 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The authors have nothing to disclose.

वर्णित प्रोटोकॉल गतिशील प्रक्रियाओं का अवलोकन सहित एक तरल में AuNPs के स्टेम सक्षम बनाता है। धारक की विधानसभा के लिए एक आसान करने के लिए सीखना तकनीक है। हालांकि, कई पहलुओं जब तरल प्रवाह मंदिर धारक के साथ काम करने पर विचार किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, सी माइक्रोचिप या हे छल्ले पर बड़े कणों के टूटे किनारों तरल सेल का रिसाव हो सकता है। दूसरी ओर, बड़े कण (&gt; 200 एनएम, जैसे, धूल या एसआई मलबे) पाप झिल्ली पर तरल सेल की एक वृद्धि की मोटाई में, और परिणाम हो सकता है एक कम स्थानिक संकल्प एक कम इमेजिंग विपरीत करने के लिए या करने के लिए अग्रणी भी कारण हो सकता है पाप खिड़कियां तोड़ने के लिए। महत्वपूर्ण बात है, नमक या अन्य रसायनों के अवशेषों को किसी अवांछित रास्ते में प्रयोगों के परिणाम को प्रभावित कर सकता है। इसलिए, यह महत्वपूर्ण है कि नमूना तैयार करने और धारक विधानसभा के विभिन्न चरणों को ध्यान से और एक स्वच्छ और धूल से मुक्त वातावरण में किया जाता है। तरल सीई की मोटाईडालूँगा प्राप्त संकल्प, साथ ही प्राप्त छवियों 17 के विपरीत निर्धारित करता है। यह मोटाई दो सी माइक्रोचिप्स में से एक पर स्थित spacers के माध्यम से समायोजित किया जा सकता है। नमूना के आयामों पर निर्भर करता है, तरल सेल के विभिन्न मोटाई महसूस किया जा सकता है। AuNPs के अध्ययन के लिए, यह संभव छोटे spacers (200-500 एनएम) का उपयोग करने के लिए है, जबकि पूरे कोशिकाओं के लिए 5 माइक्रोन के बड़े spacers जरूरत है। तरल सेल की मोटाई आगे पाप झिल्ली खिड़कियों तरल सेल और आसपास के निर्वात के बीच अंतर दबाव से उत्पन्न उभड़ा से प्रभावित है। इस आशय बड़ा पाप झिल्ली खिड़कियों के साथ और अधिक स्पष्ट हो जाता है। इस प्रकार, क्रम तरल सेल की मोटाई कम करने के लिए, यह छोटा सा पाप झिल्ली खिड़कियों का उपयोग करने के लिए सिफारिश की है। मामले में यह दो छोटे खिड़कियों के बीच एक ओवरलैप करते हैं, वे एक अलग आधार माइक्रोचिप का उपयोग कर एक पार विन्यास में इकट्ठा किया जा सकता है खोजने के लिए मुश्किल है। वैकल्पिक विन्यास largइली उभड़ा रोकने और नमूना लोड हो रहा है के बारे में खंभे 19 द्वारा समर्थित एक अखंड माइक्रोचिप 18 या झिल्ली खिड़कियां, लेकिन उन लोगों के प्रदर्शन के नुकसान से मिलकर बनता है। मौजूदा प्रौद्योगिकी का सबसे चुनौतीपूर्ण पहलुओं में से एक तरल मोटाई पर सटीक नियंत्रण की कमी है। अक्सर, तरल क्या, स्पेसर का इस्तेमाल किया आयामों से उम्मीद है यहाँ के रूप में दिखाया गया था की तुलना में ज्यादा गहरा हो जाता है। कई समूहों बंद तरल कक्षों 4, 20, 21, 22 का इस्तेमाल किया; इन प्रणालियों, स्थानिक संकल्प के बारे में कुछ फायदे हैं के रूप में तरल मोटाई तरल में एक बुलबुला उत्प्रेरण द्वारा कम किया जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, पाप खिड़कियां एक पतली परत तरल करने के लिए अग्रणी पतन के लिए मजबूर किया जा सकता है। तीसरा, अन्य पतले खिड़कियों के बाड़े में मौजूद है (जैसे, graphene) 23, भी बहुत पतली तरल पदार्थ में जिसके परिणामस्वरूपक्या प्रणाली इस प्रोटोकॉल में वर्णित के साथ संभव है की तुलना में। हालांकि, यह उन सिस्टम में तरल प्रवाह करने के लिए असंभव है। किसी भी उच्च संकल्प माइक्रोस्कोपी तकनीक का सवाल है, प्रयोगात्मक पहलुओं की संख्या पर विचार किया जाना चाहिए। सबसे महत्वपूर्ण पहलू तरल या नमूने के साथ इलेक्ट्रॉन बीम की बातचीत है। विकिरण क्षति, कई ठोस नमूने 24 के लिए प्राप्त स्थानिक