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

Denna forskning stöddes av den nationella naturvetenskap Foundation i Kina (61871183,21834001), Innovation Program av Shanghai kommunal utbildning kommissionen (2017-01-07-00-02-E00023), projektet ”Chen Guang” från Shanghai kommunala utbildningen Kommissionen och Shanghai Education Development Foundation (17CG 27).

1. beredning av lösningar
Obs: Var uppmärksam på de allmänna säkerhetsföreskrifter för alla kemikalier. Förfoga över kemikalier i ett dragskåp och bär handskar, skyddsglasögon och en labbrock. Förvara brandfarliga vätskor från eld eller gnistor. Alla vattenlösningar utarbetades med hjälp av ultrarent vatten (18,2 cm MΩ vid 25 ° C). De beredda lösningarna filtrerades med 0,22 μm porstorlek filter.
<ol><li>
Beredning av KCl lösning
	<ol>
<li>Lös 0,074 g ...

<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>

Tillverkning av en väldefinierad nanopipette är det första steget i tillverkningsprocessen sluten typ WNE. Genom att fokusera en CO2 laser på mitten av kapillären, avskiljer en kapillär in två symmetriska nanopipettes med nanoskala koniska tips. Diameter styrs enkelt, allt från 30-200 nm, genom att justera parametrarna för den laser avdragare. Det bör noteras att parametrarna för att dra kan variera för olika pipett avdragare. Miljömässiga temperaturen och luftfuktigheten kan också påverka den ...

