Name: performing spectroscopy on plasmonic nanoparticles with transmission-based nomarski-type differential interference contrast microscopy
Uploaded: 2019-06-05T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Performing Spectroscopy on Plasmonic Nanoparticles with Transmission-Based Nomarski-Type Differential Interference Contrast Microscopy at JoVE.com

Dr. Anthony S. Stender Ohio Üniversitesi 'nde Nanoscale ve kuantum fenomen Enstitüsü (NQPı) aracılığıyla teknik destek kabul etmek istiyor. Bu makale, Ohio Üniversitesi tarafından Dr. Stender 'a sağlanan başlangıç finansmanı ile mümkün hale gelmiştir.

1. standart cam mikroskopisi slaytları ile numune hazırlama
<ol><li>Numune biriktirme için cam mikroskop slaytları hazırlayın. Not: bazı durumlarda, cam etanol yerine ultra saf suda saklamak için daha uygun olabilir. Ancak, su veya hava depolama zaman içinde cam hidrofobik yapar.<ol>
<li>En iyi sonuçlar için cam veya kuvars mikroskop slaytlar ve kapak camı satın alın.</li>
		<li>Karalama kalemi kullanarak, her cam kapak kayağının ortasına sığ ve kısa bir çizik işareti koyun.</li>
		<li>Cam par...

<ol>
	<li>Pluta, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch+7:+Differential+Interference+Contrast+in.">Ch 7: Differential Interference Contrast in.</a> Advanced Light Microscopy. 2, 146-197 (1989).</li><li>Stender, A. S., Wang, G., Sun, W., Fang, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Gold+Nanorod+Geometry+on+Optical+Response.">Influence of Gold Nanorod Geometry on Optical Response.</a> ACS Nano. 4 (12), 7667-7675 (2010).</li><li>Stender, A. 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=Single+Cell+Optical+Imaging+and+Spectroscopy.">Single Cell Optical Imaging and Spectroscopy.</a> Chemical Reviews. 113 (4), 2469-2527 (2013).</li><li>Mehta, S. B., Sheppard, C. J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Partially+coherent+image+formation+in+differential+interference+contrast+(DIC)+microscope.">Partially coherent image formation in differential interference contrast (DIC) microscope.</a> Optics Express. 16 (24), 19462-19479 (2008).</li><li>Murphy, D. B., Davidson, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch+1:+Fundamentals+of+Light+Microscopy.">Ch 1: Fundamentals of Light Microscopy.</a> Fundamentals of Light Microscopy and Electronic Imaging, Second edition. , 1-20 (2012).</li><li>Stender, A. S., Augspurger, A. E., Wang, G., Fang, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Polarization+Setting+on+Gold+Nanorod+Signal+at+Nonplasmonic+Wavelengths+Under+Differential+Interference+Contrast+Microscopy.">Influence of Polarization Setting on Gold Nanorod Signal at Nonplasmonic Wavelengths Under Differential Interference Contrast Microscopy.</a> Analytical Chemistry. 84 (12), 5210-5215 (2012).</li><li>Wang, G., Sun, W., Luo, Y., Fang, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resolving+Rotational+Motions+of+Nano-objects+in+Engineered+Environments+and+Live+Cells+with+Gold+Nanorods+and+Differential+Interference+Contrast+Microscopy.">Resolving Rotational Motions of Nano-objects in Engineered Environments and Live Cells with Gold Nanorods and Differential Interference Contrast Microscopy.</a> Journal of the American Chemical Society. 132 (46), 16417-16422 (2010).</li><li>Kelly, K. L., Coronado, E., Zhao, L. L., Schatz, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Optical+Properties+of+Metal+Nanoparticles:+The+Influence+of+Size,+Shape,+and+Dielectric+Environment.">The Optical Properties of Metal Nanoparticles: The Influence of Size, Shape, and Dielectric Environment.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 107 (3), 668-677 (2003).</li><li>Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Not+All+That's+Gold+Does+Glitter.">Not All That's Gold Does Glitter.</a> MRS Bulletin. 26 (12), 1009-1014 (2012).</li><li>Maier, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Plasmonics: Fundamentals and Applications. , (2007).</li><li>Sun, W., Wang, G., Fang, N., Yeung, E. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wavelength-Dependent+Differential+Interference+Contrast+Microscopy:+Selectively+Imaging+Nanoparticle+Probes+in+Live+Cells.">Wavelength-Dependent Differential Interference Contrast Microscopy: Selectively Imaging Nanoparticle Probes in Live Cells.</a> Analytical Chemistry. 81 (22), 9203-9208 (2009).</li><li>Cras, J. J., Rowe-Taitt, C. A., Nivens, D. A., Ligler, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+chemical+cleaning+methods+of+glass+in+preparation+for+silanization.">Comparison of chemical cleaning methods of glass in preparation for silanization.</a> Biosensors and Bioelectronics. 14 (8), 683-688 (1999).</li><li>Augspurger, A. E., Sun, X., Trewyn, B. G., Fang, N., Stender, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monitoring+the+Stimulated+Uncapping+Process+of+Gold-Capped+Mesoporous+Silica+Nanoparticles.">Monitoring the Stimulated Uncapping Process of Gold-Capped Mesoporous Silica Nanoparticles.</a> Analytical Chemistry. 90 (5), 3183-3188 (2018).</li><li>Murphy, D. B., Davidson, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch+2:+Light+and+Color.">Ch 2: Light and Color.</a> Fundamentals of Light Microscopy and Electronic Imaging, Second Edition. , 21-33 (2012).</li><li>Wayne, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch+3:+The+Dependence+of+Image+Formation+on+the+Nature+of+Light.">Ch 3: The Dependence of Image Formation on the Nature of Light.</a> Light and Video Microscopy (Second Edition). , 43-78 (2014).</li><li>Stender, A. S., Wei, X., Augspurger, A. E., Fang, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+Behavior+of+Single+Gold+Dumbbells+and+Simple+Dumbbell+Geometries.">Plasmonic Behavior of Single Gold Dumbbells and Simple Dumbbell Geometries.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 117 (31), 16195-16202 (2013).</li><li>Hu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dark-field+microscopy+studies+of+single+metal+nanoparticles:+understanding+the+factors+that+influence+the+linewidth+of+the+localized+surface+plasmon+resonance.">Dark-field microscopy studies of single metal nanoparticles: understanding the factors that influence the linewidth of the localized surface plasmon resonance.</a> Journal of Materials Chemistry. 18 (17), 1949-1960 (2008).</li><li>Choo, 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=Wavelength-Dependent+Differential+Interference+Contrast+Inversion+of+Anisotropic+Gold+Nanoparticles.">Wavelength-Dependent Differential Interference Contrast Inversion of Anisotropic Gold Nanoparticles.</a> The Journal of Physical Chemistry C. 122 (47), 27024-27031 (2018).</li><li>Funston, A. M., Novo, C., Davis, T. J., Mulvaney, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmon+Coupling+of+Gold+Nanorods+at+Short+Distances+and+in+Different+Geometries.">Plasmon Coupling of Gold Nanorods at Short Distances and in Different Geometries.</a> Nano Letters. 9 (4), 1651-1658 (2009).</li></ol>