संकल्प सीमा जो के अलावा, तरल नमूने भी इलेक्ट्रॉन बीम जनित radiolysis उत्पादों 15, 25 से प्रभावित हैं। चूंकि इन उत्पादों के प्रयोग को प्रभावित कर सकते हैं, सावधान डेटा व्याख्या और प्रयोगात्मक डिजाइन आवश्यक 26 कर रहे हैं। माइक्रोस्कोप सेटिंग्स एक विशेष अध्ययन के उद्देश्यों के अनुसार चुना जाना चाहिए। एडीएफ स्टेम सेल तरल का बड़ा मोटाई में एक उच्च परमाणु संख्या (जेड) की इमेजिंग नैनोकणों के लिए और अधिक शक्तिशाली है, whiLe मंदिर कम-जेड सामग्री पर बेहतर विपरीत देता है और आम तौर पर तेजी से लेकिन पतली परतों तरल 3 की आवश्यकता है। एडीएफ डिटेक्टर का उपयोग करने के बजाय, उज्ज्वल क्षेत्र (बीएफ) डिटेक्टर कभी कभी छवि के लिए तरल सेल का इस्तेमाल किया, के बाद से बीएफ स्टेम मोटी परतों 27 में इमेजिंग कम-जेड सामग्री के लिए लाभप्रद है। तरल सेल की मोटाई में वृद्धि के साथ, और अधिक वर्तमान की जरूरत है। बहरहाल, यह भी radiolysis उत्पादों की सांद्रता बढ़ जाती है और विकिरण क्षति बढ़ जाती है। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि विपरीत का एक उलटा बहुत मोटी तरल पदार्थ (&gt; 10 पानी के लिए माइक्रोन) के लिए एडीएफ डिटेक्टर में मनाया जाता है। तरल की स्थिति माइक्रोस्कोप से धारक को दूर करने और दोनों नमूना और तरल का आदान प्रदान करके हमारे प्रयोगों के बीच बदल रहे थे। नमक एकाग्रता को बदलने के अलावा, यह आसानी से संभव है विभिन्न तरल पदार्थ में बह रही है (उदाहरण के लिए, एक मई तक तरल के अन्य गुणों को बदलने कीएक विशिष्ट पीएच 16 सेट करने के लिए बफर समाधान का उपयोग करें या जैविक समाधान या अन्य योजक) पेश हो सकता है। यह भी तरल बदलने के लिए है, जबकि अभी भी धारक microfluidic प्रणाली के माध्यम से तरल पदार्थ बह द्वारा माइक्रोस्कोप में डाला जाता है संभव है। हालांकि, इस मामले में, यह अज्ञात है जो समय पर नमूना परिवर्तन पर तरल बिंदु है। यह भी उल्लेखनीय है कि इलेक्ट्रोड समर्थन माइक्रोचिप्स उपलब्ध हैं, तो nanoscale electrochemistry प्रयोगों से 28 किया जा सकता है। अध्ययन की वस्तुओं के पानी में AuNPs तक सीमित नहीं हैं, लेकिन नमूनों की एक विस्तृत विविधता सिलिका, टाइटेनियम ऑक्साइड, और पॉलिमर सहित प्रोटोकॉल ऊपर वर्णित है, का उपयोग कर अध्ययन किया जा सकता है। वस्तुओं के आंदोलनों भी अधिग्रहण के भीतर एक छवि में कैद करने के लिए तेजी से कर रहे हैं, चिपचिपाहट 50% ग्लिसरॉल और 50% पानी का मिश्रण का उपयोग करके परिमाण के एक आदेश द्वारा कम किया जा सकता है। ऊपर उल्लिखित बिंदुओं से,लाभ के एक नंबर, संभावनाओं, और नुकसान भी स्पष्ट हो गया है। 1) किसी भी प्रयोग पूरे नमूना (निगरानी में वस्तु, तरल, और पाप झिल्ली) के साथ इलेक्ट्रॉन बीम के गतिशील बातचीत से प्रभावित है;: जब तरल चरण स्तंभ के साथ काम कर रहे हैं, सबसे महत्वपूर्ण नुकसान पर विचार करने के लिए कर रहे हैं कि 2) नमूना हैंडलिंग कठिन है, और यह अक्सर एक पतली परत तरल प्राप्त करने के लिए, क्योंकि नमूना या माइक्रोचिप्स कुछ माइक्रोमीटर आकार के कणों को रोकने के लिए मुश्किल है; 3) तरल मोटाई आमतौर पर इरादा मोटाई स्पेसर द्वारा निर्धारित से काफी हद तक अलग है; और 4) स्थानिक संकल्प और दृढ़ता से विपरीत तरल मोटाई और अवलोकन और तरल के तहत वस्तु के परिवर्तन के घनत्व के बीच अंतर पर निर्भर करते हैं। वर्तमान में, पर्याप्त तरीकों नैनोमीटर स्थानिक संकल्प के साथ तरल में वस्तुओं के माइक्रोस्कोपी के लिए मौजूद हैं। अनाकार बर्फ में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, एक शक्तिशाली तकनीक है 29लेकिन इसमें शामिल प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं