Name: a closed-type wireless nanopore electrode for analyzing single nanoparticles
Uploaded: 2019-03-20T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Closed-Type Wireless Nanopore Electrode for Analyzing Single Nanoparticles at JoVE.com

Denne forskning blev støttet af National Natural Science Foundation of China (61871183,21834001), Innovation Program af Shanghai Municipal uddannelse Kommissionen (2017-01-07-00-02-E00023), "Chen Guang" projekt fra Shanghai Municipal uddannelse Kommissionen og Shanghai uddannelse Development Foundation (17CG 27).

1. forberedelse af løsninger
Bemærk: Vær opmærksom generelle sikkerhedsforanstaltninger for alle kemikalier. Bortskaffe kemikalier i et stinkskab, og bære handsker, beskyttelsesbriller og en lab coat. Hold brandfarlige væsker fra ild eller gnister. Alle vandige opløsninger var tilberedes ultrarent vand (18.2 MΩ cm ved 25 ° C). De forberedte løsninger blev filtreret ved hjælp af et 0,22 μm porestørrelse filter.
<ol><li>
Forberedelse af KCl løsning
	<ol>
<li>Opl?...

<ol>
	<li>Vajda, 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=Subnanometre+platinum+clusters+as+highly+active+and+selective+catalysts+for+the+oxidative+dehydrogenation+of+propane.">Subnanometre platinum clusters as highly active and selective catalysts for the oxidative dehydrogenation of propane.</a> Nature Materials. 8 (3), 213-216 (2009).</li><li>Liu, G. L., Long, Y. T., Choi, Y., Kang, T., Lee, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantized+plasmon+quenching+dips+nanospectroscopy+via+plasmon+resonance+energy+transfer.">Quantized plasmon quenching dips nanospectroscopy via plasmon resonance energy transfer.</a> Nature Methods. 4 (12), 1015-1017 (2007).</li><li>Hu, J. 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=Mass+production+and+high+photocatalytic+activity+of+ZnS+nanoporous+nanoparticles.">Mass production and high photocatalytic activity of ZnS nanoporous nanoparticles.</a> Angewandte Chemie International Edtion. 44 (8), 1269-1273 (2005).</li><li>Martinez, B., Obradors, X., Balcells, L., Rouanet, A., Monty, 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+temperature+surface+spin-glass+transition+in+&#947;-Fe+2+O+3+nanoparticles.">Low temperature surface spin-glass transition in &#947;-Fe 2 O 3 nanoparticles.</a> Physical Review Letters. 80 (1), 181 (1998).</li><li>Fang, 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=Plasmonic+Imaging+of+Electrochemical+Reactions+of+Single+Nanoparticles.">Plasmonic Imaging of Electrochemical Reactions of Single Nanoparticles.</a> Accounts of Chemical Research. 49 (11), 2614-2624 (2016).</li><li>Mirkin, M. V., Sun, T., Yu, Y., Zhou, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemistry+at+One+Nanoparticle.">Electrochemistry at One Nanoparticle.</a> Accounts of Chemical Research. 49 (10), 2328-2335 (2016).</li><li>Murray, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoelectrochemistry:+metal+nanoparticles,+nanoelectrodes,+and+nanopores.">Nanoelectrochemistry: metal nanoparticles, nanoelectrodes, and nanopores.</a> Chemical Reviews. 108 (7), 2688-2720 (2008).</li><li>Anderson, T. J., Zhang, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-Nanoparticle+Electrochemistry+through+Immobilization+and+Collision.">Single-Nanoparticle Electrochemistry through Immobilization and Collision.</a> Accounts of Chemical Research. 49 (11), 2625-2631 (2016).</li><li>Fu, K., Bohn, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanopore+Electrochemistry:+A+Nexus+for+Molecular+Control+of+Electron+Transfer+Reactions.">Nanopore Electrochemistry: A Nexus for Molecular Control of Electron Transfer Reactions.</a> ACS Central Science. 4 (1), 20-29 (2018).