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 forskningen ble støttet av den nasjonale Natural Science Foundation i Kina (61871183,21834001), innovasjon Program av Shanghai kommunale utdanning provisjon (2017-01-07-00-02-E00023), "Chen Guang" prosjektet fra Shanghai kommunale utdanning Kommisjonen og Shanghai utdanning Development Foundation (17CG 27).

1. forberedelse av løsninger
Merk: Ta hensyn til de generelle forholdsregler for alle kjemikalier. Kast kjemikalier i avtrekksvifte, og slitasje hansker, vernebriller og en labfrakk. Oppbevare brannfarlige væsker fra brann eller gnister. Alle vandige løsninger var forberedt med ultrapure vann (18.2 MΩ cm ved 25 ° C). Forberedt løsningene ble filtrert bruke filtere 0.22 μm pore-størrelse.
<ol><li>
Utarbeidelse av KCl løsning
	<ol>
<li>Oppløse 0.074 g av kalium klori...

<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>

Fabrikasjon av en godt definert nanopipette er det første trinnet i lukket type WNE fabrikasjon prosessen. Ved å fokusere en CO2 laser på midten av av kapillær, skiller en kapillær i to symmetriske nanopipettes nanoskala konisk tips. Diameter er lett kontrollert, mellom 30-200 nm, ved å justere parametere av laser puller. Det bemerkes at parameterne for trekke kan variere for forskjellige pipette pullers. Miljømessige temperatur og luftfuktighet kan også påvirke siste diameteren på nanopipette.
<...