नाजुक होते हैं, न कि सभी प्रयोगों बर्फ में नमूने की तैयारी की अनुमति है, और समय हल प्रयोगों असंभव है। एक्स-रे माइक्रोस्कोपी 30, 31, सिद्धांत रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, लेकिन यह एक सीमित स्थानिक संकल्प किया है और प्रयोगशालाओं में व्यापक रूप से उपलब्ध नहीं है। तरल में परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी स्थापित किया गया है, लेकिन एक सतह तकनीक केवल 32, 33, 34, 35 है। लाइट माइक्रोस्कोपी पर्याप्त स्थानिक संकल्प प्रदर्शन नहीं करता है। वर्तमान में, तरल में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी तरल में nanoscale वस्तुओं और प्रक्रियाओं के प्रत्यक्ष माइक्रोस्कोपी के लिए सबसे शक्तिशाली तकनीक लगती है। तरल चरण मंदिर और स्टेम अभी तक दिनचर्या विश्लेषणात्मक तकनीकों नहीं हैं, लेकिन अभी भी विकसित कर रहे हैं। मानकों की संख्या को ध्यान में रखना काफी है, और यह ofte हैn मुश्किल प्रयोगात्मक परिणामों को पुन: पेश करने के लिए। इसके अलावा, मात्रात्मक डेटा प्राप्त करने के लिए, क्योंकि जांच के तहत प्रभाव इलेक्ट्रॉन बीम का एक परिणाम के रूप में होने वाली प्रक्रियाओं के साथ intertwined रहे हैं मुश्किल है। यहां वर्णित प्रोटोकॉल प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल का मानकीकरण करने के लिए, जिससे प्रयोग के सभी प्रासंगिक आधार पहलुओं के लिए लेखांकन करना है। हम जानते हैं कि इस प्रोटोकॉल के इस उभरते क्षेत्र में प्रयोगात्मक कार्य के बेहतर reproducibility को बढ़ावा मिलेगा उम्मीद है।

परंपरागत स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (स्टेम) के विश्लेषण के लिए उचित नमूनों, विशेष रूप से सूखी और ठोस एक उच्च वैक्यूम में प्लेसमेंट के लिए उपयुक्त नमूनों की सीमा तक सीमित है। हालांकि, कई वैज्ञानिक और तकनीकी सवाल nanoscale सामग्री और तरल वातावरण में प्रक्रियाओं चिंता का विषय। नमूने पूरी तरह से तरल में एम्बेडेड अब एक अवधारणा है कि एक microfluidic चैम्बर संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (मंदिर) और स्टेम 1 के लिए नमूना धारक में इकट्ठे शामिल है का उपयोग कर स्टेम के साथ अध्ययन किया जा सकता है। इस नव विकसित तकनीक में तेजी से लोकप्रिय हो गया है, क्योंकि यह विभिन्न अनुसंधान विषयों की महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं, विकास, विघटन, और नैनोकणों 2, 3, 4, 5 के एकत्रीकरण प्रक्रियाओं, 6 सहित में नए अंतर्दृष्टि प्रदान करता है। इतना ही नहीं धातुओं, लेकिन यह भी biominerals 7 और जैविक प्रणालियों 8, 9, 10, 11 का अध्ययन किया जा सकता है। नमूना लदान और तरल चरण स्टेम के लिए छवि अधिग्रहण सूखी नमूने के स्टेम लिए की तुलना में अलग है और एक प्रोटोकॉल है कि समर्पित प्रशिक्षण की आवश्यकता को शामिल करना। Microfluidic प्रणाली दो सिलिकॉन माइक्रोचिप्स सिलिकॉन नाइट्राइड (पाप) झिल्ली खिड़कियों ऊर्जा 12 की 200 कीव में इलेक्ट्रॉन बीम के लिए पारदर्शी समर्थन के होते हैं (चित्रा 1 ए देखें)। आयामों की और इन माइक्रोचिप्स के निपटने के विवरण कहीं और पाया जा सकता है 12, 13। नमूना आमतौर पर nanoscale वस्तुओं में शामिल है। इस पत्र में हम सोने के नैनोकणों (AuNPs) मनाया। AuNPs शीर्ष खिड़की (एक नीचे यात्रा इलेक्ट्रॉन बीम के संबंध में) में स्थिर कर रहे हैं या liqu में तैरने लगते हैंआईडी। स्टेम में नेनो स्थानिक संकल्प AuNPs खत्म इलेक्ट्रॉन बीम स्कैनिंग और कुंडलाकार अंधेरे क्षेत्र (एडीएफ) डिटेक्टर 9 का उपयोग कर प्रेषित बिखर इलेक्ट्रॉनों को इकट्ठा