Name: probing the structure and dynamics of interfacial water with scanning tunneling microscopy and spectroscopy
Uploaded: 2018-05-27T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Probing the Structure and Dynamics of Interfacial Water with Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy at JoVE.com

Detta arbete finansieras av den nationella tangenten R & D Program under Grant No. 2016YFA0300901 2016YFA0300903 och 2017YFA0205003, den nationella naturvetenskap Foundation i Kina under Grant nr 11634001, 11290162/A040106. Yj erkänner stöd av National Science Fund för framstående unga forskare och Cheung Kong ung Scholar Program. J. G. erkänner stöd från National postdoktorala Program för innovativa talanger.

Obs: Experimenten utförs på vattenmolekyler adsorberat på Au-stödda NaCl(001) filmen (figur 1en) på 5 K med en ultrahög-vakuum (UHV) kryogen STM utrustad med Nanonis elektronisk styrenhet.
1. tillverkning av Experimental prov
<ol><li>
Ren den Au(111) enda kristallen
	<ol>
<li>Pump gas linjen till pressa av ~ 10-7 mbar och sedan spola gasledningen med Ar gas. Sticka genom pumpen/spola cykeln för tre gånger. ...

<ol>
	<li>Thiel, P. A., Madey, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+interaction+of+water+with+solid+surfaces:+Fundamental+aspects.">The interaction of water with solid surfaces: Fundamental aspects.</a> Surf. Sci. Rep. 7 (6-8), 211-385 (1987).</li><li>Henderson, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+interaction+of+water+with+solid+surfaces:+fundamental+aspects+revisited.">The interaction of water with solid surfaces: fundamental aspects revisited.</a> Surf. Sci. Rep. 46 (1-8), 1-308 (2002).</li><li>Hodgson, A., Haq, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+adsorption+and+the+wetting+of+metal+surfaces.">Water adsorption and the wetting of metal surfaces.</a> Surf. Sci. Rep. 64 (9), 381-451 (2009).</li><li>Brougham, D. F., Caciuffo, R., Horsewill, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coordinated+proton+tunnelling+in+a+cyclic+network+of+four+hydrogen+bonds+in+the+solid+state.">Coordinated proton tunnelling in a cyclic network of four hydrogen bonds in the solid state.</a> Nature. 397 (6716), 241-243 (1999).</li><li>Andreani, C., Colognesi, D., Mayers, J., Reiter, G. F., Senesi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+momentum+distribution+of+light+atoms+and+molecules+in+condensed+matter+systems+using+inelastic+neutron+scattering.">Measurement of momentum distribution of light atoms and molecules in condensed matter systems using inelastic neutron scattering.</a> Adv. Phys. 54 (5), 377-469 (2005).</li><li>Shen, Y. R., Ostroverkhov, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sum-frequency+vibrational+spectroscopy+on+water+interfaces:+Polar+orientation+of+water+molecules+at+interfaces.">Sum-frequency vibrational spectroscopy on water interfaces: Polar orientation of water molecules at interfaces.</a> Chem. Rev. 106 (4), 1140-1154 (2006).</li><li>Soper, A. K., Benmore, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+differences+between+heavy+and+light+water.">Quantum differences between heavy and light water.</a> Phys. Rev. Lett. 101 (6), 065502 (2008).</li><li>Kimmel, G. A., 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=Polarization-+and+azimuth-resolved+infrared+spectroscopy+of+water+on+TiO2(110):+Anisotropy+and+the+hydrogen-bonding+network.">Polarization- and azimuth-resolved infrared spectroscopy of water on TiO2(110): Anisotropy and the hydrogen-bonding network.</a> J. Phys. Chem. Lett. 3 (6), 778-784 (2012).</li><li>Eigler, D. M., Schweizer, E. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positioning+single+atoms+with+as+a+scanning+tunneling+microscope.">Positioning single atoms with as a scanning tunneling microscope.</a> Nature. 344 (6266), 524-526 (1990).</li><li>Stroscio, J. A., Eigler, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+and+molecular+manipulation+with+the+scanning+tunneling+microscope.">Atomic and molecular manipulation with the scanning tunneling microscope.</a> Science. 254 (5036), 1319-1326 (1991).</li><li>Stipe, B. C., Rezaei, M. A., Ho, W. <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+vibrational+spectroscopy+and+microscopy.">Single-molecule vibrational spectroscopy and microscopy.</a> Science. 280 (5370), 1732-1735 (1998).</li><li>Ho, W. <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+chemistry.">Single-molecule chemistry.</a> J. Chem. Phys. 117 (24), 11033-11061 (2002).</li><li>Repp, J., Meyer, G., Stojkovic, S. M., Gourdon, A., Joachim, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecules+on+insulating+films:+Scanning-tunneling+microscopy+imaging+of+individual+molecular+orbitals.">Molecules on insulating films: Scanning-tunneling microscopy imaging of individual molecular orbitals.