Nanopartikler har fått enorm oppmerksomhet med ulike funksjoner som deres katalytisk evne, bestemte optisk funksjoner, electroactivity og høy overflate-til-volum prosenter1,2,3, 4. elektrokjemiske analyse av enkelt nanopartikler er en direkte metode for å forstå de iboende kjemiske og elektrokjemiske prosessene på nanoskala nivå. For å oppnå svært følsom målinger av enkelt nanopartikler, er to elektrokjemiske tilnærminger tidligere brukt for å lese ut hydrogenion informasjon fra gjeldende svar5,6,7. En av disse metodene innebærer immobilizing eller fange en personlige hydrogenion på grensesnittet til nanoelectrode for å studere electrocatalysis8,9. Andre strategien er drevet av enkelt hydrogenion kollisjon med overflaten av en elektrode, som genererer en forbigående gjeldende svingning fra dynamisk redoks prosessen.
Begge disse metodene krever en nanoskala ultrasensitive sensing grensesnitt som samsvarer med diameter på enkelt nanopartikler. Men har tradisjonelle fabrikasjon av nanoelectrodes hovedsakelig innlemmet mikro-elektromekaniske systemer (MEMS) eller laser trekke teknikker, som er kjedelig og undisciplinable10,11,12, 13. For eksempel MEMS-baserte fabrikasjon av nanoelectrodes er dyrt og krever bruk av et rent rom, begrense massiv produksjon og popularisering av nanoelectrodes. På den annen side, stoler laser trekke fabrikasjon av nanoelectrodes tungt på opplevelsen av operatørene under sel og trekking av en metalltråd innsiden av kapillær. Hvis metalltråd ikke er godt forseglet i av kapillær, kan gapet mellom den indre veggen i nanopipette og wire dramatisk introdusere overflødig gjeldende bakgrunnsstøy og forstørre electroactive sensing området. Disse ulempene redusere i stor grad følsomheten til nanoelectrode. På den annen side, kan eksistensen av et gap forstørre elektrode området og redusere følsomheten til nanoelectrode. Som en konsekvens, er det vanskelig å garantere en reproduserbar ytelsen på grunn av ukontrollerbare elektrode morphologies i hver fabrikasjon prosessen14,15. Derfor er en generell fabrikasjon metode for nanoelectrodes med utmerket reproduserbarhet sterkt behov for å lette elektrokjemiske utforskning av de innebygde funksjonene i enkelt nanopartikler.
Nanopore teknikken har nylig blitt utviklet som en elegant og etikett-fri metode for ett molekyl analyse16,17,18,19,20. På grunn av sin kontrollerbar fabrikasjon gir nanopipette en nanoskala fengsel uniform diameter mellom 30-200 nm av en laser Capil avtrekker21,22,23,24 . Dessuten, denne enkle og reproduserbar fabrikasjon prosedyren sikrer generalisering av nanopipette. Nylig foreslått vi en trådløs nanopore elektrode (WNE), som ikke krever tetting av en metalltråd inne nanopipette. Gjennom en lettvinte og reproduserbar fabrikasjon besitter WNE en nanoskala metall deponering i nanopipette til en electroactive grensesnitt25,26,27,28 . Siden WNE besitter en veldefinert struktur og uniform morfologi av sin confinements, oppnår den høy gjeldende oppløsning samt lav motstand-kapasitans (RC) tidskonstant for å utføre timelige høyoppløselig. Vi har tidligere rapportert to typer WNEs, åpen-type og lukket type, for å realisere enkeltentitet analyse. Åpne-type WNE har et nanometal lag avsatt på den indre veggen i en nanopipette, som konverterer faradic gjeldende for én enhet til den joniske gjeldende svar26. Diameteren på en åpen-type WNE er vanligvis rundt 100 nm. Du kan ytterligere redusere diameteren på WNE, presenterte vi lukket type WNE, der en solid metall nanotip har fullt nanopipette spissen gjennom en kjemisk-elektrokjemiske tilnærming. Denne metoden kan raskt generere en 30 nm gull nanotip inne en nanopore confinement. Veldefinerte grensesnittet på tips området en lukket type WNE sikrer en høy signal-til-støy-forhold for elektrokjemiske målinger av enkelt nanopartikler. Som en ladet gull hydrogenion kolliderer med lukket type WNE, induserer en ultrafast lading-lossing prosess på tips grensesnittet akselrasjonsevner tilbakemelding svar (CFR) i ioniske gjeldende sporing. I forhold til en tidligere enkelt hydrogenion kollisjon studie via en nanoelectrode med metall wire i29, viste lukket type WNE en høyere gjeldende oppløsning av 0,6 pA ± 0,1 pA (RMS) og høyere midlertidig løsning på 0,01 ms.
Her beskriver vi en detaljert fabrikasjon prosedyre for en lukket type WNE som har svært kontrollerte dimensjoner og enestående reproduserbarhet. I denne protokollen, en enkel reaksjon mellom AuCl4- og BH4- er utformet for å generere en gull nanotip som helt blokkerer hullet av en nanopipette. Deretter er bipolar elektrokjemi vedtatt for kontinuerlig vekst av en gull nanotip når lengden på flere mikrometer inne nanopipette. Denne prosessen gjør gjennomføringen av denne nanoelectrode fabrikasjon, som kan utføres i noen generelle kjemi laboratorium uten rent og dyrt utstyr. For å avgjøre størrelse, morfologi og indre strukturen i en lukket type WNE, gir denne protokollen en detaljert karakterisering prosedyre med bruk av scanning elektron mikroskop (SEM) og fluorescens spektroskopi. Et nylig eksempel er uthevet, som måler direkte iboende og dynamisk samhandling gull nanopartikler (AuNPs) kolliderer mot nanointerface av en lukket type WNE. Vi tror at lukket type WNE kan bane en ny vei for fremtidige elektrokjemiske studier av levende celler og nanomaterialer sensorer på enkelt-enhet nivåer.

<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 innebygde funksjonene i enkelt nanopartikler av nanoelectrochemistry har dypt grunnleggende betydning og har potensielle virkninger i nanovitenskap. Men er electrochemically analysere enkelt nanopartikler utfordrende, sensing nanointerface er ukontrollerbare. For å møte denne utfordringen, beskriver vi her fabrikasjon og karakterisering av en lukket type trådløs nanopore elektrode (WNE) som viser en svært kontrollerbare morfologi og enestående reproduserbarhet. Lettvinte fabrikasjon av WNE gjør det mulig for utarbeidelse av veldefinerte nanoelectrodes i en generell kjemi laboratorium uten bruk av en rent og dyrt utstyr. En anvendelse av en 30 nm lukket type WNE i analyse av enkelt gull nanopartikler i blandingen, merkes også, som viser en høy gjeldende oppløsning på 0,6 pA og høy timelige oppløsning på 0,01 ms. akkompagnert av deres utmerket morfologi og små diameter, flere potensielle anvendelser av lukket type WNEs kan utvides fra hydrogenion karakterisering ett molekyl/ion gjenkjenning og encellede undersøkelser.