करके प्राप्त की है। दो माइक्रोचिप्स तरल प्रवाह मंदिर धारक 1 (धारक दोनों स्टेम के लिए चल रही है और मंदिर लेकिन मंदिर धारक के रूप में जाना जाता है) की नोक में एक छोटा सा स्लॉट में रखा जाता है। माइक्रोचिप्स में से एक तो यह है कि एक तरल डिब्बे माइक्रोचिप्स के बीच बनाई है एक स्पेसर शामिल हैं। दो माइक्रोचिप्स के दोनों किनारों पर ओ-रिंग तरल डिब्बे 13 (देखें चित्रा 1 बी) के निर्वात सील प्रदान करते हैं। इस लेख का उद्देश्य इतना है कि इच्छुक उपयोगकर्ताओं इस उभरते नई तकनीक को आसानी से प्रवेश मिल सकता है नमूना लदान और डाटा अधिग्रहण के बुनियादी कदम का प्रदर्शन है। एक विशेष कंपनी से एक प्रणाली उपलब्ध प्रयोग किया जाता है, लेकिन प्रोटोकॉल भी अन्य कंपनियों के सिस्टम के लिए मान्य है। तकनीक हैपारंपरिक मंदिर और स्टेम, और व्यावहारिक पहलुओं की संख्या की तुलना में अधिक जटिल है जब एक तरल धारक प्रणाली 13 के साथ काम करने पर विचार किया जाना चाहिए। सभी का सबसे महत्वपूर्ण यह सुनिश्चित करें कि तरल डिब्बे सही ढंग से इकट्ठा किया जाता है, इस प्रकार की एक पतली परत तरल और एक वैक्यूम मुहर प्रदान कर रहा है। इसलिए, यह बेहद जरूरी है सफाई से काम करने के लिए और तैयारी और तरल प्रवाह मंदिर धारक की विधानसभा के दौरान धूल के गठन को रोकने के लिए। विशेष रूप से, हे अंगूठियां और दो सिलिकॉन माइक्रोचिप्स सभी संक्रमण से मुक्त होने की जरूरत है। माइक्रोचिप्स में से एक पर धूल के कणों यहां तक ​​कि छोटे गंभीर रूप से इकट्ठे सेल, जो एक उपयोगी स्थानिक संकल्प की उपलब्धि रोक सकता है की मोटाई में वृद्धि हो सकती है। एक वैक्यूम मुहर जरूरी है ताकि कोई संदूषण या नुकसान प्रयोग के बाद इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में छोड़ दिया जाएगा है। इस प्रोटोकॉल लोडिंग प्रक्रिया और कई आवश्यक परीक्षण का वर्णन है। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के संचालन सीधा है, बूटी यह ठोस नमूनों की माइक्रोस्कोपी की तुलना में कुछ अतिरिक्त कदम की आवश्यकता है। तरल मोटाई में वृद्धि के साथ, और अधिक इलेक्ट्रॉनों अवशोषित और तरल से बिखरे हुए हैं; तरल मोटाई की एक माप आवश्यक है। अंत में, प्रोटोकॉल बताते हैं कि कैसे छवियों लिया जाता है और कैसे गतिशील प्रक्रियाओं का अध्ययन किया जा सकता है। <img alt="आकृति 1" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig1.jpg" /> चित्रा 1: स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (स्टेम) के लिए तरल प्रवाह सेल। (ए) इकट्ठे तरल सेल के योजनाबद्ध चित्रण। सिलिकॉन नाइट्राइड (पाप) झिल्ली खिड़कियों के साथ दो सिलिकॉन माइक्रोचिप्स दो ओ-छल्ले के बीच तैनात हैं। तरल पाप झिल्ली के बीच घिरा है और इस तरह इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में वैक्यूम से अलग है। नमूना पर एक ध्यान केंद्रित इलेक्ट्रॉन बीम स्कैन। इसके विपरीत बिखर इलेक्ट्रॉनों से प्राप्त की है। सोने के नैनोकणों (AuNPs) पाप झिल्ली पर तरल भीतर स्थिर कर रहे हैं लेकिन यह भी में स्थानांतरित कर सकते हैंतरल। (बी) योजनाबद्ध ओर देखने पार O- अंगूठी के साथ दो माइक्रोचिप्स के ढेर के खंड। <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig1large.jpg" target="_blank">यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="800">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:408px;">Binocular light microscope</td>
			<td style="width:141px;">Leica</td>
			<td style="width:163px;">M60 CMO</td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Scanning transmission electron mircoscope with spherical aberration corrector</td>