DıC mikroskobu ile görüntüleme yapılırken, veri toplamadan önce optik bileşenleri optimize etmek önemlidir. Bir denemenin ortasında polarizatör için küçük ayarlamalar bile son verilere önemli etkilere neden olabilir6. Dahası, farklı malzemeler farklı polarize ayarları gerektirir. Polarizasyon açısının etkisini göstermek için burada büyük adım boyutları kullanılsa da, gerçek bir deneyde, en uygun kontrast ayarının 1 ° – 2 ° içinde polarize ayarını optimize e...

1980 ' lerden bu yana, diferansiyel parazit kontrast (DıC) mikroskobu büyük ölçüde biyolojik bilimler içinde mikroölçekli nesneler için ayrılmış önemli bir görüntüleme yöntemi olarak görülmektedir. Ancak, 1950 ' lerde ve 1960 ' larda gelişimi sırasında, malzeme bilimi1için bir teknik olarak amaçlanmıştır. Plasmonik nanopartiküllerle ilgili malzeme bilimlerindeki son gelişmeler ile optik mikroskopiye sahip malzemelerin karakterizasyonu ile ilgili artan bir ilgi yer almıştır.
Birçok optik teknikleri kesinlikle Nanomateryal karakterizasyon için kullanılabilir (örneğin, karanlık alan, Brightfield, polarize ışık, floresan, vb.). Karanlık alan yaygın nanopartikül araştırma popüler, ancak Scatter koleksiyonuna dayanır ve karmaşık örnekler hakkında sınırlı bilgi sağlar2. Floresan kullanışlı olabilir, ancak sadece bu Luminesce veya düzgün lekelenebilir örnekleri ile. DıC microskopi, nanopartiküller analizi için değerli bir araç haline getirmek çeşitli özelliklere sahiptir. Diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında DıC 'nin en sık belirtilen avantajları ve Plazmonik nanopartiküller şunlardır: hiçbir örnek boyama gerekli, hiçbir Halo efektleri, sığ alan derinliği, ve yüksek lateral çözünürlük3. DıC Plazmonik nano madde araştırması için değerli olan ek güçlere sahiptir. Her şeyden önce, iki içsel ve ortogonal polarizasyon alanları mevcut ve Spektroskopi amacıyla aynı anda ölçülebilir2. İkincisi, Nanopartiküllerin kutuplanma sinyali son görüntü2' de yakalanmaz, bu da karanlık alan spektroskopisi ölçümlerinde ciddi bir endişe nedeni olabilir.
Bu makalenin amacı, Plazmonik nanopartiküller üzerinde spektroskopinin gerçekleştirilmesi için iletilen ışık Nomarski DıC mikroskopisini kullanmak için net bir metodoloji sağlamaktır. DıC son derece çeşitli malzemeler için uygulanabilir güçlü bir teknik olmasına rağmen, aynı zamanda görüntüleme nanopartiküller düzgün çalışması için büyük beceri ve anlayış gerektiren bir tekniktir. İletim tabanlı Nomarski DıC mikroskobu sadece kısaca burada gözden geçirilecektir karmaşık bir ışık yolu1 vardır. DıC optik treni Şekil 1' de görüntülenir. Işık, ilk olarak bir polarizatör ve bir kiriş bölme Nomarski prizma aracılığıyla geçirilen önce mikroskop yoluyla aktarılır örnek düzlem üzerine kondansatör tarafından odaklanmıştır. Amaç geçtikten sonra, ışık dedektöre çıkmadan önce bir ışın birleştiren Nomarski prizma ve bir analizörü karşılaştığında. İki polarize ve Nomarski prizmalar DıC görüntü oluşumu için kritik ve DIC iki ortogonal polarizasyon alanları üretmek için sorumludur1. Okuyucunun çalışma ilkeleri ve Nomarski DıC microscopes optik yolu hakkında daha fazla bilgi almak için, ya da Nomarski DıC ve diğer STIs diğer stilleri arasındaki farklar hakkında bilgi için, lütfen bu konular1 diğer iyi yazılmış hesapları bakın 4 , 5 , 6 , 7' ye kadar.
Onlar Nomarski DıC, karanlık alan veya başka bir mikroskopi tekniği ile olsun, onlara spektroskopisi gerçekleştirmeye çalışmadan önce Plazmonik Nanopartiküllerin temel doğası anlamak için aynı derecede önemlidir. Plazmonik alanında, nanopartiküller 10-100 Nm8,9ölçeğinde ölçümlendirmelere sahip parçacıklar olarak tanımlanır. Nanopartiküller birçok şekil (örneğin, küreler, çubuklar, yıldızlar, dumbbells, vb.) alabilir ve önemli özelliklerinin çoğu elektromanyetik spektrumunun ultraviyole-görünür-yakın kızılötesi aralığında ışık ile etkileşimlerden ortaya çıkabilir. "Plazmonik" terimi nanopartiküller10ile sınırlı değildir; Ancak, nanopartiküller tartışırken, lokalize yüzey plasmon rezonans (LSPR) referans olarak kullanılır. LSPR, yüksek spesifik ve nispeten dar frekans bandı8' in elektromanyetik radyasyonuyla Coulombic etkileşimi nedeniyle bir nanopmaddeki iletim elektronlarının osilasyona neden olduğu bir fenomen. Bu aynı frekanslarda, Plazmonik nanopartiküller ışık emilimi ve saçılma artan sergiler, optik mikroskobik ile gözlemlenebilir hale. Birçok durumda, Kondenser2' den önce bant geçiren filtreleri yerleştirerek, görüntüleme kontrastı geliştirmek ve LSPR efektini önlemek için başarısız olan ışığı ortadan kaldırmak için nano opartikülleri gözlemlemek tercih edilir. Filtreleri kullanmak da tek parçacık spektroskopisi deneylerini gerçekleştirmenizi mümkün kılar.