</li><li>Zaino, L. P., Ma, C., Bohn, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanopore-enabled+electrode+arrays+and+ensembles.">Nanopore-enabled electrode arrays and ensembles.</a> Microchimica Acta. 183 (3), 1019-1032 (2016).</li><li>Katemann, B. B., Schuhmann, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+Characterization+of+Needle-Type.">Fabrication and Characterization of Needle-Type.</a> Electroanalysis. 14 (1), 22-28 (2002).</li><li>Penner, R. M., Heben, M. J., Longin, T. L., Lewis, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+use+of+nanometer-sized+electrodes+in+electrochemistry.">Fabrication and use of nanometer-sized electrodes in electrochemistry.</a> Science. 250 (4984), 1118-1121 (1990).</li><li>Watkins, J. 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=Zeptomole+voltammetric+detection+and+electron-transfer+rate+measurements+using+platinum+electrodes+of+nanometer+dimensions.">Zeptomole voltammetric detection and electron-transfer rate measurements using platinum electrodes of nanometer dimensions.</a> Analytical Chemistry. 75 (16), 3962-3971 (2003).</li><li>Liu, Y., Li, M., Zhang, F., Zhu, A., Shi, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+Au+Disk+Nanoelectrode+Down+to+3+nm+in+Radius+for+Detection+of+Dopamine+Release+from+a+Single+Cell.">Development of Au Disk Nanoelectrode Down to 3 nm in Radius for Detection of Dopamine Release from a Single Cell.</a> Analytical Chemistry. 87 (11), 5531-5538 (2015).</li><li>Li, Y., Bergman, D., Zhang, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+electrochemical+response+of+1-3+nm+Pt+disk+electrodes.">Preparation and electrochemical response of 1-3 nm Pt disk electrodes.</a> Analytical Chemistry. 81 (13), 5496-5502 (2009).</li><li>Kasianowicz, J. J., Brandin, E., Branton, D., Deamer, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+individual+polynucleotide+molecules+using+a+membrane+channel.">Characterization of individual polynucleotide molecules using a membrane channel.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (24), 13770-13773 (1996).</li><li>Cao, C., 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=Discrimination+of+oligonucleotides+of+different+lengths+with+a+wild-type+aerolysin+nanopore.">Discrimination of oligonucleotides of different lengths with a wild-type aerolysin nanopore.</a> Nature Nanotechnology. 11 (8), 713-718 (2016).</li><li>Cao, C., Long, Y. -. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biological+Nanopores:+Confined+Spaces+for+Electrochemical+Single-Molecule+Analysis.">Biological Nanopores: Confined Spaces for Electrochemical Single-Molecule Analysis.</a> Accounts of Chemical Research. 51 (2), 331-341 (2018).</li><li>Sha, J. J., Si, W., Xu, W., Zou, Y. R., Chen, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glass+capillary+nanopore+for+single+molecule+detection.">Glass capillary nanopore for single molecule detection.</a> Science China-Technological Sciences. 58 (5), 803-812 (2015).</li><li>Ying, Y. L., Zhang, J., Gao, R., Long, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanopore-based+sequencing+and+detection+of+nucleic+acids.">Nanopore-based sequencing and detection of nucleic acids.</a> Angewandte Chemie International Edition. 52 (50), 13154-13161 (2013).</li><li>Lan, W. J., Holden, D. A., Zhang, B., White, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle+transport+in+conical-shaped+nanopores.">Nanoparticle transport in conical-shaped nanopores.</a> Analytical Chemistry. 83 (10), 3840-3847 (2011).</li><li>Karhanek, M., Kemp, J. T., Pourmand, N., Davis, R. W., Webb, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+DNA+molecule+detection+using+nanopipettes+and+nanoparticles.">Single DNA molecule detection using nanopipettes and nanoparticles.