Name: دراسة العمليات الديناميكية للأجسام نانو الحجم في السائل باستخدام المسح الضوئي نقل المجهر (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-05T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 29 s
Description: اكتشف المجهر الإلكتروني النافذ الماسح للطور السائل لدراسة الجسيمات النانوية الذهبية في الماء. يتيح هذا البروتوكول رصد العمليات الديناميكية على المقياس النانوي في البيئات السائلة الطبيعية.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

نشكر E. Arzt على دعمه من خلال INM. تم دعم البحث جزئيا من قبل مسابقة لايبنتز 2014.

<ol><li>Ring, E. A., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+system+for+transmission+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Microsc.+Microanal%22%5BJournal%5D)">Microfluidic system for transmission electron microscopy.</a> Microsc. Microanal. 16, 622-629 (2010).</li>
<li>Ross, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Opportunities+and+challenges+in+liquid+cell+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Opportunities and challenges in liquid cell electron microscopy.</a> Science. 350, 9881-9889 (2015).</li>
<li>de Jonge, N., Ross, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+microscopy+of+specimens+in+liquid%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Electron microscopy of specimens in liquid.</a> Nat. Nanotechnol. 6, 695-704 (2011).</li>
<li>Zheng, H., Smith, R. K., Jun, Y. W., Kisielowski, C., Dahmen, U., Alivisatos, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+single+colloidal+platinum+nanocrystal+growth+trajectories%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Observation of single colloidal platinum nanocrystal growth trajectories.</a> Science. 324, 1309-1312 (2009).</li>
<li>Evans, J. E., Jungjohann, K. L., Browning, N. D., Arslan, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+growth+of+nanoparticles+from+solution+with+in+situ+liquid+transmission+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Controlled growth of nanoparticles from solution with in situ liquid transmission electron microscopy.</a> Nano Lett. 11, 2809-2813 (2011).</li>
<li>Alloyeau, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unravelling+kinetic+and+thermodynamic+effects+on+the+growth+of+gold+nanoplates+by+liquid+transmission+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Unravelling kinetic and thermodynamic effects on the growth of gold nanoplates by liquid transmission electron microscopy.</a> Nano Lett. 15, 2574-2581 (2015).</li>
<li>Smeets, P. J., Cho, K. R., Kempen, R. G., Sommerdijk, N. A., De Yoreo, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+carbonate+nucleation+driven+by+ion+binding+in+a+biomimetic+matrix+revealed+by+in+situ+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Calcium carbonate nucleation driven by ion binding in a biomimetic matrix revealed by in situ electron microscopy.</a> Nat. Mater. 14, 394-399 (2015).</li>
<li>Peckys, D. B., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid+Scanning+Transmission+Electron+Microscopy%3A+Imaging+Protein+Complexes+in+their+Native+Environment+in+Whole+Eukaryotic+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22Microsc.+Microanal%22%5BJournal%5D)">Liquid Scanning Transmission Electron Microscopy: Imaging Protein Complexes in their Native Environment in Whole Eukaryotic Cells.</a> Microsc. Microanal. 20, 346-365 (2014).</li>
<li>de Jonge, N., Peckys, D. B., Kremers, G. J., Piston, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+microscopy+of+whole+cells+in+liquid+with+nanometer+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Electron microscopy of whole cells in liquid with nanometer resolution.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 106, 2159-2164 (2009).</li>