LSPR ile ilgili optik davranış, Nanopartiküllerin boyutuna ve şekline son derece bağımlıdır ve birçok optik mikroskopi tekniği ile incelenebilir. Ancak, bir anisotropik (yani, küresel olmayan) şekli ile Plazmonik nanopartiküller oryantasyon bilgilerini deşifre etmek için, ışık alanının polarizasyon kullanmak gereklidir. Polarizasyon alanını veya numune substrat 'ı küçük artışlarla dikkatle döndürerek, bireysel nanopartiküller için oryantasyona bağlı spektroskopik özellikleri izlemek mümkündür. Rotasyon ve polarizasyon aynı zamanda bir spektral özelliği Nanoparticle yüzey elektronlar bir dipolar veya daha yüksek sipariş salınımı nedeniyle olup olmadığını belirlemede yardımcı olabilir. Ancak, izotropik durumunda (yani, küresel) nanopartiküller, spektral profil aslında polarize ışık altında örnek döndürme üzerine değişmeden kalır.
DıC mikroskop (Şekil 2) ile görüntülendiğinde, nanopartiküller gri bir arka plana karşı gölge dökme beyaz ve siyah bir görünüme sahip havadar bir diske sahiptir. Küresel nanopartiküller bu görünümü rotasyon altında ve bant geçiren filtrelerinin değiştirilmesi ile koruyacaktır; Ancak, filtrenin merkezi dalga boyu, küre 'nin tek dipolar LSPR dalga boyu11' den daha ayrılmış hale geldiği için partiküller giderek görünümden solacak. Nanoçubuklar görünümü,2döndürüldüğü gibi oldukça dramatik bir şekilde değişebilir. Nanoray olan iki LSPR bantları dipolar davranış, konumu nanorods fiziksel boyutları dayanmaktadır. Bir Nanorod boyuna ekseni DIC polarizasyon alanlarından birine paralel olarak yönlendirilmiş olduğunda, havadar disk, LSPR dalga boyu ile ilişkili bir bant geçiren filtresi ile görüntülendiğinde tüm beyaz veya tüm siyah görünecektir. Numuneyi 90 ° döndürdükten sonra, ters rengi alacaktır. Alternatif olarak, bir Nanorod Enine ekseni uzunlamasına eksenine dik olduğundan, iki eksen için LSPR dalga boylarını eşleşen filtreler arasında geçiş yaparken çubuk karşı renk alacaktır. Diğer Oryantasyonlar ve filtre ayarlarında, nanoçubuklar daha fazla küreler gibi görünecektir, çeşitli gölge dökme havadar disk desenleri sunuyor. Enine eksenine sahip nanoçubuklar için 25 Nm <, DIC mikroskobu kullanarak LSPR 'nin dalga boyu sinyalini algılamak zor olabilir.
Tek parçacık spektroskopisi gerçekleştirmek için doğru optik bileşenleri kullanmak ve bunları düzgün şekilde hizalamak önemlidir. DıC microskopi yeteneğine sahip bir objektif kullanılmalıdır. Tek parçacık deneyleri için, 80x veya 100x yağ hedefleri idealdir. Nomarski DıC prizmalar normalde üç çeşit gelir: Standart, yüksek kontrast, ve yüksek çözünürlük. İdeal tip yüksek deney amacına ve nanopartiküller boyutuna bağlıdır. Standart prizmalar birçok deney için iyidir; Ancak daha küçük nanopartiküller (< 50 Nm) ile çalışırken, partikül kontrastı azalır, çünkü partiküller11' de azaldığı için yüksek kontrast prizmalar yararlı olabilir. DIC karşıtlığını ayarlamak, bir polarize döndürerek veya mikroskop markasına veya model6' ya bağlı olarak DIC prizlerden birini çevirerek elde edilir.
Kohler aydınlatma ve polarize ayarları ayarladıktan sonra, spektroskopi verileri toplama sırasında bu ayarları yeniden değil önemlidir. Ayrıca, filtreler ve açı ayarları arasında geçiş yaparken bile veri toplama sırasında her zaman sabit bir ortalama arka plan sinyali saklanması gerekir. Gerçek ideal arka plan değeri bilimsel kameranın dinamik aralığına bağlıdır, ancak genel olarak, arka plan kameranın maksimum algılama seviyesinin% 15 –% 40 aralığında olmalıdır. Bu, optimum parçacık karşıtlığını etkinleştirirken kamera sensörünün doyurılması olasılığını azaltır. Spektroskopi verileri toplamak için, renkli kamera aksine, siyah ve beyaz görüntüleri yakalar bilimsel bir kamera ile çalışmak gereklidir.
Numune hazırlama plasmonik nanopartiküller görüntüleme başka bir kritik yönüdür. DıC mikroskobu operatörleri numunenin optik özellikleri ve numunenin substrat bir anlayış olması zorunludur. "Önceden temizlenmiş" mikroskop cam yeterli görüntüleme nanopartiküller için hazırlanmış değildir, ve doğru yeniden temizlenmelidir numunenin engelsiz gözlem sağlamak için numune biriktirme önce. Mikroskop slaytlar için birçok temizlik protokolleri daha önce12belgelenmiştir, ancak normalde deneysel çalışmalarda bildirilen bir adım değildir.
Son olarak, veri analizi yöntemleri tek parçacık spektroskopisi için son bileşenidir. Her nano madde için maksimum ve minimum yoğunluklar, yerel arka plan ortalamasının yanı sıra ölçülmelidir. İlgi parçacıkları arka planda enkaz, substrat kusurları veya düzensiz aydınlatma olmayan alanlarda yer olmalıdır. Bir nanopmaddenin spektral profilinin belirlenmesi için bir yöntem, her dalga boyu parçacık karşıtlığı hesaplayarak,11,13,14,15aşağıdaki denklemin kullanarak:
<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/59411/59411eq1.jpg">
Alternatif olarak, tek bir parçacık spektrumunun, DıC 'nin iki polarizasyon alanını temsil eden, bireysel maksimum ve minimum sinyal bileşenlerine ayrılabilir, böylece iki eşzamanlı olarak toplanan yön bağımlı spektrumları görüntüler, iki denklem aracılığıyla:
<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/59411/59411eq2.jpg">
<img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/59411/59411eq3.jpg">