</a> Nano Letters. 5 (2), 403-407 (2005).</li><li>Morris, C. A., Friedman, A. K., Baker, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+nanopipettes+in+the+analytical+sciences.">Applications of nanopipettes in the analytical sciences.</a> Analyst. 135 (9), 2190-2202 (2010).</li><li>Yu, R. -. J., Ying, Y. -. L., Gao, R., Long, Y. -. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confined+Nanopipette+Sensing:+From+Single+Molecules,+Single+Nanoparticles+to+Single+Cells.">Confined Nanopipette Sensing: From Single Molecules, Single Nanoparticles to Single Cells.</a> Angewandte Chemie Interntaional Edition. , (2018).</li><li>Gao, 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=A+30+nm+Nanopore+Electrode:+Facile+Fabrication+and+Direct+Insights+into+the+Intrinsic+Feature+of+Single+Nanoparticle+Collisions.">A 30 nm Nanopore Electrode: Facile Fabrication and Direct Insights into the Intrinsic Feature of Single Nanoparticle Collisions.</a> Angewandte Chemie Interntaional Edition. 57 (4), 1011-1015 (2018).</li><li>Ying, Y. L., 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=Asymmetric+Nanopore+Electrode-Based+Amplification+for+Electron+Transfer+Imaging+in+Live+Cells.">Asymmetric Nanopore Electrode-Based Amplification for Electron Transfer Imaging in Live Cells.</a> Journal of the American Chemical Society. 140 (16), 5385-5392 (2018).</li><li>Gao, R., Ying, Y. L., Hu, Y. X., Li, Y. J., Long, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wireless+Bipolar+Nanopore+Electrode+for+Single+Small+Molecule+Detection.">Wireless Bipolar Nanopore Electrode for Single Small Molecule Detection.</a> Analytical Chemistry. 89 (14), 7382-7387 (2017).</li><li>Gao, 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=Dynamic+Self-Assembly+of+Homogenous+Microcyclic+Structures+Controlled+by+a+Silver-Coated+Nanopore.">Dynamic Self-Assembly of Homogenous Microcyclic Structures Controlled by a Silver-Coated Nanopore.</a> Small. 13 (25), (2017).</li><li>Kim, B. K., Kim, J., Bard, 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=Electrochemistry+of+a+single+attoliter+emulsion+droplet+in+collisions.">Electrochemistry of a single attoliter emulsion droplet in collisions.</a> Journal of the American Chemical Society. 137 (6), 2343-2349 (2015).</li><li>Lee, P. C., Meisel, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+and+surface-enhanced+Raman+of+dyes+on+silver+and+gold+sols.">Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols.</a> Journal of Physical Chemistry. 86 (17), 3391-3395 (1982).</li><li>Steinbock, L. J., Otto, O., Chimerel, C., Gornall, J., Keyser, U. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detecting+DNA+folding+with+nanocapillaries.">Detecting DNA folding with nanocapillaries.</a> Nano Letters. 10 (7), 2493-2497 (2010).</li><li>Gong, 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=Label-free+in-flow+detection+of+single+DNA+molecules+using+glass+nanopipettes.">Label-free in-flow detection of single DNA molecules using glass nanopipettes.</a> Analytical Chemistry. 86 (1), 835-841 (2013).</li><li>Cadinu, P., 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=Double+Barrel+Nanopores+as+a+New+Tool+for+Controlling+Single-Molecule+Transport.">Double Barrel Nanopores as a New Tool for Controlling Single-Molecule Transport.</a> Nano Letters. 18 (4), 2738-2745 (2018).</li><li>Bell, N. A., Keyser, U. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digitally+encoded+DNA+nanostructures+for+multiplexed,+single-molecule+protein+sensing+with+nanopores.">Digitally encoded DNA nanostructures for multiplexed, single-molecule protein sensing with nanopores.</a> Nature Nanotechnology. 11 (7), 645-651 (2016).</li></ol>