</a> Phys. Rev. Lett. 94 (2), 026803 (2005).</li><li>Weiss, C., Wagner, C., Temirov, R., Tautz, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+imaging+of+intermolecular+bonds+in+scanning+tunneling+microscopy.">Direct imaging of intermolecular bonds in scanning tunneling microscopy.</a> J. Am. Chem. Soc. 132 (34), 11864-11865 (2010).</li><li>Verdaguer, A., Sacha, G. M., Bluhm, H., Salmeron, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+structure+of+water+at+interfaces:+Wetting+at+the+nanometer+scale.">Molecular structure of water at interfaces: Wetting at the nanometer scale.</a> Chem. Rev. 106 (4), 1478-1510 (2006).</li><li>Michaelides, A., Morgenstern, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+nanoclusters+at+hydrophobic+metal+surfaces.">Ice nanoclusters at hydrophobic metal surfaces.</a> Nat. Mater. 6 (8), 597-601 (2007).</li><li>Feibelman, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+first+wetting+layer+on+a+solid.">The first wetting layer on a solid.</a> Phys. Today. 63 (2), 34-39 (2010).</li><li>Carrasco, J., Hodgson, A., Michaelides, 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+molecular+perspective+of+water+at+metal+interfaces.">A molecular perspective of water at metal interfaces.</a> Nat. Mater. 11 (8), 667-674 (2012).</li><li>Kumagai, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+observation+and+control+of+hydrogen-bond+dynamics+using+low-temperature+scanning+tunneling+microscopy.">Direct observation and control of hydrogen-bond dynamics using low-temperature scanning tunneling microscopy.</a> Prog. Surf. Sci. 90 (3), 239-291 (2015).</li><li>Maier, S., Salmeron, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+does+water+wet+a+surface.">How does water wet a surface.</a> Acc. Chem. Res. 48 (10), 2783-2790 (2015).</li><li>JoVE Science Education Database. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.+Essentials+of+Organic+Chemistry.+Degassing+Liquids+with+Freeze-Pump-Thaw+Cycling.">. Essentials of Organic Chemistry. Degassing Liquids with Freeze-Pump-Thaw Cycling.</a> JoVE. , (2017).</li><li>Guo, 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=Real-space+imaging+of+interfacial+water+with+submolecular+resolution.">Real-space imaging of interfacial water with submolecular resolution.</a> Nat. Mater. 13 (2), 184-189 (2014).</li><li>Guo, 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=Nuclear+quantum+effects+of+hydrogen+bonds+probed+by+tip-enhanced+inelastic+electron+tunneling.">Nuclear quantum effects of hydrogen bonds probed by tip-enhanced inelastic electron tunneling.</a> Science. 352 (6283), 321-325 (2016).</li><li>Meng, X., 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=Direct+visualization+of+concerted+proton+tunnelling+in+a+water+nanocluster.">Direct visualization of concerted proton tunnelling in a water nanocluster.</a> Nat. Phys. 11 (3), 235-239 (2015).</li><li>Thuermer, K., Nie, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+hexagonal+and+cubic+ice+during+low-temperature+growth.">Formation of hexagonal and cubic ice during low-temperature growth.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 110 (29), 11757-11762 (2013).</li><li>Shiotari, A., Sugimoto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrahigh-resolution+imaging+of+water+networks+by+atomic+force+microscopy.">Ultrahigh-resolution imaging of water networks by atomic force microscopy.</a> Nat. Commun. 8, (2017).</li><li>Terada, Y., Yoshida, S., Takeuchi, O., Shigekawa, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-space+imaging+of+transient+carrier+dynamics+by+nanoscale+pump-probe+microscopy.">Real-space imaging of transient carrier dynamics by nanoscale pump-probe microscopy.</a> Nat. Photonics. 4 (12), 869-874 (2010).</li><li>Yoshida, 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=Probing+ultrafast+spin+dynamics+with+optical+pump-probe+scanning+tunnelling+microscopy.">Probing ultrafast spin dynamics with optical pump-probe scanning tunnelling microscopy.</a> Nat. Nanotechnol. 9 (8), 588-593 (2014).</li><li>Mamin, H. 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=Nanoscale+nuclear+magnetic+resonance+with+a+nitrogen-vacancy+spin+sensor.">Nanoscale nuclear magnetic resonance with a nitrogen-vacancy spin sensor.</a> Science. 339 (6119), 557-560 (2013).</li><li>Staudacher, T., 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=Nuclear+magnetic+resonance+spectroscopy+on+a+(5-nanometer)3+sample+volume.">Nuclear magnetic resonance spectroscopy on a (5-nanometer)3 sample volume.</a> Science. 339 (6119), 561-563 (2013).</li><li>Aslam, N., 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+nuclear+magnetic+resonance+with+chemical+resolution.">Nanoscale nuclear magnetic resonance with chemical resolution.</a> Science. 357 (6346), 67-71 (2017).</li></ol>