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1117px;" width="1117">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:293px;">Contrad 70</td>
			<td style="width:228px;">Decon Labs, Inc.</td>
			<td style="width:157px;">1002</td>
			<td style="width:439px;">For cleaning microscope glass, Available through many chemical suppliers</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:293px;">Ethanol</td>
			<td style="width:228px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:157px;">A962-4</td>
			<td>For cleaning and storing microscope glass</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:293px;">Glass microscope cover slips</td>
			<td style="width:228px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:157px;">260148</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:293px;">Glass microscope slides</td>
			<td style="width:228px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:157px;">26007</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:293px;">Gold nanorods</td>
			<td style="width:228px;">Nanopartz</td>
			<td style="width:157px;">DIAM-SPR-25-650</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:293px;">Gold nanospheres (80 nm)</td>
			<td style="width:228px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:157px;">742023-25ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:293px;">ImageJ</td>
			<td style="width:228px;">NIH</td>
			<td style="width:157px;">N/A</td>
			<td>Free Software availabe for data analysis from NIJ</td>
		</tr>
		<tr height="27">
			<td height="27" style="height:27px;width:293px;">Nail polish</td>
			<td style="width:228px;">Electron Microscopy Sciences</td>
			<td style="width:157px;">72180</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:293px;">Nikon Ti-E microscope</td>
			<td style="width:228px;">Nikon</td>
			<td style="width:157px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:293px;">Nitrogen gas</td>
			<td style="width:228px;">Airgas</td>
			<td style="width:157px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:293px;">ORCA Flash 4.0 V2+ digital sCMOS camera</td>
			<td style="width:228px;">Hamamatsu</td>
			<td style="width:157px;">77054098</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:293px;">Scribing pen</td>
			<td style="width:228px;">Amazon</td>
			<td style="width:157px;">N/A</td>
			<td>Many options available online for under $10. Not necessary to buy an expensive version.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:293px;">Ultrapure water</td>
			<td style="width:228px;"></td>
			<td style="width:157px;"></td>
			<td>18 megaohm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