Fabrikation af en veldefineret nanopipette er det første skridt i lukket type WNE opdigte oparbejde. Ved at fokusere en CO2 laser på midten af kapillar, adskiller en kapillær i to symmetriske nanopipettes med nanoskala konisk tips. Diameteren er let kontrolleres, lige fra 30-200 nm, ved at justere parametrene for laser puller. Det bemærkes, at parametrene for trække kan variere for forskellige pipette aftrækkere. Miljømæssige temperatur og fugtighed kan også påvirke den endelige diameter af nanopipet...

Nanopartikler har tiltrukket stor opmærksomhed på grund af forskelligartede funktioner som deres katalytiske evne, særlige optiske egenskaber, electroactivity og høj overflade-til-volumen forhold1,2,3, 4. elektrokemisk analyse af enkelt nanopartikler er en direkte metode til at forstå de iboende kemiske og elektrokemiske processer på nanoplan niveau. For at opnå meget følsomme målinger af enkelt nanopartikler, har to elektrokemiske metoder anvendt tidligere for at oplæse nanopartikel oplysninger fra aktuelle svar5,6,7. En af disse metoder indebærer immobilisere eller indfange en individuel nanopartikel på grænsefladen af nanoelectrode for studiet af electrocatalysis8,9. Anden strategien er drevet af enkelt nanopartikel kollision med overfladen af en elektrode, der genererer en forbigående nuværende udsving fra den dynamiske redox proces.
Begge disse metoder kræver en nanoskala ultrasensitive sensing grænseflade, der passer til diameteren af enkelt nanopartikler. Dog har traditionel fabrikation af nanoelectrodes primært medtaget mikro-elektromekaniske systemer (MEMS) eller laser trække teknikker, der er kedelig og undisciplinable10,11,12, 13. For eksempel MEMS-baserede fabrikation af nanoelectrodes er dyre og kræver brug af en clean room, begrænse den massive produktion og popularisering af nanoelectrodes. På den anden side laser trække fabrikation af nanoelectrodes er stærkt afhængig af erfaring af operatørerne under forsegling og trække en metaltråd inde kapillar. Hvis den metaltråd ikke er godt forseglet i kapillar, kan kløften mellem den indre væg af nanopipette og wire dramatisk indføre overskydende aktuelle baggrundsstøj og forstørre electroactive sensing område. Disse ulemper mindske i høj grad følsomheden af nanoelectrode. På den anden side kan eksistensen af et hul forstørre området elektrode og reducere følsomheden af nanoelectrode. Som en konsekvens, er det svært at garantere en reproducerbar ydeevne på grund af ukontrollabel elektrode morfologier i hver fabrikation proces14,15. Derfor, en generel fabrikation metode af nanoelectrodes med fremragende reproducerbarhed er bydende nødvendigt at lette elektrokemiske udforskning af de iboende egenskaber af enkelt nanopartikler.
For nylig, nanopore teknikken er blevet udviklet som en elegant og etiket-fri tilgang til enkelt molekyle analyse16,17,18,19,20. På grund af dens styrbar fabrikation giver nanopipette et nanoskala indespærring, med ensartet diameter spænder fra 30-200 nm af en laser kapillær puller21,22,23,24 . Desuden, denne simple og reproducerbare fabrikation procedure sikrer generalisering af nanopipette. Vi foreslog for nylig, en trådløs nanopore elektrode (WNE), som ikke kræver forsegling af en metaltråd inde i nanopipette. Gennem en letkøbt og reproducerbare opdigte oparbejde besidder WNE en nanoskala metal deposition inden for nanopipette til at danne en electroactive grænseflade25,26,27,28 . Da WNE besidder en veldefineret struktur og ensartede morfologi af dens indespærringer, opnår det høje aktuelle opløsning samt lav modstand-kapacitans (RC) tid konstant til at udføre høj tidsmæssige opløsning. Vi har tidligere rapporteret to typer af WNEs, åbne- og lukket-type, for at realisere enhed analyse. Open-type WNE beskæftiger et nanometallets lag deponeret på indersiden af en nanopipette, der konverterer den faradic strøm på en enkelt enhed til den ioniske aktuelle svar26. Normalt, en open-type WNE diameter er omkring 100 nm. Til yderligere fald diameteren af WNE, præsenterede vi lukket type WNE, hvor en solid metal nanotip fuldt ud indtager nanopipette spidsen gennem en kemisk-elektrokemiske tilgang. Denne metode kan hurtigt generere en 30 nm guld nanotip inde i en nanopore indespærring. De veldefinerede interface på området tip af en lukket type WNE sikrer en høj signal-støj-forholdet for elektrokemiske målinger af enkelt nanopartikler. Som en opladet guld nanopartikel kolliderer med lukket type WNE, inducerer en ultrahurtig opladning-afladning proces på grænsefladen tip en kapacitiv feedback respons (CFR) i den ioniske aktuelle spor. Sammenlignet med en tidligere enkelt nanopartikel kollision undersøgelse via en nanoelectrode med metal wire inde29, viste lukket type WNE en højere aktuelle opløsning 0,6 pA ± 0,1 pA (RMS) og højere tidsmæssige opløsning af 0,01 ms.