<li>Evans, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualizing+macromolecular+complexes+with+in+situ+liquid+scanning+transmission+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Micron%22%5BJournal%5D)">Visualizing macromolecular complexes with in situ liquid scanning transmission electron microscopy.</a> Micron. 43, 1085-1090 (2012).</li>
<li>Dukes, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+microchip+design+and+application+for+in+situ+transmission+electron+microscopy+of+macromolecules%5BTitle%5D)+AND+%22Microsc.+Microanal%22%5BJournal%5D)">Improved microchip design and application for in situ transmission electron microscopy of macromolecules.</a> Microsc. Microanal. 20, 338-345 (2014).</li>
<li>Ring, E. A., Peckys, D. B., Dukes, M. J., Baudoin, J. P., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Silicon+nitride+windows+for+electron+microscopy+of+whole+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Microsc%22%5BJournal%5D)">Silicon nitride windows for electron microscopy of whole cells.</a> J. Microsc. 243, 273-283 (2011).</li>
<li>de Jonge, N., Pfaff, M., Peckys, D. B. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/278397751_Practical_Aspects_of_Transmission_Electron_Microscopy_in_Liquid">Practical aspects of transmission electron microscopy in liquid.</a> Adv. Imag. Electr. Phys. 186, 1-37 (2014).</li>
<li>Verch, A., Pfaff, M., De Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exceptionally+slow+movement+of+gold+nanoparticles+at+a+solid%3Aliquid+interface+investigated+by+scanning+transmission+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Exceptionally slow movement of gold nanoparticles at a solid:liquid interface investigated by scanning transmission electron microscopy.</a> Langmuir. 31, 6956-6964 (2015).</li>
<li>Schneider, N. M., Norton, M. M., Mendel, B. J., Grogan, J. M., Ross, F. M., Bau, H. H. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp507400n">Electron-water interactions and implications for liquid cell electron microscopy.</a> J. Phys. Chem. C. 118, 22373-22382 (2014).</li>
<li>Hermannsdoerfer, J., de Jonge, N., Verch, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+beam+induced+chemistry+of+gold+nanoparticles+in+saline+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Comm%22%5BJournal%5D)">Electron beam induced chemistry of gold nanoparticles in saline solution.</a> Chem. Comm. 51, 16393-16396 (2015).</li>
<li>Schuh, T., de Jonge, N. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S163107051300203X">Liquid scanning transmission electron microscopy: Nanoscale imaging in micrometers-thick liquids.</a> C. R. Phys. 15, 214-223 (2014).</li>
<li>Jensen, E., Burrows, A., Molhave, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monolithic+chip+system+with+a+microfluidic+channel+for+in+situ+electron+microscopy+of+liquids%5BTitle%5D)+AND+%22Microsc.+Microanal%22%5BJournal%5D)">Monolithic chip system with a microfluidic channel for in situ electron microscopy of liquids.</a> Microsc. Microanal. 20, 445-451 (2014).</li>
<li>Creemer, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/5428851/">A MEMS reactor for atomic-scale microscopy of nanomaterials under industrially relevant conditions.</a> J. Microelectromech. Syst. 19, 254-264 (2010).</li>
<li>Williamson, M. J., Tromp, R. M., Vereecken, P. M., Hull, R., Ross, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+microscopy+of+nanoscale+cluster+growth+at+the+solid-liquid+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Dynamic microscopy of nanoscale cluster growth at the solid-liquid interface.</a> Nat. Mater. 2, 532-536 (2003).</li>