performing spectroscopy on plasmonic nanoparticles with transmission-based nomarski-type differential interference contrast microscopy

Diferansiyel parazit kontrast (DıC) mikroskopisi, görünür menzilli ışık kullanarak görüntüleme mikroölçekli nesneler için en sık kullanılan güçlü bir görüntüleme aracıdır. Bu protokolün amacı, Plazmonik nano madde örneklerini hazırlamak ve onlara DıC mikroskobu ile tek parçacık spektroskopisi gerçekleştirme konusunda kanıtlanmış bir yöntemin ayrıntısı olmaktır. Tekrarlanabilen Spektroskopi denemeleri yapmak için birçok önemli adım dikkatle izlenmelidir. İlk olarak, simgeler örnek yüzey bulmak ve deneyler sırasında ilgi bölgeyi izleme yardımcı örnek substrat içine kazınmış olabilir. Daha sonra, substrat düzgün bir şekilde arındırılabilir ya da numunenin incelenmesini engelleyen veya belirsiz olan kirleticilerin temizlenmelidir. Bir örnek düzgün hazırlanmış bir kez, mikroskop optik yolu, Kohler aydınlatma kullanarak hizalanmalıdır. Standart Nomarski tarzı DıC mikroskop ile, özellikle Plazmonik nanopartiküller oryantasyona bağlı optik özellikleri gösterdiğinde, numunenin dönüşü gerekli olabilir. DıC mikroskobu iki içsel ortogonal polarizasyon alanına sahip olduğu için, dalga boyu bağımlı DıC kontrast deseni, çubuk şeklinde plasmonik nanopartiküller yönünü ortaya çıkarır. Son olarak, veri edinme ve veri analizlerinin dikkatle gerçekleştirilmesi gerekir. Bir kontrast değeri olarak DıC tabanlı spektroskopisi verileri temsil etmek için yaygındır, ancak yoğunluk verileri olarak sunmak da mümkündür. Tek parçacık spektroskopisi için DıC bu gösterisinde, odak küresel ve çubuk şeklinde altın nano-artiküller üzerinde.