För att undersöka den interna strukturen, dynamics och vibrerande spektroskopi av vattenmolekyler adsorberat på de fasta ytor, särskilt uppmärksamma frihetsgrader av väte, är några experimentella åtgärder av avgörande betydelse, som kommer att diskuteras i följande stycken.
Den orbital avbildning av vattenmolekyler uppnås baserat på två viktiga steg. Först, isolerande NaCl filmerna frikoppla vattnet elektroniskt från Au substratet, andra orbitalen gating effekten av STM tipset...

Interaktioner av vatten med ytorna av fasta material är involverade i olika surface reaktion processer, såsom heterogen katalys, photoconversion, elektrokemi, korrosion och smörjning o.a. 1 , 2 , 3 i allmänhet för att undersöka gränsskiktspänning vatten spektroskopisk och diffraktion tekniker används ofta, såsom infraröd och Raman-spektroskopi, sum-frekvens generation (SFG), röntgendiffraktion (XRD), kärnmagnetisk resonans (NMR), neutron scattering4,5,6,7,8. Men lider dessa metoder av begränsning av rumslig upplösning, spektrala breddning och genomsnitt effekter.
STM är en lovande teknik för att övervinna dessa begränsningar, som kombinerar sub-Ångström rumslig upplösning, Atom manipulation, och single-bond vibrationella känslighet9,10,11,12 , 13 , 14. sedan början av detta århundrade, STM har tillämpats i stor utsträckning för att undersöka strukturen och dynamiken i vatten på fasta ytor3,15,16,17, 18,19,20. Dessutom vibrationella spektroskopi baserat på STM kunde erhållas från den andra derivat differentiell tunneling konduktans (d2jag / DV-2), också känd som oelastisk elektron tunneling spektroskopi (IETS). Att lösa den interna strukturen, dvs det H-bond riktverkan, och skaffa sig tillförlitliga vibrationella spektroskopi av vatten är dock fortfarande utmanande. Den största svårigheten ligger i att vatten är en nära shell molekyl, vars gräns orbitaler är långt ifrån den EF, elektronerna från STM spetsen kan således knappast tunnel in i molekylär resonans påstår av vatten, vilket leder till dålig signal-brus-förhållandet molekylär avbildning och vibrerande spektroskopi.
Vatten adsorberas på Au-stödda NaCl(001) filmer ger ett idealiskt system för atom-skala utredning av STM med Cl-avslutad spets (figur 1en), som utförs vid 5 K i ultrahög-vakuum (UHV) miljön med en bastrycket bättre än 8 × 10-11 mbar. Å ena sidan frikoppla isolerande NaCl filmerna vattenmolekyler elektroniskt från Au underlaget så de infödda frontier orbitalsna vatten bevaras och elektronerna bosatta i molekylär resonant staten livstid förlängs. Däremot, kunde STM spetsen effektivt tune frontier orbitalen vatten mot EF via tip-vatten koppling, särskilt när spetsen är functionalized med en Cl atom. Dessa viktiga steg aktivera högupplösta orbital imaging och vibrerande spektroskopi av vatten monomerer och kluster. Dessutom kan vattenmolekyler manipuleras på ett väl kontrollerat sätt, på grund av den starka elektrostatiska växelverkan mellan negativt laddade Cl-tip och vatten.
I denna rapport beskrivs preparatet förfarandena av provet och Cl-avslutad spets för STM utredning i detalj i avsnitt 1 och 2, respektive. I avsnitt 3 beskriver vi orbitalen bildteknik, som O-H riktningen på vatten monomer och tetramer löses. De tip-förbättrade IETS införs i avsnitt 4, som gör upptäckten av vibrations lägen av vattenmolekyler på singel-bond gräns och bestämning av H-bindningstyrkan med hög noggrannhet från den röd förskjutningen i syre-väte sträckningen frekvensen av vatten. I avsnitt 5 visar vi hur den vatten tetramer kan vara konstruerade och bytte av kontrollerade tip manipulation. Baserat på orbital imaging, spektroskopi och manipulation tekniker, kan isotopiska substitution experiment utföras för att undersöka quantum beskaffenhet protoner i gränsskiktspänning vatten, såsom quantum tunneling och noll-punkt rörelse.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:632px;" width="633">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Au(111) single crystal</td>
			<td style="width:131px;">MaTeck</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">NaCl</td>
			<td style="width:131px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right">450006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Water, deuterium-depleted&#160;</td>
			<td style="width:131px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right">195294</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Deuterium oxide&#160;</td>
			<td style="width:131px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">364312</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Sealed-off glass-UHV adapters</td>
			<td style="width:131px;">MDC vacuum products</td>
			<td align="right" style="width:119px;">46300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Diaphragm-sealed valve</td>
			<td style="width:131px;">any</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Bellows-sealed valve</td>
			<td style="width:131px;">any</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Leak valve</td>
			<td style="width:131px;">Kurt J. Lesker&#160;</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Scanning tunneling microscopy</td>
			<td style="width:131px;">CreaTec</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Electronic controller.</td>
			<td style="width:131px;">Nanonis&#160;</td>
			<td style="width:119px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tungsten wire</td>
			<td style="width:131px;">any</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>diameter:0.3 mm; purity: 99.95%</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