<li>Thiberge, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scanning+electron+microscopy+of+cells+and+tissues+under+fully+hydrated+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Scanning electron microscopy of cells and tissues under fully hydrated conditions.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 101, 3346(2004).</li>
<li>Chen, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+motion+of+DNA-Au+nanoconjugates+in+graphene+liquid+cell+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">3D motion of DNA-Au nanoconjugates in graphene liquid cell electron microscopy.</a> Nano Lett. 13, 4556-4561 (2013).</li>
<li>Yuk, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+EM+of+colloidal+nanocrystal+growth+using+graphene+liquid+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">High-resolution EM of colloidal nanocrystal growth using graphene liquid cells.</a> Science. 336, 61-64 (2012).</li>
<li>Reimer, L., Kohl, H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aReimer%2C+L+%22Transmission+electron+microscopy%3A+physics+of+image+formation%22">Transmission electron microscopy: physics of image formation</a>. , Springer. (2008).</li>
<li>Abellan, P., Woehl, T. J., Parent, L. R., Browning, N. D., Evans, J. E., Arslan, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+influencing+quantitative+liquid+%28scanning%29+transmission+electron+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Commun%22%5BJournal%5D)">Factors influencing quantitative liquid (scanning) transmission electron microscopy.</a> Chem. Commun. 50, 4873-4880 (2014).</li>
<li>Woehl, T. J., Jungjohann, K. L., Evans, J. E., Arslan, I., Ristenpart, W. D., Browning, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+procedures+to+mitigate+electron+beam+induced+artifacts+during+in+situ+fluid+imaging+of+nanomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Ultramicroscopy%22%5BJournal%5D)">Experimental procedures to mitigate electron beam induced artifacts during in situ fluid imaging of nanomaterials.</a> Ultramicroscopy. 127, 53-63 (2013).</li>
<li>Hohmann-Marriott, M. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+3D+cellular+imaging+by+axial+scanning+transmission+electron+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">Nanoscale 3D cellular imaging by axial scanning transmission electron tomography.</a> Nat. Methods. 6, 729-731 (2009).</li>
<li>Unocic, R. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+electrochemical+measurements+using+in+situ+ec-S%2FTEM+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Microsc.+Microanal%22%5BJournal%5D)">Quantitative electrochemical measurements using in situ ec-S/TEM devices.</a> Microsc. Microanal. 20, 452-461 (2014).</li>
<li>Kourkoutis, L. F., Plitzko, J. M., Baumeister, W. <a target="_blank" href="http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev-matsci-070511-155004">Electron Microscopy of Biological Materials at the Nanometer Scale.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 42, 33-58 (2012).</li>
<li>Chao, W., Harteneck, B. D., Liddle, J. A., Anderson, E. H., Attwood, D. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soft+X-ray+microscopy+at+a+spatial+resolution+better+than+15+nm%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Soft X-ray microscopy at a spatial resolution better than 15 nm.</a> Nature. 435, 1210-1213 (2005).</li>
<li>Larabell, C. A., Nugent, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+cellular+architecture+with+X-rays%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Opin+Struct+Biol%22%5BJournal%5D)">Imaging cellular architecture with X-rays.</a> Curr Opin Struct Biol. 20, 623-631 (2010).</li>
