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
Description: Watch this Scientific Journal Video about Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy at JoVE.com

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., 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. 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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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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. 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The authors have nothing to disclose.

O protocolo descrito permite haste do AuNPs em um líquido, incluindo a observação de processos dinâmicos. A montagem do suporte é uma técnica fácil de aprender. No entanto, vários aspectos devem ser considerados quando se trabalha com o titular TEM fluxo do líquido. Por exemplo, as arestas quebradas do microchip Si ou partículas grandes de os anéis de vedação pode resultar em fuga de líquido da célula. Por outro lado, as partículas grandes (&gt; 200 nm, por exemplo, pó ou Si detritos) na membrana SiN pode resultar num aumento da espessura da célula de líquido, que conduz a um baixo contraste de imagem ou a uma baixa resolução espacial e pode até causar janelas pecado a quebrar. Importante, resíduos de sal ou outros produtos químicos podem influenciar o resultado dos experimentos de uma forma indesejada. Portanto, é crucial que as diferentes etapas de preparação das amostras e montagem titular são realizadas com cuidado e em um ambiente limpo e livre de poeira. A espessura da ce líquidoLL determina a resolução possível, assim como o contraste de imagens obtidas 17. Esta espessura pode ser ajustada por intermédio de separadores localizados em um dos dois microprocessadores de Si. Dependendo das dimensões da amostra, as diferentes espessuras da célula líquido pode ser realizado. Para o estudo de AuNPs, é possível utilizar pequenas espaçadores (200-500 nm), enquanto que as células eucarióticas inteiros precisa espaçadores maiores de até 5 um. A espessura da célula de líquido é ainda influenciada pelo abaulamento das janelas de membrana SiN resultantes da diferença de pressão entre a célula e o líquido de vácuo envolvente. Este efeito torna-se mais pronunciada com janelas de membrana SiN maiores. Assim, de modo a minimizar a espessura da célula de líquido, é recomendado o uso de janelas de membrana SiN pequenas. No caso, é difícil encontrar uma sobreposição entre duas pequenas janelas, eles podem ser montados numa configuração cruzada utilizando um microchip de base diferente. configurações alternativas largEly evitar abaulamento e consistem de um microchip 18 ou membrana monolíticas janelas sustentados por pilares 19, mas essas desvantagens exposição sobre o carregamento da amostra. Um dos aspectos mais difíceis da tecnologia atual é a falta de um controle preciso sobre a espessura líquida. Muitas vezes, o líquido é muito mais espessa do que o esperado a partir das dimensões espaçadores utilizados, como foi mostrado aqui. Vários grupos utilizaram câmaras fechadas líquidos 4, 20, 21, 22; estes sistemas têm algumas vantagens em relação à resolução espacial, como a espessura do líquido pode ser reduzida através da indução de uma bolha no líquido. Em alternativa, as janelas SiN pode ser forçado a entrar em colapso, o que leva a uma camada mais fina de líquido. Em terceiro lugar, o gabinete de outras janelas mais finas existe (por exemplo, o grafeno) 23, também resultando em líquidos muito mais finodo que é possível com o sistema descrito neste protocolo. No entanto, é impossível para o fluxo de líquido em tais sistemas. Como para qualquer técnica de microscopia de alta resolução, deve ser considerado um número de aspectos experimentais. O aspecto mais importante, é a interacção do feixe de electrões com o líquido ou a amostra. Além de danos de radiação, o que limita a resolução espacial possível para muitas amostras sólidas 24, as amostras líquidas também são influenciadas pelos electrões gerados produtos de feixe 15, 25 de radiólise. Uma vez que estes produtos podem influenciar a experiência, a interpretação dos dados cuidadosas e design experimental são fundamentais 26. As configurações do microscópio deve ser escolhido de acordo com os objectivos de um estudo particular. STEM ADF é mais poderoso para as nanopartículas