			<td>JEOL</td>
			<td>ARM200F</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Liquid flow TEM specimen holder</td>
			<td>DENS Solutions</td>
			<td>Ocean</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Microfluidic syringe pump</td>
			<td>Harvard Scientific</td>
			<td>PicoPlus</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Plasma cleaner</td>
			<td>Gatan</td>
			<td>Solarus950</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Chemicals</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acetone, Rotisolv&#160; Plus for HPLC</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>7328.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Water, chromasolv Plus for HPLC</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>34877-2.5L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ethanol, Rotisolv HPLC grade</td>
			<td>Carl Roth</td>
			<td>P076.2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Gold colloid citrate stabilized, diameter 30 nm</td>
			<td>British-Biocell</td>
			<td>EM.GC20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Materials</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Base silicon microchips with silicon nitride membranes of 50 nm thickness and dimensions of 20 &#181;m x 0.40 mm</td>
			<td>DENS Solutions</td>
			<td>for Ocean system</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Spacer silicon microchips with silicon nitride membranes of 50 nm thickness, dimensions of 20 &#181;m x 0.40 mm, and spacer thickness of 200 nm</td>
			<td>DENS Solutions</td>
			<td>for Ocean system</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;"></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Microfluidic peek tubing</td>
			<td>Upchurch Scientific</td>
			<td>1570</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Plastic Replaceable tips Tweezers</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:408px;">(Anti-Magnetic Anti-Acid Stainless Steel body with ESD PVDF (SV) tips)</td>
			<td>ideal-tek</td>
			<td>2ASVR.SA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Teflon coated bent steel tweezers (EMS SA with &#34;PTFE&#34; Coating)</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>78322-7Te</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Teflon coated broad beak steel tweezers (EMS 2A &#34;PTFE&#34; Coating)</td>
			<td>Electron Microscopy Sciences</td>
			<td>78322-2ATe</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hamilton syringe, 1 mL, gastight (Model 1001 TLLX SYR)</td>
			<td>Hamilton</td>
			<td>81323</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Clean room tissue Sontara Micropure AP (224x224mm)</td>
			<td>DuPont</td>
			<td>Sontara MicroPure</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

studying dynamic processes of nano-sized objects in liquid using scanning transmission electron microscopy