Vi viser en lettvinte tilnærming for å dikte en veldefinert 30 nm trådløse nanopore elektrode basert på et konisk quartz-nanopipette. Fabrikasjon av et nanopipette er vist i figur 1, som består av tre hovedtrinn. En microcapillary med en diameter på 0,5 mm og ytre diameter 1.0 mm er løst i puller, så en laser er fokusert på midten av kapillær å smelte kvarts. Bruker styrker terminalene på av kapillær, det endelig skiller og danner to deler med n...

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

Her presenterer vi en protokoll for fabrikasjon av en lukket type trådløs nanopore elektrode og påfølgende elektrokjemiske måling av enkelt hydrogenion kollisjoner.

En lukket Type trådløs Nanopore elektrode for å analysere enkelt nanopartikler

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

Elektrokjemisk måling av iboende trekk ved enkelt nanopartikkel er av stor betydning i nanovitenskap. Denne metoden viser en enkel, men svært reproduserbar måte å bygge en trådløs nanoporeelektrode for rask enkelt nanopartikkelanalyse. Størrelsen på nanoelektrogen kan nå så mye som 30 nanometer ved denne enkle fabrikasjonsmetoden.Den nåværende oppløsningen og den timelige oppløsningen under analysen er henholdsvis 0,6 picoamper og 0,01 millisekunder. Det forventes at denne trådløse nanoporeelektroden vil bli brukt for in vivo og ikke-invasiv sekulær analyse på grunn av nanoskalastørrelsen på nanoelektrorodspissen. Den lokaliserte overflateplasmoniske resonansegenskapen til gullnanospissen og den perfekte optiske visjonen til kryssnanopipettene kan muliggjøre elektrisk optisk deteksjon i nanoskala.Forskere som er interessert i fabrikasjon av trådløs nanoporeelektrode, bør mestre nanopipettegytelsesprosessen. Fordi dette er et avgjørende skritt i prosedyren. De bør være oppmerksomme på miljøtemperaturen og fuktigheten når du heller pipetten.Tilsett først 4,8 milliliter klorosentrisk syre med en massefraksjon på 1% til 40 milliliter av deionisert vann med kraftig omrøring. Varm deretter opp løsningen til koking. Legg raskt til 10 milliliter av en trisodium citrateløsning med en massefraksjon på 1% i løsningen.Varm løsningen i ytterligere 15 minutter til den endelige løsningen er rød i fargen. Plasser kvartskapillærer i et 15 milliliter sentrifugerør fylt med aceton og rengjør i en ultralydsvasker i ti minutter. Når du er ferdig, fjern aceton og legg til etanol.Plasser deretter sentrifugerøret i ultralydsvaskeren i ytterligere ti minutter med rengjøring. Deretter plasserer du kvartskapillærer i en annen 15 milliliter sentrifugerør med deionisert vann for fjerning av etanol, og utfør ultralydrengjøring i 10 minutter. Tørk kvartskapillærer ved hjelp av en nitrogengassstrøm og oppbevar dem i et rent sentrifugerør.Etter dette, slå på en karbondioksid laser avtrekker og forvarme i 15-20 minutter for å sikre en jevn laserkraft. Monter en ren kvartskapillær i den forvarmede karbondioksidlaseravtrekkeren. Still inn trekkparametrene for varme, filament, hastighet, forsinkelse og trekkraft på panelet av karbondioksidlaseravtrekkeren for en bestemt diameter.Fest den tilberedte nanopipetten på en petriskål med et gjenbrukbart lim for videre karakterisering. Injiser 10 mikroliter av den tilberedte klorosentriske syreoppløsningen i nanopipetten med en mikrolaster. Sentrifuger nanopipetten i fem minutter på rundt 1, 878 ganger G for fjerning av luftbobler i nanopipetten.Etter sentrifugering, fest nanopipetten på en dekselslipp med tidligere forberedt silikongummi, og definer området inne i nanopipetten som cis-siden og utsiden som transsiden. Etter å ha ventet fem minutter på at gummien skal kureres, plasserer du det integrerte ensemblet på objektivbordet til et omvendt mikroskop. Slå på og juster den mørke feltbelysningen for å fokusere nanopipettespissen under et 10x mikroskopmål.Endre til et 40x mål for høyere spacial oppløsning. Deretter plasserer en sølv sølvkloridelektrode inne i nanopipetten. Plasser deretter en annen