Heri, beskriver vi en detaljeret fabrikation procedure for en lukket type WNE, der har meget kontrolleret dimensioner og fremragende reproducerbarhed. I denne protokol, en simpel reaktion mellem AuCl4- og BH4- er designet til at generere en guld nanotip, der helt blokerer blænde af en nanopipette. Derefter, bipolar elektrokemi er vedtaget for fortsat vækst af en guld nanotip, der når længden af flere mikrometer inde i nanopipette. Denne enkle procedure giver mulighed for gennemførelsen af denne nanoelectrode fabrikation, som kan udføres i alle almen kemi laboratorier uden et værelse og dyrt udstyr. For at bestemme størrelse, morfologi og indre struktur af en lukket type WNE, indeholder denne protokol en detaljeret karakterisering procedure med brug af en scanning elektron mikroskop (SEM) og fluorescens spektroskopi. Et nyligt eksempel er fremhævet, som direkte måler de iboende og dynamisk samspil af guld nanopartikler (AuNPs) kolliderede mod nanointerface af en lukket type WNE. Vi mener, at den lukkede type WNE kan bane en ny vej for fremtidige elektrokemiske undersøgelser af levende celler, nanomaterialer og sensorer på enkelt-enhed niveauer.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>650501</td>
			<td>Highly flammable and volatile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analytical balance</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td>ME104E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Axopatch 200B amplifier</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blu-Tack reusable adhesive</td>
			<td>Bostik</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge tube</td>
			<td>Corning Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Centrifuge Tubes with CentriStar Cap, 15 ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroauric acid</td>
			<td>Energy Chemical</td>
			<td>E0601760010</td>
			<td>HAuCl4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clampfit 10.4 software</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digidata 1550A digitizer</td>
			<td>Molecular Devices</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DS Fi1c true-color CCD camera</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ecoflex 5 Addtion cure silicone rubber</td>
			<td>Smooth-On</td>
			<td>17050377</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf Reference 2 pipettes</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>492000904</td>
			<td>10, 100 and 1000 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>24102</td>
			<td>Highly flammable and volatile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Faraday cage</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Copper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>iXon 888 EMCCD</td>
			<td>Andor</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcentrifuge tubes</td>
			<td>Axygen Scientific</td>
			<td></td>
			<td>0.6, 1.5 and 2.0 mL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microloader</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5242 956.003</td>
			<td>20 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope Cover Glass</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>LOT 16938</td>
			<td>20 mm*60 mm-1 mm thick</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Milli-Q water purifier</td>
			<td>Millipore</td>
			<td>SIMS00000</td>
			<td>Denton Electron Beam Evaporator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P-2000 laser puller</td>
			<td>Sutter Instrument</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette tips</td>
			<td>Axygen Scientific</td>
			<td></td>
			<td>10, 200 and 1,000 &#181;L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium chloride,+D25+A2:F2+A2:F25</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>P9333-500G</td>
			<td>KCl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Quartz pipettes</td>
			<td>Sutter</td>
			<td>QF100-50-7.5</td>
			<td>O.D.:1.0 mm, I.D.:0.5 mm, 75 mm length</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Refrigerator</td>
			<td>Siemens</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone thinner</td>
			<td>Smooth-On</td>
			<td>1506330</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silver wire</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>11466</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium borohydride,</td>
			<td>Tianlian Chem. Tech.</td>
			<td>71320</td>
			<td>NaBH4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ti-U inverted dark-field microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a closed-type wireless nanopore electrode for analyzing single nanoparticles