probing the structure and dynamics of interfacial water with scanning tunneling microscopy and spectroscopy

Vatten/fast gränssnitt är allestädes närvarande och spela en nyckelroll i många miljömässiga, biofysiska och tekniska processer. Att lösa inre struktur och sondera väte-bond (H-bond) dynamiken i vattenmolekylerna adsorberat på fasta ytor är grundläggande frågor om vatten vetenskap, som fortfarande är en stor utmaning på grund av den lätta vikt och liten storlek av väte. Scanning tunneling microscopy (STM) är ett lovande verktyg för att attackera dessa problem, tack vare dess kapacitet av sub-Ångström rumslig upplösning, singel-bond vibrationella känslighet och atomär/molekylär manipulation. Designade experimentella systemet består av en Cl-avslutad spets och ett prov som fabricerade av dosering vatten molekyler i situ på Au (111)-stöds NaCl(001) ytor. Isolerande NaCl filmerna frikoppla elektroniskt vattnet från de metall substratesna, så de inneboende frontier orbitalsna av vattenmolekyler bevaras. Cl-spetsen underlättar manipuleringen av enstaka vattenmolekyler, liksom gating orbitalsna vatten till närheten av Fermi nivå (EF) via tip-vatten koppling. Detta dokument beskriver de detaljerade metoderna för submolecular resolution imaging, molekylär/Atom manipulation och singel-bond vibrationella spektroskopi gränsskiktspänning vatten. Dessa studier öppnar upp en ny rutt för att utreda de H-bundna system på den atomära skalan.

Figur 1 en illustrerar schematiskt av STM experimentella installationen. Först rengörs Au(111) substrat med sputtring och glödgning cykler i UHV kammaren. Ren Au(111) provet visar 22 × √3 rekonstruerade ytan, där atomerna av ytskiktet ockupera både hcp och fcc webbplatser bildar fiskbensmönster strukturer (infälld i figur 1b). NaCl är avdunstat på Au(111) substrat, bilda lipidens öar...

Watch this Scientific Journal Video about Probing the Structure and Dynamics of Interfacial Water with Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy at JoVE.com

Probing the Structure and Dynamics of Interfacial Water with Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy

Sondera strukturen och dynamiken i gränsskiktspänning vatten med Scanning Tunneling mikroskopi och spektroskopi

Här presenterar vi ett protokoll för att undersöka strukturen och dynamiken i gränsskiktspänning vatten på atomära skalan, när det gäller submolecular resolution imaging, molekylär manipulation och singel-bond vibrationella spektroskopi.