Çıplak gözle görülebilecek kadar büyük örneklerle çalışırken, cam substrat üzerinde simge yerleştirme normalde gerekli değildir. Ancak, Nanomalzemeler ile çalışırken veya numunenin dönüşü gerektiğinde, simgeler, numunenin yönünü bulmak, ayırt etmek ve izlemek için kolay bir yöntem sağlayabilir. Daha sofistike teknikler cam substratlar üzerinde Simgesel yapılar bırakarak için kullanılabilir olmasına rağmen17, bir karalama kalemi...

Watch this Scientific Journal Video about Performing Spectroscopy on Plasmonic Nanoparticles with Transmission-Based Nomarski-Type Differential Interference Contrast Microscopy at JoVE.com

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

Bu protokolün amacı, Plazmonik nano madde örneklerinin hazırlanması ve diferansiyel girişim kontrastı (DıC) mikroskobu ile tek parçacık spektroskopisi gerçekleştirme konusunda kanıtlanmış bir yaklaşımın ayrıntısı olmaktır.

Iletim bazlı Nomarski-tipi diferansiyel girişim kontrast mikroskobu ile Plazmonik nanopartiküller üzerinde spektroskopisi gerçekleştirme

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

DIC mikroskopisi, karmaşık ortamlarda plazmonik nano partiküllerin görüntülenmesinde koyu alandan üstündür. Ancak DIC, tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için daha fazla bilgi ve beceri gerektirir. DIC mikroskopi hem yüksek lateral çözünürlük hem de sığ alan derinliği sağlar.Bu özelliklerin her ikisi de hücre içinde veya karmaşık ortamlarda nano tanecikleri izlerken son derece önemlidir. Başlamak için, her cam kapak lı slip'in ortasına sığ ve kısa bir çizik işareti yerleştirmek için karalama kalemi kullanın ve ardından ekteki metin protokolünde açıklandığı gibi camı temizleyin. Daha sonra, orijinal depolama kabından 05 miligramlık altın nanopartikül çözeltisinin 100 mikrolitresini çıkarmak ve çözümü 1,5 mililitrelik centrifuge tüpüne çıkarmak için bir mikropipet kullanın.6, 000 kez yerçekimi 10 dakika için örnek santrifüj. Bittiğinde, nanopartikül çözeltisindeki fazla yüzey aktif maddeden kurtulmak için bir mikropipet ile süpernatantı çıkarın. Daha sonra, santrifüj tüpüne 100 mikrolitre ultra saf su ekleyin.Kısaca pelet kırmak için örnek girdap, ve sonra nanopartikül agregaları tamamen yeniden askıya almak için hemen sonra 20 dakika sonicate. Bir mikropipet kullanarak, temizlenmiş ve çizik cam kapak üzerine nanopartikül çözeltisi altı mikrolitre dropcast. Daha sonra kapağı dikkatlice çevirin ve ikinci bir büyük mikroskop camı parçasının üzerine yerleştirin.Damla hızlı bir şekilde cam iki parça arasında eşit olarak yayılmalıdır. Hava kabarcıkları cam iki parça arasında sıkışıp önlemek için dikkat edin. Sıvının buharlaşmasını önlemek için kapak kapağının kenarlarını kapatmak için dar bir oje hattı kullanın.Örneği mikroskop aşamasına yerleştirin ve mikroskobun amacını ve kondansini hizala. Üzerinde örnek bulunan odak düzlemini bulmak ve daha önce oluşturulan çizilme işaretini bulmak için odağı ayarlayın. Nano parçacıklar ortaya çıkana kadar odak üzerinde ince ayar ve odaklanın.Kondansatörün doğru yerleşimini belirlemek için, 20x hedefiile başlayıp 80 veya 100x gibi yüksek büyütmelere hareket ederek Kohler aydınlatma yöntemini kullanın. Ardından, görüntüleme için örnek içinde ilgi çekici bir bölge seçin. Bölgeyi kameranın görüş alanına ortalayarak odağı gerektiği gibi ayarlayın.Mikroskop de Senarmont tasarımına sahipse, polarize maksimum arka plan yok oluşuna yakın bir şekilde ayarlanmış olarak başlayın ve polarizeyi yavaş yavaş arka plan yok oluşunu azaltmaya doğru döndürün. Arka plan yoğunluğu giderek artacaktır. Nano partiküller yerel arka plan ortalamasına göre en büyük yoğunluk farklarına ulaştığında ideal ayar elde edilir.Plazmonik nano tanecikleri için, en büyük kontrast genellikle maksimum arka plan yok oluşuna yakın nispeten karanlık bir arka planla elde edilir. Başıboş aydınlatmanın işlemle etkileşimkurmasını önlemek için oda aydınlatmasını kapatın. İlgi bölgesini görüntülemek için ana lokalize yüzey plazmon rezonans dalga boyu ile birlikte bulunan merkezi dalga boyu ile yarım maksimum bant geçiş filtresinde 10 nanometrelik tam genişlikte bir tam genişlik yerleştirin.Ardından, arka plan seviyesi kameranın