Måle de iboende egenskaber i enkelt nanopartikler ved nanoelectrochemistry holder dybt grundlæggende betydning og har potentielle virkninger i nanoscience. Dog, elektrokemisk analyse enkelt nanopartikler udfordrende, som den sensing nanointerface er ukontrollabel. For at imødekomme denne udfordring, beskriver vi her fremstilling og karakterisering af en lukket type trådløs nanopore elektrode (WNE), der udviser en meget styrbar morfologi og fremragende reproducerbarhed. Den facile fabrikation af WNE gør det muligt for udarbejdelsen af veldefinerede nanoelectrodes i en almen kemi laboratorium uden brug af et værelse og dyrt udstyr. En anvendelse af en 30 nm lukket type WNE i analyse af enkelt guld nanopartikler i blandingen er også fremhævet, som viser en høj aktuelle opløsning af 0,6 pA og høj tidsmæssige opløsning af 0,01 ms. ledsaget af deres fremragende morfologi og små diametre, flere potentielle anvendelser af lukket type WNEs kan udvides fra nanopartikel karakterisering til enkelt molekyle/ion påvisning og encellede sondering.

Vi demonstrere en letkøbt tilgang for at fabrikere en veldefineret 30 nm trådløse nanopore elektrode baseret på et quartz konisk nanopipette. Fabrikation af en nanopipette er vist i figur 1, som omfatter tre hovedtrin. En microcapillary med en indre diameter på 0,5 mm og udvendig diameter 1.0 mm er rettet i puller, så en laser er fokuseret på midten af kapillar at smelte kvarts. Ved at anvende styrker kapillar terminaler, det endelig adskiller og danne...

Watch this Scientific Journal Video about A Closed-Type Wireless Nanopore Electrode for Analyzing Single Nanoparticles at JoVE.com

A Closed-Type Wireless Nanopore Electrode for Analyzing Single Nanoparticles

Vi præsenterer her, en protokol til fabrikation af en lukket type trådløs nanopore elektrode og efterfølgende elektrokemiske måling af enkelt nanopartikel kollisioner.

En lukket Type trådløs Nanopore elektrode til at analysere enkelt nanopartikler

Measuring the intrinsic features of single nanoparticles by nanoelectrochemistry holds deep fundamental importance and has potential impacts in ...