Nanopartiklar har fått enorm uppmärksamhet på grund av olika funktioner såsom deras katalytiska förmåga, särskilt optiska funktioner, electroactivity och hög yta till volym nyckeltal1,2,3, 4. elektrokemisk analys av enstaka nanopartiklar är en direkt metod för att förstå de inneboende kemiska och elektrokemiska processerna på nanoskala nivå. För att uppnå mycket känsliga mätningar av enda nanopartiklar, har två elektrokemiska metoder tidigare använts för att läsa ut nanopartiklar information från nuvarande Svaren5,6,7. En av dessa metoder innebär immobilizing eller fånga en enskilda nanopartiklar i gränssnittet på nanoelectrode för studier av elektrokatalys8,9. Den andra strategin drivs av enda nanopartiklar kollision med ytan av en elektrod, som genererar en övergående nuvarande fluktuation från dynamiska redox processen.
Båda metoderna kräver en nanoskala ultrasensitive fjärranalys gränssnitt som motsvarar diametern på enda nanopartiklar. Traditionell tillverkning av nanoelectrodes har dock främst införlivat den mikro-elektromekaniska system (MEMS) eller laser dra tekniker, som är tråkiga och undisciplinable10,11,12, 13. Till exempel MEMS-baserade tillverkning av nanoelectrodes är dyrt och kräver användning av ett renrum, begränsar massiv produktion och popularisering av nanoelectrodes. Däremot, beroende laser dra tillverkning av nanoelectrodes starkt erfarenhet av operatörerna under förseglingen och dra i en metalltråd inuti kapillären. Om metalltråd inte är väl tillslutna i kapillären, kan klyftan mellan den inre väggen av nanopipette och wire dramatiskt införa nuvarande överskott bakgrundsljud och förstora den elektroaktiva sensing område. Dessa nackdelar minska i hög grad känsligheten hos nanoelectrode. Däremot, kan förekomsten av en lucka förstora området elektrod och minska känsligheten hos nanoelectrode. Följaktligen är det svårt att garantera en reproducerbar prestanda på grund av de okontrollerbara elektrod morfologier i varje fabrication process14,15. Därför behövs omgående en allmän fabrication metod för nanoelectrodes med utmärkt reproducerbarhet att underlätta elektrokemiska utforskning av de inneboende egenskaperna hos enda nanopartiklar.
Nyligen, den nanopore tekniken har utvecklats som en elegant och etikett-gratis strategi för enda molekyl analys16,17,18,19,20. På grund av dess kontrollerbar fabrication ger nanopipette ett nanoskala instängdhet, med en enhetlig diameter som sträcker sig från 30-200 nm av en laser Capil avdragare21,22,23,24 . Dessutom säkerställer proceduren enkel och reproducerbara fabrication generalizationen av nanopipette. Nyligen har föreslagit vi en trådlös nanopore elektrod (WNE), som inte kräver tätning av en metalltråd inuti nanopipette. Genom en lättköpt och reproducerbara fabrication process äger WNE en nanoskala metall nedfall inom nanopipette att bilda en elektroaktiva gränssnitt25,26,27,28 . Sedan WNE äger en väl definierad struktur och enhetlig morfologi av dess interneringar, uppnår det hög nuvarande upplösning samt låg resistens-kapacitans (RC) tidskonstant för att utföra hög temporal upplösning. Tidigare rapporterade vi två typer av WNEs, open-typ och sluten typ, för att förverkliga enda enhet analys. I öppen typ WNE sysselsätter ett nanometal lager deponeras på den inre väggen av en nanopipette, som konverterar faradic strömmen av en enda enhet till den joniska nuvarande svar26. Vanligtvis, en öppen typ WNE diameter är omkring 100 nm. För att ytterligare minska diametern på WNE, presenterade vi den sluten typ WNE, som upptar en solid metall nanotip fullt nanopipette spetsen genom en kemisk-elektrokemisk metod. Denna metod kan snabbt generera en 30 nm guld nanotip inuti en nanopore inneslutning. Väl definierade gränssnittet på området tip i en sluten typ WNE säkerställer en hög signal-brus-förhållande för elektrokemiska mätningar av enda nanopartiklar. Som en laddad guld nanopartiklar kolliderar med den sluten typ WNE, inducerar en ultrasnabb laddning-urladdning process i gränssnittet tip en kapacitiv feedback svar (CFR) i Joniska nuvarande spårningen. Den sluten typ WNE jämfört med en tidigare enda nanopartiklar kollision studie via en nanoelectrode med metall tråd inuti29, och visade en högre nuvarande upplösning i 0.6 pA ± 0,1 pA (RMS) och högre temporal upplösning 0,01 MS.
Häri, beskriver vi en detaljerad fabrication förfarande för en sluten typ WNE som har mycket kontrollerat dimensioner och utestående reproducerbarhet. I detta protokoll, en enkel reaktion mellan AuCl4– och BH4– är utformade för att generera en guld nanotip som helt blockerar öppningen av en nanopipette. Sedan antas bipolär elektrokemi för kontinuerlig tillväxt av en guld nanotip som når flera mikrometer inuti nanopipette längd. Denna enkla procedur kan genomförandet av detta nanoelectrode fabrication, som kan utföras i ett laboratorium som allmän kemi utan rena rum och dyr utrustning. För att bestämma storlek, morfologi och inre struktur av en sluten typ WNE, ger detta protokoll en detaljerad karakterisering procedur med användning av ett svepelektronmikroskop (SEM) och fluorescens-spektroskopi. Ett färskt exempel är markerat, som mäter direkt de inneboende och dynamisk interaktion av guld nanopartiklar (AuNPs) kolliderar mot nanointerface av en sluten typ WNE. Vi anser att den sluten typ WNE kan bana en ny väg för framtida elektrokemiska studier av levande celler, nanomaterial och sensorer på singel-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

Mäta de inneboende egenskaperna hos enda nanopartiklar av nanoelectrochemistry rymmer djupt grundläggande betydelse och har potentiella effekter i nanovetenskap. Dock är elektrokemiskt analysera enstaka nanopartiklar utmanande, eftersom den lastkännande nanointerface är okontrollerbar. För att möta denna utmaning, beskriver vi här tillverkning och karakterisering av en sluten typ trådlösa nanopore elektrod (WNE) som uppvisar en mycket kontrollerbar morfologi och utestående reproducerbarhet. Facile tillverkning av WNE möjliggör utarbetandet av väl definierade nanoelectrodes i en allmän kemi laboratoriet utan användning av en rent och dyr utrustning. En tillämpning av en 30 nm sluten typ WNE i analys av enda guld nanopartiklar i blandningen markeras också, som visar en hög nuvarande upplösning av 0.6 pA och hög temporal upplösning av 0,01 ms. åtföljs av sin utmärkta morfologi och små diametrar, fler potentiella tillämpningar av sluten typ WNEs kan utökas från nanopartiklar karakterisering till enda molekyl/ion upptäckt och encelliga sondering.