maksimum kapasite seviyesinin %5 ila %40'ına kadar lamba yoğunluğunu veya pozlama süresini ayarlayın. İlgi çeken bölgedeki hiçbir nesne, kameranın maksimum yoğunluk seviyesinin %90'ını aşan sinyal yoğunlukları sergilememelidir. Örneği, her biri 10 nanometrenin yarı maksimum tam genişliğine sahip bant geçişli filtrelerle görüntüleyin ve bir bütün olarak tüm dalga boyu ilgi aralığında görüntülemeyi etkinleştirin.Görüntülerdeki arka plan yoğunluğunun lamba gücünü değil, pozlama süresini ayarlayarak %5 oranında kaldığından emin olun. Filtreleri değiştirdikten sonra, görüntüleri yakalamadan önce örneği yeniden odakla. İlgili tüm bilgileri korumak için görüntüleri sıkıştırılmamış TIFF dosyaları ve/veya yazılımın yerel dosya biçiminde kaydedin.Analize başlamak için görüntüyü ImageJ ile açın. İlgi alanının ana bölgesine bir dikdörtgen çizmek için dikdörtgen aracını kullanın. Ardından araç çubuğunda görüntüyü seçin, yakınlaştırmaya gidin ve seçim ekiseçin.Görüntüleme penceresi seçili alanı yakınlaştırır. Ardından, görüntüyü seçin, ayarlamak için gidin ve parlaklık/kontrast'ı seçin. Örnek bölgenin görünümünü iyileştirmek için görüntünün minimum, maksimum, parlaklığı ve kontrastını ayarlayın.Bu ayarlamalar bilimsel verileri değiştirmez, sadece örnek bölgenin daha iyi görünür olmasını sağlar. Şimdi, dikdörtgen aracını tekrar kullanın ve ölçülecek ilk nanoparçacığın etrafına bir kutu çizin. Kutu, nanopartikülün havadar diskinden sadece biraz daha büyük olmalıdır.Seçildikten sonra, çözümlemek için gidin ve ölçü'nü seçin. Seçili kutunun içinde bulunan pikseller için minimum, en büyük ve ortalama yoğunlukları bildiren yeni bir pencere görüntülenir. Kutunun özgün boyutunu koruyarak, kutuyu arka plan kontrastının nispeten eşit olduğu ve parçacık veya kirletici madde bulunmayan parçacığın hemen bitişiğindeki bir alana sürükleyin.Arka plan alanının ortalama yoğunluğunu belirlemek için ölçü aracını yeniden kullanın. Serideki tüm görüntülerdeki her parçacık için bu işlemi tekrarlayın. Ardından, her parçacığın tüm dalga boyları ve açılar daki kontrastını veya yoğunluğunu hesaplamak için verileri bir elektronik tabloya aktarın.Her parçacığın kontrastını hesaplamak için aşağıdaki denklemi girin. Son olarak, X ekseni boyunca dalga boyu ve Y ekseni boyunca kontrast veya yoğunluk ile veri çizerek belirli bir nanopartikül konumunda spektral profil grafiği. En uygun görüntüleme ayarını belirlemek için, bu altın nanospheres çeşitli polarize ayarları nda görüntülenmiştir.Sıfır derecede, parçacıklar çoğunlukla beyaz görünür ve orta kısımlarında koyu bir şerit belirir. Bu nanosfer örnekleri için çapraz kutuplaşmanın göstergesidir. Polarize farklı açılara döndürüldüğünde, parçacıklar bir köşeye doğru karanlık gölgeler atarlar.Ancak, parçacık kontrast değerleri önemli ölçüde değişir. Bu örnek için en uygun görüntüleme ayarı 10 derecepolarize bir kayma ile. Burada dalga boyu altın nanospheres kontrast karşı çizilmiştir.Her veri noktası, her parçacık çapı için ortalama 20 nanoküreyi temsil eder. Her parçacığın en yüksek kontrastı boyutuna bağlı olarak biraz değişir. Yoğunluk ve rotasyon bu altın nanorod gibi anizotropik şekiller ile daha da önemlidir.Burada dalga boyu iki farklı polarize ayarı yoğunluğuna göre çizilir. Her iki durumda da, parlak tarafın yoğunluğu karanlık tarafınkinden çok daha güçlüdür. Sahnenin dönüşü sırasında lokalize yüzey plazmon rezonans dalga boyunda tek bir altın nanorod yoğunluğu profili örnek 180 derece boyunca döndürülür gibi karanlık ve parlak yanları arasında büyük bir yoğunluk farkı gösterir.Örnek görüntüleme son derece önemlidir. Bu mikroskobik adına hem çalışkanlık ve sabır gerektirir. Numunenin bir dizi gün içinde yeniden görüntülenmesi gereken bir deneme gerçekleştiriyorsanız, çizilme işaretleri gibi önemli noktalar ilgi alan bölgenizi değiştirmede kritik öneme sahip olur.DIC mikroskobu, özellikle dinamik ve hücresel ortamlarda nano partikülleri inceleyen araştırmacıların ilgisini çekmektedir. Dic, özellikle karmaşık örnekleme ortamlarında en uygun mekansal çözünürlüğü sunduğundan.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Template Directed Synthesis of Plasmonic Gold Nanotubes with Tunable IR Absorbance