पूरी तरह से तरल में एम्बेडेड नमूने एक microfluidic चैम्बर संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (मंदिर) और स्टेम के लिए नमूना धारक में इकट्ठे का उपयोग कर स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (स्टेम) के साथ एक nanoscale स्थानिक संकल्प में अध्ययन किया जा सकता है। microfluidic प्रणाली दो सिलिकॉन माइक्रोचिप्स पतली सिलिकॉन नाइट्राइड (पाप) झिल्ली खिड़कियों के समर्थन के होते हैं। यह लेख नमूना लदान और डाटा अधिग्रहण के बुनियादी कदम का वर्णन है। सभी का सबसे महत्वपूर्ण यह सुनिश्चित करें कि तरल डिब्बे सही ढंग से इकट्ठा किया जाता है, इस प्रकार की एक पतली परत तरल और एक वैक्यूम मुहर प्रदान कर रहा है। इस प्रोटोकॉल भी आदेश सही विधानसभा सुनिश्चित करने के लिए नमूना लदान के दौरान प्रदर्शन करने के लिए आवश्यक परीक्षणों के एक नंबर शामिल हैं। एक बार नमूना इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में भरी हुई है, तरल मोटाई मापा जा करने की जरूरत है। गलत विधानसभा में एक भी मोटी तरल में हो सकता है, जबकि एक भी पतली तरल जैसे कि जब एक बुलबुला का गठन किया है के रूप में तरल के अभाव का संकेत हो सकता। अंत में, प्रोटोकॉलबताते हैं कि कैसे छवियों लिया जाता है और कैसे गतिशील प्रक्रियाओं का अध्ययन किया जा सकता है। AuNPs युक्त एक नमूना दोनों शुद्ध पानी में और खारा में imaged है।

तरल प्रवाह मंदिर धारक तरल में AuNPs के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। AuNPs स्थिरतापूर्वक शुद्ध पानी में पाप झिल्ली पर स्थिर थे और तरल चरण स्टेम (चित्रा 6) का उपयोग nanoscale संकल्प के साथ imaged थे। उत्कृष्ट विपरीत जोरदार बिखरने सोने पर प्राप्त हुई थी। एक सूखी परीक्षण के नमूने लिए मापा भास्वर स्क्रीन पर वर्तमान घनत्व, 20 पीए / सेमी ² था, जबकि यह तरल प्रवाह मंदिर डाला धारक के साथ 8 पीए / सेमी ² की राशि। 1 समीकरण, टी पानी = 2.4 ± 0.5 माइक्रोन, क्या 200 एनएम का स्पेसर मोटाई के आधार पर उम्मीद थी की तुलना में ज्यादा बड़ा का उपयोग करना। फिर भी, मोटाई नैनोमीटर स्थानिक संकल्प के साथ AuNPs की इमेजिंग के लिए बहुत बड़ी नहीं है। तरल मोटाई कारण माइक्रोचिप्स के पाप झिल्ली, गैर उदासी का उभड़ा, और मलबे माइक्रोचिप्स पर रहने वाले को 200 एनएम स्पेसर द्वारा निर्धारित से अधिक गहरा था। 16 के दौरान उनके आकार को बनाए रखने हालांकि प्रतिक्रियाशील radiolysis उत्पादों (ई - AQ, एच •, एच +, ओह •) के साथ इलेक्ट्रॉन बीम की बातचीत से होने वाले पानी एकल परमाणुओं सोना oxidize सकता है, AuNPs 15 के आकार का एक परिवर्तन के लिए अग्रणी। हालांकि, जब तरल प्रवाह प्रणाली एक दूसरे प्रयोग में क्लोराइड आयनों को पेश करने के लिए इस्तेमाल किया गया था, AuNPs की स्थिरता को बदल दिया है। क्लोराइड आयनों tetrachloroaureat के रूप में ऑक्सीकरण सोना परमाणुओं को स्थिर करने में सक्षम हैं, AuCl 4 -। चित्रा 7 से पता चलता है कि AuNPs धीरे धीरे एक स्टेम इमेजिंग समय चूक श्रृंखला के दौरान भंग, परिणाम के लिए इसी तरह पहले 16 की सूचना दी। खेतों में इलेक्ट्रॉन खुराक दर के लिए, यह ~ ले ली 300 S 30 एनएम आकार AuNPs भंग करने के लिए। wate में AuNPs के आंदोलनों<html> आर एक तिहाई प्रयोग (8 चित्रा) में अध्ययन किया गया। प्रयोग करने से पहले, तरल प्रवाह मंदिर धारक नमक के किसी भी अंश हटाने के लिए आदेश में साफ किया गया था। पहला प्रयोग से भिन्न, एक वैकल्पिक नमूना तैयार करने दृष्टिकोण पाप झिल्ली से 14 AuNPs की एक कमजोर लगाव प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया गया था। इस प्रयोग में, AuNP समाधान दे समाधान बाहर सूखी बिना सिलिकॉन माइक्रोचिप पर रखा गया है और तरल प्रवाह मंदिर धारक में इकट्ठा किया