Water/solid interfaces are ubiquitous and play a key role in many environmental, biophysical, and technological processes. Resolving the internal ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Chemical Bonding: Molecular Geometry and Bonding Theories

SCIENTISTS IN ACTION

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Struktur och samordning Fastställande av peptid-metallkomplex Använda 1D och 2D<sup&gt; 1</sup&gt; H-NMR

Copper (I) binding by metallochaperone transport proteins prevents copper oxidation and release of the toxic ions that may participate in harmful redox ...

Insights into the Interactions of Amino Acids and Peptides with Inorganic Materials Using Single-Molecule Force Spectroscopy

Insikter Interaktioner av aminosyror och peptider med oorganiska material med hjälp av enda molekyl Force spektroskopi

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals ...

Synthesis and Structure Determination of &#181;-Conotoxin PIIIA Isomers with Different Disulfide Connectivities

Synthesis and Structure Determination of ÃƒÆ’Ã¢â‚¬Å¡Ãƒâ€šÃ‚Âµ-Conotoxin PIIIA Isomers with Different Disulfide Connectivities

Syntes och strukturbestämning av µ-Conotoxin PIIIA isomerer med olika disulfid Connectivities

Peptides with a high number of cysteines are usually influenced regarding the three-dimensional structure by their disulfide connectivity. It is thus ...

Synthesis of Soft Polysiloxane-urea Elastomers for Intraocular Lens Application

Syntesen av mjuk Polysiloxane-urea elastomerer för intraokulär lins ansökan

This study discusses a synthesis route for soft polysiloxane-based urea (PSU) elastomers for their applications as accommodating intraocular lenses ...

Multiscale Sampling of a Heterogeneous Water/Metal Catalyst Interface using Density Functional Theory and Force-Field Molecular Dynamics

Multiscale provtagning av en heterogen vatten/Metal Catalyst gränssnitt som använder täthetsfunktionalteori och kraftfält molekyldynamik

A significant number of heterogeneously-catalyzed chemical processes occur under liquid conditions, but simulating catalyst function under such conditions ...

Performing Spectroscopy on Plasmonic Nanoparticles with Transmission-Based Nomarski-Type Differential Interference Contrast Microscopy

Utföra spektroskopi på Plasmonic nanopartiklar med transmission-baserade Nomarski-typ differential interferens kontrast Microscopy

Differential interference contrast (DIC) microscopy is a powerful imaging tool that is most commonly employed for imaging microscale objects using ...

Probing Surface Electrochemical Activity of Nanomaterials using a Hybrid Atomic Force Microscope-Scanning Electrochemical Microscope (AFM-SECM)

Probing Surface Electrochemical Activity of Nanomaterials using a Hybrid Atomic Force Microscope-Scanning Electrochemical Microscope AFM-SECM

Sondering av ytelektrokemisk aktivitet hos nanomaterial med hjälp av ett hybridmikroskopscanningselkemiskt mikroskop (AFM-SECM)

Scanning electrochemical microscopy (SECM) is used to measure the local electrochemical behavior of liquid/solid, liquid/gas and liquid/liquid interfaces. ...

Analyzing Melts and Fluids from Ab Initio Molecular Dynamics Simulations with the UMD Package

Analysera smältning och vätskor från Ab Initio Molecular Dynamics Simulations med UMD-paketet

We have developed a Python-based open-source package to analyze the results stemming from ab initio molecular-dynamics simulations of fluids. The package ...

Atomic Force Microscopy Combined with Infrared Spectroscopy as a Tool to Probe Single Bacterium Chemistry

Atomic Force mikroskopi kombinerat med infraröd spektroskopi som verktyg för att sondera en bakteriekemi

Atomic Force Microscopy-Infrared Spectroscopy (AFM-IR) is a novel combinatory technique, enabling simultaneous characterization of physical properties and ...

Preparation of Nanoparticles for ToF-SIMS and XPS Analysis

Förberedelse av nanopartiklar för ToF-SIMS och XPS-analys

Nanoparticles have gained increasing attention in recent years due to their potential and application in different fields including medicine, cosmetics, ...