Elektrokemisk måling af det indre træk ved en enkelt nanopartikel er af stor betydning for nanovidenskab. Denne metode demonstrerer en enkel, men meget reproducerbar måde at opbygge en trådløs nanoporelektrode til hurtig enkelt nanopartikelanalyse. Størrelsen af nanoelektroden kan nå så meget som 30 nanometer ved denne enkle fabrikation metode.Den nuværende opløsning og den tidsmæssige opløsning under analysen er henholdsvis 0,6 picoamps og 0,01 millisekunder. Det forventes, at denne trådløse nanoporelektrode vil blive udnyttet til in vivo og ikke-invasiv sekulære analyse på grund af nanoskala størrelsen af nanoelektrode spidsen. Den lokaliserede overflade plasmoniske resonans egenskab af guld nano spids og den perfekte optiske vision af tværs nanopipetter kunne muliggøre elektrisk optisk detektion på nano-skala.Forskere interesseret i fremstilling af trådløse nanopore elektrode bør mestre nanopipette hælde proces. Fordi dette er et afgørende skridt i proceduren. De bør være opmærksomme på den miljømæssige temperatur og luftfugtigheden, når hælde pipetten.Der tilsættes først 4,8 milliliter chlorausyre med en massefraktion på 1%-40 milliliter deioniseret vand under kraftig omrøring. Varm derefter opløsningen i kog. Der tilsættes hurtigt 10 milliliter en trinatriumcitratopløsning med en massefraktion på 1 % i opløsningen.Opløsningen opvarmes i yderligere 15 minutter, indtil den endelige opløsning er rød i farven. Placer kvarts kapillærer i en 15 milliliter centrifuge rør fyldt med acetone og rengør i en ultralydsrenser i ti minutter. Når du er færdig, skal du fjerne acetone og tilsæt ethanol.Anbring derefter centrifugerøret i ultralydsrenseren i yderligere ti minutters rengøring. Dernæst placere kvarts kapillærer i en anden 15 milliliter centrifuge rør med deioniseret vand til fjernelse af ethanol, og udføre ultralydsrengøring i 10 minutter. Tør kvarts kapillærerne ved hjælp af en nitrogen gas strøm og gemme dem i en ren centrifuge rør.Efter dette, tænde en kuldioxid laser puller og forvarme i 15-20 minutter for at sikre en stabil laser effekt. Installer en ren kvarts kapillær i den forvarmede kuldioxid laser puller. Indstil trække parametre for varme, glødetråd, hastighed, forsinkelse, og trække kraft på panelet af kuldioxid laser puller for en bestemt diameter.Fastgør den forberedte nanopipette på en petriskål med et genanvendeligt klæbemiddel til yderligere karakterisering. Indsprøjt 10 mikroliter af den forberedte chlorauricsyreopløsning i nanopipetten med en mikroloader. Centrifuge nanopipette i fem minutter ved omkring 1, 878 gange G til fjernelse af luftbobler i nanopipette.Efter centrifugering fastgør nanopipette på en dæksel slip med tidligere forberedt silikone gummi, og definere området inde i nanopipette som cis side og udenfor som trans side. Efter at have ventet fem minutter for gummi til at helbrede, placere den integrerede ensemble på målbordet af en omvendt mikroskop. Tænd og juster den mørke feltbelysning for at fokusere nanopipettespidsen under et 10x mikroskopmål.Skift til en 40x målsætning for højere spacial opløsning. Næste sted en sølv sølvchlorid elektrode inde i nanopipette. Derefter placere en anden jordet sølv sølvchlorid elektrode på trans side.Tilslut sølv sølvchloridelektroderne til en forforstærker. Tænd for det aktuelle målesystem og den tilsvarende software til ionisk strømoptagelse. Derefter indstilles det anvendte potentiale til 300 millivolt.Nu langsomt tilføje 150 mikroliter af natriumborohydrid opløsning til trans side til at udløse reaktionen mellem chloroauricsyre og natriumborohydrid. Samtidig registrerer elektrisk og optisk det aktuelle spor og det mørke feltbilledessp spredningsspektre ved hjælp af de aktuelle måle- og mørke feltdetektionssystemer. Slå det anvendte potentiale fra, når den ioniske strømopsporing vender tilbage til nul picoamps.Vask den forberedte lukkede type WNE med strømmende deioniseret vand fra bunden til spidsen. Opløsningen i trans- og cis-siderne ændres til en kaliumchloridopløsning efter fremstilling af den lukkede type WNE. Overfør 50 mikroliter af den 30 nanomolarguld nanopartiske opløsning til transsiden.Derefter registrere det nuværende signal af enkelt nanopartikel kollision begivenheder på et potentiale på 300 millivolts. Endelig skal du ændre den anvendte spænding for at overvåge frekvensen, amplituden og formen ændring af det aktuelle signal. Fremstillingen af en nanopipette omfatter tre hovedtrin.En mikrokapillær med en indre diameter på 0,5 millimeter og og ydre diameter på 1 milliliter er fastgjort i puller, og en laser er derefter fokuseret på midten af kapillær til at smelte kvarts. Ved at anvende kræfter til kapillærens terminaler adskiller og danner den endelig to dele med nanoskala koniske spidser. Proceduren for at generere en guld nanotip inde i nanopipette spidsen, efter at trække processen er vist her.Et in situ-karakteriseringssystem blev brugt til at overvåge fabrikationsprocessen for den lukkede type WNE ved samtidig optagelse af det aktuelle svar og mørke feltbilleder. Top view SEM billeder af den nøgne nanopipette og lukket type WNE er vist her efter fokus ioner stråle opdele en side view SEM billede giver morfologi af guld nanotip inde i den lukkede type WNE. I de enkelte nanopartikelkollisionsforsøg føjes guldnanopartiklerne til transsiden af WNE.Den fremragende støjydelse af denne CNE afdækker de skjulte signaler med en høj signalfrekvens. Ved generering af guldnanospidsen bør der anvendes et lavt anvendt potentiale til at generere den elektrokemiske grænseflade. Et højt anvendt potentiale kan fremskynde genereringen af guld og resultere i defekte strukturer i nanospidsen.Den høje kontrast opløsning og den høje særlige opløsning af denne metode kan hjælpe forskere yderligere at forstå elektron overførselsprocessen på nanoskala. Natriumborohydrid er farligt og vil reagere voldsomt med vand. Vær forsigtig, når du forbereder natriumborohydridopløsningen.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Steady-state, Pre-steady-state, and Single-turnover Kinetic Measurement for DNA Glycosylase Activity