<li>Muller, D. J., Helenius, J., Alsteens, D., Dufrene, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Force+probing+surfaces+of+living+cells+to+molecular+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Chem.+Biol%22%5BJournal%5D)">Force probing surfaces of living cells to molecular resolution.</a> Nat. Chem. Biol. 5, 383-390 (2009).</li>
<li>Allison, D. P., Mortensen, N. P., Sullivan, C. J., Doktycz, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((atomic+force+microscopy+of+biological+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Wiley+Interdiscip.+Rev.+Nanomed.+Nanobiotechnol%22%5BJournal%5D)">atomic force microscopy of biological samples.</a> Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2, 618-634 (2010).</li>
<li>Fleming, A. J., Kenton, B. J., Leang, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bridging+the+gap+between+conventional+and+video-speed+scanning+probe+microscopes%5BTitle%5D)+AND+%22Ultramicroscopy%22%5BJournal%5D)">Bridging the gap between conventional and video-speed scanning probe microscopes.</a> Ultramicroscopy. 110, 1205-1214 (2010).</li>
<li>Sulchek, T., Hsieh, R., Adams, J. D., Minne, S. C., Quate, C. F., Adderton, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-speed+atomic+force+microscopy+in+liquid%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instr%22%5BJournal%5D)">High-speed atomic force microscopy in liquid.</a> Rev. Sci. Instr. 71, 2097-2099 (2000).</li>
</ol>

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

يتيح بروتوكول صفها STEM من AuNPs في سائل، بما في ذلك مراقبة العمليات الحيوية. هو تجميع حامل تقنية سهلة لتعلم. ومع ذلك، يجب النظر في العديد من الجوانب عند العمل مع صاحب تدفق تيم السائل. على سبيل المثال، الحواف المكسورة من رقاقة سي أو الجزيئات الكبيرة على الحلقات قد يؤدي إلى تسرب الخلية السائلة. من ناحية أخرى، جزيئات كبيرة (&gt; 200 نانومتر، على سبيل المثال، غبار أو الحطام سي) على الغشاء الخطيئة قد يؤدي إلى زيادة في سمك الخلية السائلة، مما يؤدي إلى تباين التصوير منخفض أو إلى القرار المكانية منخفضة وربما حتى سبب نوافذ الخطيئة لكسر. الأهم من ذلك، بقايا الملح أو المواد الكيميائية الأخرى قد تؤثر على نتائج التجارب بطريقة غير مرغوب فيها. لذا، فمن الأهمية بمكان أن يتم تنفيذ الخطوات المختلفة لإعداد العينات والتجمع حامل بعناية وفي بيئة نظيفة وخالية من الغبار. سمك م السائلتحدد ليرة لبنانية القرار قابلا للتحقيق، وكذلك على النقيض من الصور التي تم الحصول عليها 17. هذا السمك يمكن تعديلها عن طريق الفواصل التي تقع على واحد من اثنين من الرقائق سي. اعتمادا على أبعاد العينة، سمك مختلفة من الخلية السائلة يمكن أن تتحقق. لدراسة AuNPs، فمن الممكن استخدام الفواصل الصغيرة (200-500 نانومتر)، بينما تحتاج الخلايا حقيقية النواة كلها الفواصل أكبر تصل إلى 5 ميكرون. ويتأثر سمك الخلية السائلة مزيد من انتفاخ النوافذ غشاء الخطيئة الناتجة عن اختلاف الضغط بين الخلية السائلة والفراغ المحيطة بها. بهذا المعنى يصبح أكثر وضوحا مع أكبر الخطيئة النوافذ الغشاء. وبالتالي، من أجل تقليل سمك الخلية السائلة، فمن المستحسن استخدام صغيرة النوافذ غشاء الخطيئة. في حال فإنه من الصعب العثور على التداخل بين نافذتين صغيرة، فإنها يمكن تجميعها في تكوين عبرت باستخدام رقاقة قاعدة مختلفة. تكوينات بديلة لارجاعل منع انتفاخ وتتكون من متآلف رقاقة 18 أو غشاء النوافذ التي تدعمها أعمدة 19، ولكن تلك العيوب المعرض فيما يتعلق عينة التحميل. واحدة من أصعب جوانب التكنولوجيا الحالية هو عدم وجود مراقبة دقيقة على مدى سماكة السائل. في كثير من الأحيان، والسائل هو أكثر سمكا بكثير من ما هو متوقع من أبعاد هل المستخدمة، كما هو موضح هنا. استخدمت عدة مجموعات مغلقة غرف السائل 4، 20، 21، 22؛ هذه الأنظمة لها بعض المزايا فيما يتعلق بقرار المكاني، كما يمكن تقليل سماكة السائل عن طريق إحداث فقاعة في السائل. بدلا من ذلك، النوافذ الخطيئة يمكن أن يجبر على الانهيار، مما يؤدي إلى طبقة السائل أرق. ثالثا، الضميمة من النوافذ أرق أخرى موجودة (على سبيل المثال، الجرافين) 23، مما أدى أيضا في سوائل أرق بكثيرمما هو ممكن مع النظام المذكور في هذا البروتوكول. ومع ذلك، فإنه من المستحيل أن تدفق السائل في تلك النظم. أما بالنسبة للأي تقنية المجهر ارتفاع