de imagem de alto número atômico (Z) em maiores espessuras da célula líquido, while TEM dá um melhor contraste de materiais de baixo-Z e é tipicamente mais rápido, mas requer mais finas camadas líquidas 3. Em vez de usar o detector ADF, o (BF) detector Campo brilhante é por vezes utilizado para a imagem da célula líquido, desde BF STEM é vantajoso para imagiologia materiais de baixo Z em camadas espessas 27. Com o aumento da espessura da célula de líquido, é necessário mais atual. No entanto, isto também aumenta a concentração de produtos de radiólise e aumenta os danos da radiação. Deve também ser notado que uma inversão de contraste é observado no detector de ADF para líquidos muito grossas (&gt; 10 uM para água). As condições foram alteradas líquidos entre as nossas experiências, removendo o suporte do microscópio e troca tanto a amostra e o líquido. Para além da alteração da concentração de sal, é facilmente possível mudar as outras propriedades do líquido que flui através de diferentes líquidos (por exemplo, um podeusar soluções tampão, a fim de definir um pH específico ou 16 podem introduzir soluções orgânicas ou outros aditivos). É também possível mudar o líquido enquanto que o suporte é ainda inserido no microscópio de líquidos fluindo através do sistema de microfluidos. No entanto, neste caso, não se sabe em que ponto de tempo o líquido para as mudanças de amostra. É também digno de nota que os microchips de apoio eléctrodos estão disponíveis, assim experiências electroquímicas nanoescala pode ser levada a cabo 28. Os objectos de estudo não estão limitados a AuNPs em água, mas uma grande variedade de amostras pode ser estudada usando o protocolo descrito acima, incluindo sílica, óxido de titânio, e polímeros. Se os movimentos dos objectos são demasiado rápido para capturar uma imagem em dentro da aquisição, a viscosidade pode ser reduzida por uma ordem de magnitude, utilizando uma mistura de 50% de glicerol e 50% de água. A partir dos pontos acima mencionados,um número de vantagens, possibilidades, e também desvantagens tornam-se aparentes. Quando se trabalha com a haste de fase líquida, as suas desvantagens mais importantes a considerar são os seguintes: 1) qualquer experiência é influenciada pela interacção dinâmica do feixe de electrões com toda a amostra (o objecto sob observação, o líquido, e as membranas SIN); 2) o tratamento de amostras é tedioso, e muitas vezes é difícil de conseguir uma camada fina de líquido, porque a amostra ou as micropastilhas contêm algumas partículas de tamanho micrométrico; 3) a espessura do líquido normalmente difere grandemente da espessura destina definido pelo espaçador; e 4) a resolução espacial e contraste depende fortemente da espessura do líquido e a diferença entre a densidade de mudança do objecto sob observação e o líquido. Atualmente, existem amplas métodos para a microscopia de objetos em líquido com resolução espacial nanométrica. Microscopia eletrônica em gelo amorfo é uma técnica poderosa 29,mas os procedimentos experimentais envolvidos são delicadas, nem todos os experimentos permitem a preparação da amostra em gelo, e as experiências resolvidas no tempo são impossíveis. Microscopia de raios X 30, 31 pode, em princípio, ser utilizados, mas tem uma resolução espacial limitada e não estão amplamente disponíveis em laboratórios. Microscopia de força atômica em líquido foi estabelecida, mas é uma técnica de superfície de apenas 32, 33, 34, 35. A microscopia de luz não exibem resolução espacial suficiente. No presente, a microscopia de electrões no estado líquido parece ser a técnica mais poderosa para microscopia directa de objectos em nano-escala e os processos em líquido. TEM-fase líquida e STEM ainda não são técnicas de análise de rotina, mas ainda estão em desenvolvimento. O número de parâmetros a ter em conta é considerável, e é ofteN difícil de reproduzir os resultados experimentais. Além disso, os dados quantitativos é difícil de obter, porque os efeitos sob investigação estão interligados com os processos que ocorrem como um resultado do feixe de electrões. O protocolo aqui descrito destina-se a padronizar o protocolo experimental, representando, assim, para todos os aspectos de bases relevantes do experimento. Esperamos que este protocolo vai levar a melhor reprodutibilidade do trabalho experimental neste campo emergente.