Vi visar ett lättköpt tillvägagångssätt för att fabricera en väldefinierad 30 nm trådlösa nanopore elektrod baserat på en kvarts koniska nanopipette. Tillverkning av en nanopipette demonstreras i figur 1, som omfattar tre steg. En microcapillary med en inre diameter 0,5 mm och 1,0 mm ytterdiameter är fast i avdragare, sedan en laser är inriktad på mitten av kapillären att smälta kvartarna. Genom att tillämpa styrkor till terminalerna av kapill...

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

Här presenterar vi ett protokoll för tillverkning av en sluten typ trådlösa nanopore elektrod och efterföljande elektrokemiska mätning av enda nanopartiklar kollisioner.

En sluten typ trådlösa Nanopore elektrod för att analysera enstaka nanopartiklar

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

Elektrokemiskt mäta inneboende inslag i enstaka nanopartikel är av stor betydelse i nanovetenskap. Denna metod visar ett enkelt men mycket reproducerbart sätt att bygga en trådlös nanoporeelektrod för snabb enda nanopartikelanalys. Storleken på nanoelektroden kan nå så mycket som 30 nanometer genom denna enkla tillverkningsmetod.Den aktuella upplösningen och den tidsmässiga upplösningen under analysen är 0,6 picoamps respektive 0,01 millisekunder. Det förväntas att denna trådlösa nanopore elektrod kommer att utnyttjas för in vivo och icke-invasiv sekulär analys på grund av nanoskala storleken på nanoelektrod spets. Den lokaliserade ytan plasmonic resonans egendom guld nano spets och den perfekta optiska visionen av korset nanopipettes kan möjliggöra elektrisk optisk upptäckt på nano-skala.Forskare som är intresserade av tillverkning av trådlös nanoporeelektrod bör behärska nanopipette hälla processen. För detta är ett avgörande steg i förfarandet. De bör vara uppmärksamma på miljötemperaturen och luftfuktigheten när man häller pipetten.Tillsätt först 4,8 milliliter kloresmörsyra med en massafraktion på 1%till 40 milliliter av avjoniserat vatten med kraftig omrörning. Värm sedan lösningen till en koka. Tillsätt snabbt 10 milliliter av en trisnatriumcitratlösning med en massafraktion på 1%i lösningen.Värm lösningen i ytterligare 15 minuter tills den slutliga lösningen är röd i färg. Placera kvarts kapillärer i en 15 milliliter centrifug röret fylld med aceton och ren i ett ultraljud renare i tio minuter. När du är klar, ta bort aceton och tillsätt etanol.Placera sedan centrifugröret i ultraljudsrengöraren i ytterligare tio minuters rengöring. Därefter placera kvarts kapillärerna i en annan 15 milliliter centrifugrör med avjoniserat vatten för avlägsnande av etanol, och utföra ultraljudsrengöring i 10 minuter. Torka kvartskamillärerna med hjälp av en kvävegasström och förvara dem i ett rent centrifugrör.Efter detta, slå på en koldioxidlaser-puller och förvärme i 15-20 minuter för att säkerställa en stadig lasereffekt. Installera en ren kvarts kapillär i den föruppvärmda koldioxidlaser-dragaren. Ställ in dra parametrar för värme, glödtråd, hastighet, fördröjning, och dra kraft på panelen av koldioxidlaserdragaren för en specifik diameter.Fixera den förberedda nanopipetten på en petriskål med ett återanvändbart lim för ytterligare karakterisering. Injicera 10 mikroliter av den beredda kloroaurisksyralösningen i nanopipetten med en mikroladdare. Centrifugera nanopipetten i fem minuter vid cirka 1 878 gånger G för avlägsnande av luftbubblor i nanopipetten.Efter centrifugeringen, fixera nanopipettet på en täcksli med tidigare förberett silikongummi, och definiera området inuti nanopipettet som cis-sidan och utsidan som transsidan. Efter att ha väntat fem minuter för gummit att bota, placera den integrerade ensemblen på objektiva tabellen av en inverterad mikroskop. Slå på och justera den mörka fältbelysningen för att fokusera nanopipettsspetsen under ett 10x mikroskopmål.