गया था। इस तरह, AuNPs आसानी से पाप झिल्ली से इमेजिंग पर इस्तेमाल किया खुराक दर पर अलग। AuNPs से कुछ थोक समाधान में देखने के क्षेत्र से दूर चले गए, जबकि शेष AuNPs देखने के क्षेत्र के भीतर बने पाप खिड़की के बहुत पास है। इन AuNPs के आंदोलनों मनाया गया, और अंततः वे agglomerated। थोड़ी देर के बाद, इन agglomerates भी पाप झिल्ली से अलग और देखने के क्षेत्र से बाहर है और समाधान में चले गए। ntent &quot;fo: रख-together.within-पेज =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="चित्रा 6" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig6.jpg" /> चित्रा 6: एक शुद्ध जल परत के शीर्ष पर AuNPs 30 व्यास में एनएम की स्कैनिंग संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (स्टेम) सूक्ष्मग्राफ। दिखाया छवि मूल छवि के एक चयनित क्षेत्र है। छवि का आकार 1024 x 1024 पिक्सल था, पिक्सेल समय ध्यान केन्द्रित 19 μs था, पिक्सेल आकार 0.73 एनएम था, और बढ़ाई 400,000X था। इलेक्ट्रॉन खुराक इस प्रकार 7.1 x 10 4 ई था - / nm²। वर्तमान घनत्व भास्वर स्क्रीन पर मापा जाता है, 8 पीए / 2 सेमी था, इसलिए तरल मोटाई 2.4 माइक्रोन के लिए राशि की गणना की गई। <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig6large.jpg" target="_blank">यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।</a> <img alt="चित्रा 7" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig7.jpg" /> चित्रा 7: समय चूक सीरीजखारा में AuNPs के स्टेम micrographs की। (ई) छवियाँ 30 एस अंतराल पर स्टेम छवियों के समय चूक श्रृंखला से निकाली गई। AuNPs धीरे-धीरे क्लोराइड आयनों की उपस्थिति का एक परिणाम के रूप में तरल में भंग। पिक्सेल समय ध्यान केन्द्रित 2 μs, समय चूक श्रृंखला के फ्रेम समय था 1.75 रों था, पिक्सेल आकार 0.44 एनएम था, और बढ़ाई 500,000X था। छवि प्रति इलेक्ट्रॉन खुराक 1.2 x 10 4 ई था - / nm²। तरल मोटाई 2.4 माइक्रोन था। <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig7large.jpg" target="_blank">यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।</a> <img alt="आंकड़ा 8" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig8.jpg" /> 8 चित्रा: शुद्ध जल में चल रहा है AuNPs की सूक्ष्मछवि स्टेम। (ए) AuNPs, जिनमें से कई तीर के साथ चुना जाता से कोई पाप झिल्ली। (बी) गति पटरियोंचुने गए AuNPs (ए देखें)। कुछ AuNPs इमेजिंग के समय के दौरान देखने के क्षेत्र से दूर ले जाएँ। शेष AuNPs पाप झिल्ली के साथ laterally के लिए कदम और agglomerating शुरू करते हैं। एक महत्वपूर्ण क्लस्टर आकार तक पहुँचने पर, वे झिल्ली से प्रेषण और view.The पिक्सेल समय ध्यान केन्द्रित के क्षेत्र से दूर स्थानांतरित किया गया था 1 μs, फ्रेम समय था 0.52 एस, पिक्सेल आकार 1.8 एनएम था, और बढ़ाई 120,000X था। छवि प्रति इलेक्ट्रॉन खुराक 3.5 एक्स 10 2 ई था - / nm² और तरल मोटाई 2.4 माइक्रोन था। <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig8large.jpg" target="_blank">यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।</a>

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Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

इस प्रोटोकॉल, पानी में AuNPs के संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी स्कैनिंग के रूप में nanoscale गतिशील प्रक्रियाओं की निगरानी के लिए इस्तेमाल के लिए एक तरल प्रवाह नमूना धारक के संचालन का वर्णन है।

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