Convencional Digitalização Microscopia Electrónica de Transmissão (STEM) é limitada pela gama das amostras adequadas para análise, especificamente as amostras secas e sólidas adequadas para a colocação em alto vácuo. No entanto, muitas questões científicas e tecnológicas preocupar materiais e processos em meio líquido em nanoescala. Amostras totalmente incorporado no líquido pode agora ser estudado com STEM usando um conceito que envolve uma câmara microfluídicos montados no suporte do espécime para a Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e STEM 1. Esta técnica recém-desenvolvida tornou-se cada vez mais popular, já que oferece uma nova visão sobre os processos importantes de vários temas de investigação, incluindo o crescimento, a dissolução, e os processos de agregação de nanopartículas 2, 3, 4, 5, 6. Não apenas metais, mas também biominerals 7 e os sistemas biológicos podem ser estudados 8, 9, 10, 11. O carregamento de amostras e aquisição de imagem para STEM em fase líquida é diferente do que para STEM de amostras secas e envolvem um protocolo que requer treinamento dedicado. O sistema de microfluidos consiste de dois chips de silício de suporte de nitreto de silício janelas (SIN) membrana transparente para o feixe de electrões a 200 keV de energia 12 (ver figura 1A). Os detalhes das dimensões e da manipulação desses microchips podem ser encontrados em outros lugares 12, 13. A amostra normalmente contém objectos em nano-escala. Neste trabalho observamos nanopartículas de ouro (AuNPs). Os AuNPs são imobilizadas na janela superior (em relação a um feixe de electrões para baixo-viajando) ou flutuar no Liquidentidade. Resolução espacial em nanoescala em STEM é obtida fazendo a varredura do feixe de elétrons ao longo dos AuNPs e coleta de elétrons espalhados transmitidos usando o detector anular escuro Field (ADF) 9. Os dois microchips são colocados numa pequena ranhura na ponta do suporte TEM fluxo do líquido 1 (o titular opera tanto para caule e MET mas é referido como o suporte do MET). Uma das micropastilhas contém um espaçador de modo a que um compartimento de líquido é formada entre os microchips. Anéis de vedação em ambos os lados dos dois microchips proporcionam uma vedação de vácuo do líquido do compartimento 13 (ver Figura 1B). O objetivo deste artigo é demonstrar as etapas básicas de carregamento de amostras e aquisição de dados para que os usuários interessados ​​podem encontrar fácil acesso a esta nova técnica emergente. Um sistema disponível a partir de uma companhia específica é utilizado, mas o protocolo é também válido para os sistemas de outras empresas. A técnica émais complexo do que MET convencional e a haste, e um certo número de aspectos práticos deve ser considerado quando se trabalha com um sistema de recipientes de líquido 13. O mais importante de tudo é o de assegurar que o compartimento de líquido é correctamente montado, proporcionando assim uma camada de líquido fino e um selo de vácuo. Portanto, é muito importante para o trabalho de forma limpa e para evitar a formação de pó durante a preparação e montagem do suporte TEM fluxo do líquido. Em particular, os O-rings e os dois microchips de silício precisam ser isenta de qualquer contaminação. Mesmo as pequenas partículas de pó sobre uma das micropastilhas pode aumentar fortemente a espessura da célula montada, o que pode impedir a consecução de uma resolução espacial útil. Um selo de vácuo é importante para que haja contaminação ou danos será deixado no microscópio electrónico após a experiência. Este protocolo descreve o procedimento de carregamento e vários testes necessários. A operação do microscópio eletrônico é simples, but ele requer alguns passos extras em comparação com a microscopia de amostras sólidas. Com o aumento da espessura líquidos, mais elétrons são absorvidos e espalhados pelo líquido; uma medida da espessura do líquido é essencial. Finalmente, o protocolo explica como as imagens são tiradas e como processos dinâmico pode ser estudada. <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig1.jpg" /> Figura 1: celular fluxo líquido para digitalização Microscopia Eletrônica de Transmissão (STEM). (A) Representação esquemática da célula de líquido montado. Dois microchips de silício com janelas de membrana de nitreto de silício (SIN) são posicionadas entre dois anéis de vedação. O líquido é colocado entre a membrana SiN e é assim separada do vácuo no microscópio eletrônico. Uma campanha de exames de feixe de elétrons sobre a amostra. Contraste é obtido a partir de electrões dispersos. As nanopartículas de ouro (AuNPs) são imobilizadas no interior do líquido na membrana de SiN, mas também se pode mover nalíquido. (B) seção transversal esquemática vista lateral da pilha de dois microchips com o-rings. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</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