Şablon Ayarlanabilir IR Absorbans ile plasmonik Altın Nanotüpler Sentez Yönetmen

A nearly parallel array of pores can be produced by anodizing aluminum foils in acidic environments1, 2. Applications of anodic aluminum oxide (AAO) ...

Kimya

Photochemical Oxidative Growth of Iridium Oxide Nanoparticles on CdSe@CdS Nanorods

CdSe @ CdS nanorods üzerinde İridyum Oksit Nanopartiküller Fotokimyasal Oksidatif Büyüme

We demonstrate a procedure for the photochemical oxidative growth of iridium oxide catalysts on the surface of seeded cadmium selenide-cadmium sulfide ...

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

Hücre içi sıvı iletim elektron mikroskobu nano tanecikleri, kendinden montajlı takibi için

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

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

Tarama tünelleme mikroskobu ve spektroskopi ile Interfacial su dinamiği ve yapısını sondalama

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

Quantitative SERS Detection of Uric Acid via Formation of Precise Plasmonic Nanojunctions within Aggregates of Gold Nanoparticles and Cucurbit[n]uril

Quantitative SERS Detection of Uric Acid via Formation of Precise Plasmonic Nanojunctions within Aggregates of Gold Nanoparticles and Cucurbit[n]uril

Altın Nanopartikülleri ve Cucurbit [n]uril Agregaları İçinde Hassas Plazmonik Nanokavşakların Oluşumu Yoluyla Ürik Asidin Kantitatif SERS Tespiti

This work describes a rapid and highly sensitive method for the quantitative detection of an important biomarker, uric acid (UA), via surface-enhanced ...

Preparation of Silver-Palladium Alloyed Nanoparticles for Plasmonic Catalysis under Visible-Light Illumination

Görünür-Işık Aydınlatması Altında Plazmonik Kataliz için Gümüş-Paladyum Alaşımlı Nanopartiküllerin Hazırlanması

Localized surface plasmon resonance (LSPR) in plasmonic nanoparticles (NPs) can accelerate and control the selectivity of a variety of molecular ...

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

Atomik Kuvvet Mikroskopisi, Tek Bakteri Kimyasını Araştırmak için Bir Araç Olarak Kızılötesi Spektroskopi ile Birleştirildi

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

Studying the Effects of Temperature on the Nucleation and Growth of Nanoparticles by Liquid-Cell Transmission Electron Microscopy

Sıvı Hücreli İletim Elektron Mikroskopisi ile Sıcaklığın Nanopartiküllerin Çekirdeklenmesi ve Büyümesi Üzerindeki Etkilerinin Incelenmesi

Temperature control is a recent development that provides an additional degree of freedom to study nanochemistry by liquid cell transmission electron ...

Synthesis of Metal Nanoparticles Supported on Carbon Nanotube with Doped Co and N Atoms and its Catalytic Applications in Hydrogen Production

Karbon Nanotüp Üzerinde Katkılı Co ve N Atomları ile Desteklenen Metal Nanopartiküllerin Sentezi ve Hidrojen Üretiminde Katalitik Uygulamaları

A method for facile synthesis of nanostructured catalysts supported on carbon nanotubes with atomically dispersed cobalt and nitrogen dopant is presented ...