القرار، ويجب النظر في عدد من الجوانب التجريبية. الجانب الأكثر أهمية هو تفاعل شعاع الالكترون مع السائل أو العينة. بالإضافة إلى أضرار الإشعاع، مما يحد من القرار المكانية تحقيقه للعديد من العينات الصلبة 24، وتتأثر العينات السائلة أيضا الإلكترون منتجات الإنحلال الإشعاعي ولدت شعاع 15 و 25. وبما أن هذه المنتجات قد تؤثر على التجربة، وتفسير البيانات دقيقة والتصميم التجريبي ضرورية 26. وينبغي اختيار الإعدادات المجهر وفقا لأهداف دراسة خاصة. STEM قوة الدفاع الاسترالية أقوى للجسيمات الدقيقة التصوير من العدد الذري عالية (Z) في سمك أكبر من الخلية السائلة، مبادرة الخوذ البيضاءلو تيم يعطي أفضل النقيض من ذلك على المواد المنخفض Z ويكون عادة أسرع ولكن يتطلب أرق طبقات السائل 3. بدلا من استخدام كاشف ADF، يتم استخدام (BF) كاشف الميدان برايت أحيانا إلى صورة الخلية السائلة، منذ BF STEM هو مفيد لتصوير المواد المنخفض Z في طبقات سميكة 27. مع زيادة سمك الخلية السائلة، هناك حاجة إلى مزيد الحالية. ومع ذلك، وهذا يزيد من تركيزات المنتجات الإنحلال الإشعاعي ويزيد من أضرار الإشعاع. كما تجدر الإشارة إلى أن انعكاس على النقيض من ذلك لوحظ في كشف قوة الدفاع الاسترالية للسوائل سميكة جدا (&gt; 10 ميكرون للمياه). تم تغيير شروط السائلة بين تجاربنا عن طريق إزالة حامل من المجهر وتبادل كل من العينة والسائل. بالإضافة إلى تغيير تركيز الملح، فمن الممكن بسهولة لتغيير خصائص أخرى من السائل المتدفق في سوائل مختلفة (على سبيل المثال، يمكن للمرءاستخدام المحاليل من أجل تحديد درجة الحموضة محددة 16 أو تقديم حلول العضوية أو غيرها من المواد المضافة). ومن الممكن أيضا لتغيير السائل في حين لا يزال إدراج حامل في المجهر من قبل تتدفق السوائل من خلال نظام ميكروفلويديك. ومع ذلك، في هذه الحالة، فإنه من غير المعروف في الوقت الذي تشير السائل في التغييرات العينة. ومن الجدير بالذكر أيضا أن الرقائق دعم أقطاب متوفرة، لذلك يمكن أن يتم تجارب الكيمياء الكهربائية النانو من 28. الكائنات من الدراسة لا تقتصر على AuNPs في الماء، ولكن طائفة واسعة من العينات يمكن دراستها باستخدام بروتوكول المذكورة أعلاه، بما في ذلك والسليكا، وأكسيد التيتانيوم، والبوليمرات. إذا تحركات الكائنات سريعة جدا لالتقاط صورة في داخل الاستحواذ، اللزوجة يمكن تخفيض لحجم باستخدام خليط من 50٪ الجلسرين والماء 50٪. من النقاط المذكورة أعلاه،عدد من المزايا، وإمكانيات، وأيضا مساوئ أصبحت واضحة. عند العمل مع مرحلة السائل STEM، وأهم السلبيات للنظر هي ما يلي: 1) يتأثر أي تجربة من التفاعل الديناميكي للشعاع الالكترون مع العينة بأكملها (الكائن تحت الملاحظة، السائل، والأغشية الخطيئة)؛ 2) التعامل مع العينة مملة، وغالبا ما يكون من الصعب تحقيق طبقة السائل رقيقة لأن عينة أو الرقائق تحتوي بعض الجسيمات ميكرون الحجم؛ 3) عادة ما يختلف سمك السائل إلى حد كبير من سمك المقصود وضعتها هل. و4) القرار المكانية وعلى النقيض تعتمد بشدة على سماكة السائل والفرق بين كثافة تغيير الكائن تحت الملاحظة والسائل. في الوقت الحاضر، توجد طرق واسعة لالمجهر الكائنات في السائل مع نانومتر القرار المكانية. المجهر الإلكتروني في الجليد غير متبلور هي تقنية قوية 29،ولكن الإجراءات التجريبية المعنية حساسة، وليس كل التجارب تسمح إعداد العينة في الجليد، والتجارب وقت حل مستحيل. الأشعة السينية المجهري 30، 31 يمكن من حيث المبدأ أن تستخدم، لكنه لا يملك القرار المكانية محدود وغير متوفرة على نطاق واسع في المختبرات. تم تأسيس مجهر القوة الذرية في السائل ولكن هو أسلوب السطح فقط 32، 33، 34، 35. المجهر الضوئي لا يحمل القرار المكانية كافية. في الوقت الحاضر، المجهر الإلكتروني في السائل يبدو أن تقنية أقوى للفحص المجهري المباشر للأجسام النانوية والعمليات في السائل. المرحلة السائلة تيم وSTEM ليست حتى الآن تقنيات تحليلية روتينية ولكن ما زالت تتطور. عدد المعلمات أن تأخذ في الاعتبار هو كبير، وأنه هو ofteن يصعب استنساخها النتائج التجريبية. وعلاوة على ذلك، البيانات الكمية من الصعب الحصول على البيانات لأن تتشابك الآثار تحت التحقيق مع العمليات التي تحدث نتيجة لشعاع الالكترون. ويهدف البروتوكول الموصوفة هنا لتوحيد بروتوكول تجريبي، مما يمثل جميع جوانب القاعدة ذات الصلة من التجربة. ونحن نأمل ان يكون هذا البروتوكول سوف يؤدي إلى استنساخ أفضل من العمل التجريبي في هذا المجال الناشئ.