Amostras totalmente incorporado no líquido pode ser estudado em uma resolução espacial em nanoescala com Digitalização em Microscopia Eletrônica de Transmissão (STEM), utilizando uma câmara microfluídicos montados no suporte do espécime para a Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e STEM. O sistema microfluídico é composto por dois microchips de silício de apoio janelas de membrana fina de nitreto de silício (SiN). Este artigo descreve os passos básicos de carregamento de amostras e aquisição de dados. O mais importante de tudo é o de assegurar que o compartimento de líquido é correctamente montado, proporcionando assim uma camada de líquido fino e um selo de vácuo. Este protocolo também inclui uma série de testes necessários para realizar durante o carregamento da amostra, a fim de garantir a montagem correta. Uma vez que a amostra é colocado no microscópio eletrônico, a espessura líquido precisa ser medido. A montagem incorrecta pode resultar em um líquido demasiado espesso, enquanto um líquido muito fina pode indicar a ausência de líquido, tal como quando uma bolha é formada. Finalmente, o protocoloexplica como as imagens são tomadas e como os processos de dinâmica pode ser estudada. Uma amostra contendo ambas AuNPs é fotografada em água pura e em solução salina.

O titular TEM fluxo líquido foi usado para estudar o comportamento de AuNPs em líquido. AuNPs foram imobilizados de forma estável na membrana pecado em água pura e foram fotografadas com a resolução nanoescala usando STEM em fase líquida (Figura 6). Excelente contraste foi obtido sobre o ouro fortemente de dispersão. A densidade de corrente na tela de fósforo medida para uma amostra seca foi de 20 pA / cm², enquanto se elevava a 8 pA / cm² com o titular TEM fluxo do líquido inserido. Utilizando a Equação 1, t = água de 2,4 ± 0,5 um, muito maior do que o que se esperava com base na espessura do espaçador de 200 nm. No entanto, a espessura não é demasiado grande para a imagem dos AuNPs com resolução espacial nanométrica. A espessura líquido era mais espessa do que a 200 nm, definido pelo separador devido ao abaulamento da SiN membranas, não-planicidade das micropastilhas, e detritos que residem no microchip. 16, embora os produtos da radiólise reactivos (e - aq, H •, H +, OH •) proveniente da interacção do feixe de electrões com água pode oxidar individuais átomos de ouro, levando a uma mudança da forma da AuNPs 15. No entanto, quando o sistema de escoamento do líquido foi usado para introduzir iões cloreto numa segunda experiência, a estabilidade dos AuNPs alterado. Os iões de cloro são capazes de estabilizar átomos de ouro oxidados sob a forma de tetrachloroaureat, AuCl 4 -. A Figura 7 mostra que as AuNPs lentamente dissolvidos durante uma série de lapso de tempo de imagem STEM, semelhante aos resultados relatados anteriormente 16. Para a taxa de dose de elétrons usado, levou ~ 300 s para dissolver os 30 AuNPs tamanho nm-. Os movimentos de AuNPs em wate<html> R foram estudados numa terceira experiência (Figura 8). Antes do experimento, o suporte TEM fluxo do líquido foi limpa de modo a remover quaisquer vestígios de sal. Que difere do primeiro experimento, uma abordagem alternativa a preparação da amostra foi utilizado para alcançar uma fixação mais fraca das AuNPs para a membrana 14 SiN. Nesta experiência, a solução foi colocada AUNP na micropastilha de silício e montada no suporte TEM fluxo do líquido sem deixar que a solução seque. Desta forma, os AuNPs facilmente separado da membrana pecado sobre imagiologia à taxa de dose utilizada. Alguns dos AuNPs afastou-se do campo de visão para as soluções a granel, enquanto os AuNPs restantes mantiveram-se dentro do campo de visão em estreita proximidade com a janela do pecado. Foram observados movimentos destes AuNPs, e eventualmente eles aglomeradas. Depois de um tempo, esses aglomerados também