jordet sølv sølvkloridelektrode på transsiden.Koble sølvsølvkloridelektrodene til en forforsterker. Slå på det gjeldende målesystemet og tilsvarende programvare for ionisk strømopptak. Deretter angir du det anvendte potensialet til 300 millivolt.Tilsett nå sakte 150 mikroliter natriumborohydridoppløsning til transsiden for å utløse reaksjonen mellom kloroaursyren og natriumborohydriden. Samtidig registrerer du elektrisk og optisk gjeldende spor og det mørke feltbildet som sprer spektra ved hjelp av gjeldende måle- og mørke feltdeteksjonssystemer. Slå av det anvendte potensialet etter at den ioniske strømsporingen går tilbake til null picoamper.Vask den forberedte lukkede typen WNE med rennende deionisert vann fra bunnen til spissen. Bytt oppløsningen i trans- og cissidene til en kaliumkloridoppløsning etter fabrikasjon av lukket type WNE. Overfør 50 mikroliter av den 30 nanomolar gull nanopartiske løsningen til transsiden.Deretter registrerer du det nåværende signalet om enkelt nanopartikkelkollisjonshendelser med et potensial på 300 millivolt. Til slutt endrer du den påførte spenningen for å overvåke frekvensen, amplituden og formendringen av strømsignalet. Fabrikasjonen av en nanopipette inneholder tre hovedtrinn.En mikrokapillær med en indre diameter på 0,5 millimeter og ytre diameter på 1 milliliter er festet i avtrekkeren, og en laser er deretter fokusert på midten av kapillæren for å smelte kvartsen. Ved å bruke krefter på terminalene i kapillæren, skiller den endelig og danner to deler med nanoskala koniske tips. Prosedyren for å generere en gullnanotip inne i nanopipettespissen, etter at trekkprosessen er vist her.Et in situ-karakteriseringssystem ble brukt til å overvåke fabrikasjonsprosessen til den lukkede typen WNE ved samtidig opptak av gjeldende respons og mørke feltbilder. Sem-bilder av den nakne nanopipetten og den lukkede typen WNE vises her etter at fokusionstrålen som deler et SEM-bilde med sidevisning, gir morfologien til gullnanotipen inne i den lukkede typen WNE. I enkelt nanopartikkelkollisjonseksperimenter legges gullnanopklene til transsiden av WNE.Den enestående støyytelsen til denne CNE avdekker de skjulte signalene med høy signalfrekvens. Når du genererer gull nano spissen, bør et lavt påført potensial brukes til å generere det elektrokjemiske grensesnittet. Et høyt påført potensial kan fremskynde generering av gull og resultere i defekte strukturer i nanospissen.Høykontrastoppløsningen og den høye spesielle oppløsningen av denne metoden kan hjelpe forskere med å forstå elektronoverføringsprosessen ytterligere på nanoskalaen. Natriumborohydrid er farlig og vil reagere voldsomt med vann. Vær forsiktig når du klargjør natriumborohydridoppløsningen.

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-omsetningen Kinetic måling for DNA glykosylase aktivitet

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 enkel metode for størrelsen Kontrollert Syntese av Stabile Oligomere Klynger av gull nanopartikler under omgivelses

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 av ligand-fri CdS Nanopartikler i en Svovel Copolymer Matrix

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 protokoll for produksjon av Gliadin-cyanoakrylat Nanopartikler for hydrofile belegget

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 optimalisert Protokoll for effektiv Radiomerking av gull nanopartikler ved hjelp av en<sup&gt; 125</sup&gt; I-merket Azid Prosthetic 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 Gjenkjennings- og enkeltcelle kvantifisering av metalloksid nanopartikler kjernefysiske 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 overføring elektronmikroskop for sporing selvstendig montering av 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

I Situ Lithiated referanse elektrode: 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-mediert Nucleation og vekst av Palladium metall nanopartikler

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