التقليدية الضوئي نقل المجهر (STEM) يقتصر من قبل مجموعة من العينات المناسبة للتحليل، وتحديدا في العينات الجافة والصلبة مناسبة لوضعها في فراغ عالية. ومع ذلك، العديد من الأسئلة العلمية والتكنولوجية وتتعلق المواد والعمليات في البيئة السائلة النانوية. ويمكن الآن عينات جزءا لا يتجزأ تماما في السائل أن تدرس مع الجذعية باستخدام المفهوم الذي ينطوي على غرفة ميكروفلويديك تجميعها في حامل العينة لنقل المجهر الإلكتروني (تيم) وSTEM 1. وقد أصبحت هذه التقنية المطورة حديثا شعبية متزايدة، كما أنه يقدم رؤية جديدة في العمليات الهامة في مختلف الموضوعات البحثية، بما في ذلك النمو، وانحلال، وعمليات تجميع الجسيمات النانوية 2، 3، 4، 5، 6. لا المعادن فقط، ولكن أيضا biominerals 7 والنظم البيولوجية يمكن دراستها 8، 9، 10، 11. تحميل العينة والتقاط صور للمرحلة السائل STEM يختلف عن STEM العينات الجافة وتنطوي على البروتوكول الذي يتطلب تدريب خاصة. ويتكون النظام ميكروفلويديك اثنين من رقائق السيليكون دعم السيليكون نتريد النوافذ (الخطيئة) غشاء شفافة لشعاع الالكترون على 200 كيلو من الطاقة 12 (انظر الشكل 1A). تفاصيل الأبعاد والتعامل مع هذه الرقائق يمكن العثور عليها في أي مكان آخر 12 و 13. عادة ما كانت العينة تحتوي على الأجسام النانوية. في هذه الورقة لاحظنا النانوية الذهبية (AuNPs). وثبتوا على AuNPs في الإطار العلوي (مع الاحترام لشعاع الإلكترون السفر إلى الأسفل) أو تطفو في LIQUهوية شخصية. يتم الحصول على قرار المكاني النانو في STEM عن طريق مسح شعاع الالكترون على AuNPs وجمع الإلكترونات المبعثرة التي تنتقل عن طريق استخدام حلقي الميدان الظلام (ADF) كاشف 9. يتم وضع الرقائق اثنين في فتحة صغيرة في طرف السائل حامل تدفق تيم 1 (حامل يعمل لكلا STEM وتيم ولكن يشار إليها على أنها حامل تيم). واحدة من الرقائق يحتوي على فاصل بحيث يتم تشكيل حجرة السائلة بين الرقائق. O-خواتم على كلا الجانبين من الرقائق اثنين توفر ختم فراغ المقصورة السائلة 13 (انظر الشكل 1B). والهدف من هذه المقالة هو لشرح الخطوات الأساسية للعينة التحميل والحصول على البيانات بحيث يمكن للمستخدمين المهتمين قد تجد سهولة الوصول إلى هذه التقنية الجديدة الناشئة. ويستخدم النظام المتوفرة من شركة معينة، ولكن البروتوكول هو أيضا صالح لأنظمة الشركات الأخرى. هذه التقنية هيأكثر تعقيدا من تيم التقليدية والهندسة والرياضيات، وعدد من الجوانب العملية يجب مراعاتها عند العمل مع نظام حامل السائل 13. الأهم من ذلك كله هو ضمان أن تكون مقصورة السائلة يتم تجميعها بشكل صحيح، وبالتالي توفير طبقة السائل رقيقة وختم فراغ. وبالتالي، فمن المهم للغاية للعمل نظيفة ومنع تشكيل الغبار أثناء إعداد وتجميع حامل تدفق تيم السائل. على وجه الخصوص، في حاجة إلى حلقات يا والرقائق السيليكون اثنان في أن يكون حرا من كل تلوث. حتى جزيئات صغيرة من الغبار على واحدة من الرقائق قد تزيد بشدة من سمك الخلية تجميعها، والتي قد تحول دون تحقيق القرار المكانية مفيد. وختم فراغ من الأهمية بمكان بحيث لا تلوث أو الضرر سيترك في المجهر الإلكتروني بعد التجربة. يصف هذا البروتوكول إجراء التحميل والعديد من الاختبارات اللازمة. تشغيل المجهر الالكتروني واضح ومباشر، بور