Steady-state, Pre-steady-state, og Single-omsætningen Kinetic måling for DNA glycosylase Activity

Human 8-oxoguanine DNA glycosylase (OGG1) excises the mutagenic oxidative DNA lesion 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8-oxoG) from DNA. Kinetic characterization ...

Preparation of Silica Nanoparticles Through Microwave-assisted Acid-catalysis

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle ...

A Simple Method for the Size Controlled Synthesis of Stable Oligomeric Clusters of Gold Nanoparticles under Ambient Conditions

En simpel metode til størrelse Kontrolleret Syntese af stabile Oligomere Klynger af guld nanopartikler under omgivende betingelser

Reducing dilute aqueous HAuCl4 with sodium thiocyanate (NaSCN) under alkaline conditions produces 2 to 3 nm diameter nanoparticles. Stable grape-like ...

Synthesis of Ligand-free CdS Nanoparticles within a Sulfur Copolymer Matrix

Syntese af ligand-free CdS Nanopartikler inden en Sulfur copolymermatrix

Aliphatic ligands are typically used during the synthesis of nanoparticles to help mediate their growth in addition to operating as high-temperature ...

A Protocol for the Production of Gliadin-cyanoacrylate Nanoparticles for Hydrophilic Coating

En protokol for Produktion af Gliadin-cyanoacrylat Nanopartikler for hydrofile belægning

This article presents a protocol for the production of protein-based nanoparticles that changes the hydrophobic surface to hydrophilic by a simple spray ...

An Optimized Protocol for the Efficient Radiolabeling of Gold Nanoparticles by Using a 125I-labeled Azide Prosthetic Group

An Optimized Protocol for the Efficient Radiolabeling of Gold Nanoparticles by Using a 125I-labeled Azide Prosthetic Group

En optimeret protokollen om Effektiv Radioaktiv mærkning af Gold Nanopartikler ved hjælp af en<sup&gt; 125</sup&gt; I-mærket Azide prostetiske gruppe

Here, we demonstrate a detailed protocol for the radiosynthesis of a 125I-labeled azide prosthetic group and its application to the efficient ...

In Situ Detection and Single Cell Quantification of Metal Oxide Nanoparticles Using Nuclear Microprobe Analysis

In Situ Detection and Single Cell Quantification of Metal Oxide Nanoparticles Using Nuclear Microprobe Analysis

In Situ Påvisning og enkelt celle kvantificering af Metal metaloxid bruger nukleare Microprobe analyse

Micro-analytical techniques based on chemical element imaging enable the localization and quantification of chemical composition at the cellular level. ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

Væske-celle transmissions elektronmikroskopi til sporing samlesæt af nanopartikler

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

In Situ Lithiated Reference Electrode: Four Electrode Design for In-operando Impedance Spectroscopy

In Situ Lithiated referenceelektrode: Fire elektrode Design for-operando impedans spektroskopi

Extending operating voltage of Li-ion batteries results in higher energy output from these devices. High voltages, however, may trigger or accelerate ...

Ligand-Mediated Nucleation and Growth of Palladium Metal Nanoparticles

Ligand-medieret Nukleering og vækst af Palladium Metal nanopartikler

The size, size distribution and stability of colloidal nanoparticles are greatly affected by the presence of capping ligands. Despite the key contribution ...