Ändra till en 40x målsättning för högre spacial upplösning. Nästa plats en silversilverkloridelektrod inuti nanopipetten. Placera sedan en andra jordad silversilverkloridelektrod på transsidan.Anslut silversilverkloridelektroderna till en förförstärkare. Slå på det aktuella mätsystemet och motsvarande programvara för jonisk ströminspelning. Ställ sedan in den tillämpade potentialen på 300 millivolt.Nu långsamt lägga 150 mikroliter av natrium borohydride lösning till trans sidan för att utlösa reaktionen mellan kloreauric syra och natrium borohydrid. Samtidigt registrerar elektriskt och optiskt den aktuella spårningen och det mörka fältbildens spridningsspektra med hjälp av de aktuella mät- och mörka fältdetekteringssystemen. Stäng av den tillämpade potentialen efter den joniska strömspårningen återgår till noll picoamps.Tvätta den förberedda slutna typen WNE med strömmande avjoniserat vatten från botten till spetsen. Ändra lösningen i trans- och cis-sidorna till en kaliumkloridlösning efter tillverkning av den slutna typen WNE. Överför 50 mikroliter av den 30 nanomolära guld nanopartical lösningen till transsidan.Sedan spela in den nuvarande signalen av enstaka nanopartikel kollision händelser på en potential på 300 millivolt. Slutligen ändra den tillämpade spänningen för att övervaka frekvens, amplitud, och form förändring av den aktuella signalen. Tillverkning av en nanopipette innehåller tre huvudsteg.En mikrokapillär med en innerdiameter på 0,5 millimeter och och ytterdiameter på 1 milliliter fixeras i pullern, och en laser är sedan fokuserad på kapillärens centrum för att smälta kvartsen. Genom att applicera krafter på kapillärens polerterminaler separerar och bildar den slutligen två delar med nanoskala koniska spetsar. Proceduren att generera en guld nanotoppen inuti nanopipette spets, efter att dra processen visas här.En in situ karakterisering system användes för att övervaka tillverkningsprocessen av den stängda typen WNE genom samtidig inspelning av den aktuella svar och mörka bilder fält. Top view SEM bilder av den nakna nanopipette och slutna typ WNE visas här efter fokus joner stråle dela en sidovy SEM bild ger morfologi av guld nanotoppen inuti den slutna typen WNE. I de enda nanopartikelkollisionsexperimenten läggs de guldnanopartiklarna till WNE:s transsida.Den enastående bullerprestandan för denna CNE avslöjar de dolda signalerna med en hög signalfrekvens. Vid generering av guld nano spets, en låg tillämpad potential bör användas för att generera det elektrokemiska gränssnittet. En hög tillämpad potential skulle kunna påskynda genereringen av guld och resultera i defekta strukturer i nanospetsen.Den höga kontrastupplösningen och den höga speciella upplösningen av denna metod kan hjälpa forskare att ytterligare förstå elektronöverföringsprocessen på nanoskalan. Natriumborohydrid är farligt och kommer att reagera våldsamt med vatten. Var försiktig när du förbereder Natriumborohydridlösningen.

Research

JoVE Journal

Chemistry

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

Steady-state, Pre-steady-state, och Single-omsättningen Kinetic Mätning för DNA-glykosylas 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 metod för storleken Kontrollerad Syntes av stabila Oligomera Kluster av guld nanopartiklar under normala förhållanden

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

Syntes av ligand-free CdS Nanopartiklar inom ett Sulfur Sampolymer 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

Ett protokoll för produktion av Gliadin-cyanoakrylat Nanopartiklar för hydrofil beläggning

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 optimerat protokoll för effektiv Radiomärkning av guld nanopartiklar med hjälp av en<sup&gt; 125</sup&gt; I-märkt Azid prostetisk grupp

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 Upptäckt och enda Cell kvantifiering av metalloxid nanopartiklar med nukleära Microprobe analys

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

Vätska-cell transmissionselektronmikroskopi för spårning självmontering av nanopartiklar

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 referenselektrod: Fyra elektrod Design för-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-medierad kärnbildning och tillväxt av Palladium metall nanopartiklar

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