أنها تتطلب بعض الخطوات الإضافية مقارنة المجهري لعينات الصلبة. مع زيادة سمك السائلة، يتم امتصاص المزيد من الإلكترونات ومتفرقة عن طريق السائل. قياس سماكة السائل أمر ضروري. وأخيرا، يوضح البروتوكول كيف يتم أخذ الصور وكيف عمليات ديناميكية يمكن دراستها. <img alt="شكل 1" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig1.jpg"> الشكل 1: السائل خلية تدفق لالضوئي نقل المجهر (STEM). (أ) توضيح تخطيطي لخلية السائلة تجميعها. يتم وضع اثنين من رقائق السيليكون مع السيليكون نتريد (الخطيئة) نوافذ الغشاء بين اثنين من الحلقات. ومرفق طيه السائل بين الغشاء الخطيئة وبالتالي فصلها عن فراغ في المجهر الإلكتروني. وتركز مسح شعاع الالكترون على عينة. يتم الحصول على النقيض من الإلكترونات متناثرة. ويجمد جزيئات الذهب (AuNPs) داخل السائل في الغشاء الخطيئة ولكن يمكن أيضا أن تتحرك فيالسائل. (ب) تخطيطي عرض الجانب المقطع العرضي كومة من اثنين من رقائق مع الحلقات. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

<table><tbody><tr><td>مجهر ضوئي مجهر</td><td>Leica</td><td>M60 CMO</td><td></td></tr><tr><td>مسح إلكتروني نقل منظار مع مصحح انحراف</td> كروي <td>JEOL</td><td>ARM200F</td><td></td></tr><tr><td>تدفق السائل حامل عينة</td><td>TEM DENS Solutions</td><td>مضخة</td> حقنة المحيط <td></td></tr><tr><td>Microfluidic</td><td>هارفارد Scientific</td><td>PicoPlus</td><td></td></tr><tr><td>منظف البلازما</td><td>Gatan</td><td>Solarus950</td><td></td></tr><tr><td>Chemicals</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetone, Rotisolv&nbsp; بالإضافة إلى HPLC</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>7328.2</td><td></td></tr><tr><td>الماء ، chromasolv Plus ل HPLC</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34877-2.5L</td><td></td></tr><tr><td>الإيثانول ، Rotisolv HPLC الصف</td><td>Carl Roth</td><td>P076.2</td><td></td></tr><tr><td>استقرت سترات الغروانية الذهبية ، قطر 30 نانومتر</td><td>بريطانيا Biocell</td><td>EM. GC20</td><td></td></tr><tr><td>Materials</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Base رقائق السيليكون الدقيقة مع أغشية نيتريد السيليكون بسماكة 50 نانومتر وأبعاد 20 & م × 0.40 مم</td><td>حلول DENS</td><td>لنظام</td><td></td>المحيطات</tr><tr><td>رقائق السيليكون المباعدة مع أغشية نيتريد السيليكون بسمك 50 نانومتر ، أبعاد 20 وميكرو ؛ م × 0.40 مم ، وسمك فاصل 200 نانومتر</td><td>حلول DENS</td><td>لنظام</td><td></td>المحيطات</tr> أنابيب <tr><td>نظرة خاطفة على الموائع</td> الدقيقة <td>Upchurch Scientific</td><td>1570</td><td></td></tr><tr><td>ملاقط</td><td></td><td></td><td></td> بلاستيكية قابلة</tr> <tr><td>للاستبدال (جسم من الفولاذ المقاوم للصدأ مضاد للمغناطيسية مضاد للأحماض مع نصائح ESD PVDF (SV)) ملاقط</td> فولاذية مثنية <td>مطلية</td> <td>بالتفلون مثالية-2ASVR.SA TEK</td><td></td></tr><tr><td>(EMS SA مع "PTFE" طلاء)</td> <td>علوم المجهر الإلكتروني</td><td>78322-7Te</td><td></td></tr><tr><td>ملاقط فولاذية عريضة منقار مطلية بالتفلون (طلاء EMS 2A "PTFE") علوم</td> <td>المجهر الإلكتروني</td><td>78322-2ATe</td><td></td></tr><tr><td>حقنة هاميلتون ، 1 مل ، محكم للغاز (موديل 1001 TLLX SYR)</td> <td>هاميلتون</td><td>81323</td><td></td></tr><tr><td>مناديل غرفة نظيفة سونتارا ميكروبيور AP (224 × 224 مم)</td><td>دوبونت</td><td>سونتارا مايكروبيور</td><td></td></tr></tbody></table>