separado da membrana SiN e mudou-se para fora do campo de visão e na solução. ntent &quot;fo: manter-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig6.jpg" /> Figura 6: A digitalização Microscopia Eletrônica de Transmissão (STEM) Micrografia da AuNPs 30 nm de diâmetro no topo de uma camada de água pura. A imagem mostrada é uma área selecionada da imagem original. O tamanho da imagem foi de 1.024 x 1.024 pixels, o tempo de permanência do pixel foi de 19 mS, o tamanho do pixel foi de 0,73 nm e, a ampliação foi 400,000X. A dose de electrões se assim 7,1 x 10 4-E - / nm². A densidade de corrente medida na tela de fósforo foi de 8 pA / cm 2, de modo que a espessura do líquido foi calculada a ascender a 2,4 uM. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig6large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 7" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig7.jpg" /> Figura 7: Série Time-lapsede micrografias caule de AuNPs em Saline. (AD) Imagens extraído da série time-lapse de imagens STEM no s intervalos de 30. Os AuNPs gradualmente se dissolvem em líquidos, como uma consequência da presença de iões cloreto. O tempo de permanência do pixel foi de 2 mS, o tempo fotograma da série lapso de tempo foi de 1,75 s, o tamanho do pixel foi de 0,44 nm e, a ampliação foi 500,000 ciclos. A dose de elétrons por imagem foi de 1,2 x 10 4 e - / nm². A espessura de líquido foi de 2,4 uM. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig7large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 8" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig8.jpg" /> Figura 8: STEM Micrografia da AuNPs em movimento na água pura. (A) da membrana pecado com AuNPs, dos quais vários são selecionados com setas. (B) faixas de movimentodos AuNPs selecionados (ver A). Alguns AuNPs afastar-se do campo de visão durante o tempo de imagiologia. Os AuNPs restantes mover-se lateralmente ao longo da membrana pecado e começar a aglomerar. Ao atingir um tamanho crítico aglomerado, que é entregue a partir da membrana e afastar-se do campo de pixel de view.The tempo de permanência foi de 1 mS, o tempo de estrutura foi de 0,52 s, o tamanho do pixel foi de 1,8 nM, e a ampliação foi 120,000X. A dose de elétrons por imagem foi de 3,5 x 10 2 e - / nm² ea espessura líquida foi de 2,4 mm. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig8large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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

Este protocolo descreve o funcionamento de um suporte de amostra de fluxo de líquido para microscopia electrónica de varrimento de transmissão de AuNPs em água, tal como utilizado para a observação de processos dinâmicos em nano-escala.

Estudar processos dinâmicos de Nano porte Objects no líquido utilizando a Transmissão Microscopia Eletrônica de Varredura

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Revealing Dynamic Processes of Materials in Liquids Using Liquid Cell Transmission Electron Microscopy

Revelando processos dinâmicos de Materiais em Líquidos Usando líquido celular Microscopia Eletrônica de Transmissão

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted ...

Engenharia

Scanning-probe Single-electron Capacitance Spectroscopy

-Sonda de varredura único elétron Espectroscopia de capacitância

The integration of low-temperature scanning-probe techniques and single-electron capacitance spectroscopy represents a powerful tool to study the ...

Dynamic Pore-scale Reservoir-condition Imaging of Reaction in Carbonates Using Synchrotron Fast Tomography

Pore ​​escala dinâmica Reservatório-condição de imagem de Reacção em Carbonatos Usando Síncrotron Tomografia rápido

Underground storage permanence is a major concern for carbon capture and storage. Pumping CO2 into carbonate reservoirs has the potential to dissolve ...

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