دراسة العمليات الديناميكية للأجسام نانو الحجم في السائل باستخدام المسح الضوئي نقل المجهر

Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

عينات جزءا لا يتجزأ تماما في السائل يمكن دراستها في القرار المكانية النانو مع الضوئي نقل المجهر (STEM) باستخدام غرفة ميكروفلويديك تجميعها في حامل العينة لنقل المجهر الإلكتروني (تيم) وSTEM. ويتكون النظام ميكروفلويديك اثنين من رقائق السيليكون دعم رقيقة السيليكون نتريد (الخطيئة) نوافذ الغشاء. توضح هذه المقالة الخطوات الأساسية للعينة التحميل والحصول على البيانات. الأهم من ذلك كله هو ضمان أن تكون مقصورة السائلة يتم تجميعها بشكل صحيح، وبالتالي توفير طبقة السائل رقيقة وختم فراغ. ويشمل هذا البروتوكول أيضا عددا من الاختبارات اللازمة لأداء خلال تحميل عينة من أجل ضمان التجميع الصحيح. مرة واحدة يتم تحميل العينة في المجهر الإلكتروني، يحتاج إلى قياس سماكة السائل. قد يؤدي التجميع غير صحيح في السائل أيضا سميكة، في حين أن السائل أيضا رقيقة قد يشير إلى عدم وجود السائل، مثل عندما يتم تشكيل فقاعة. وأخيرا، فإن البروتوكوليشرح كيف يتم أخذ الصور وكيف عمليات ديناميكية يمكن دراستها. وتصوير عينة تحتوي على AuNPs على حد سواء في المياه النقية وفي المياه المالحة.

تم استخدام حامل تدفق تيم السائل لدراسة سلوك AuNPs في السائل. وقد ثبتوا AuNPs مستقر على الغشاء الخطيئة في الماء النقي وتم تصوير لقرار النانوية باستخدام المرحلة سائل STEM (الشكل 6). تم الحصول على النقيض من ممتازة على الذهب نثر بقوة. كانت الكثافة الحالية على الشاشة الفوسفور قياس لاختبار عينة الجافة 20 PA / سم ²، في حين بلغت 8 السلطة الفلسطينية / سم ² مع حامل تدفق تيم السائل المدرجة. باستخدام المعادلة 1، التخليص الماء = 2.4 ± 0.5 ميكرون، أكبر بكثير مما كان متوقعا على أساس سمك هل من 200 نانومتر. ومع ذلك، فإن سماكة ليست كبيرة جدا للتصوير من AuNPs مع نانومتر القرار المكانية. وكان سمك السائل أكثر سمكا من 200 نانومتر التي وضعتها هل يرجع ذلك إلى انتفاخ الأغشية الخطيئة وعدم التسطيح للرقائق، والحطام المقيمين على الرقائق. ther.within الصفحات = "1"&gt; للمياه نقية، وAuNPs حفاظ على شكلها أثناء التصوير 16، على الرغم من أن منتجات الإنحلال الإشعاعي على رد الفعل (ه - عبد القدير، H •، H +، OH •) التي تنشأ من تفاعل شعاع الالكترون مع المياه قد أكسدة ذرات الذهب واحدة، مما يؤدي إلى تغيير شكل AuNPs 15. ومع ذلك، عندما تم استخدام نظام تدفق السائل إلى إدخال أيونات الكلوريد في التجربة الثانية، تغيرت استقرار AuNPs. أيونات الكلوريد قادرة على تحقيق الاستقرار في ذرات الذهب المؤكسد في شكل tetrachloroaureat، AuCl 4 -. ويبين الشكل 7 أن AuNPs حل ببطء خلال STEM التصوير سلسلة مرور الزمن، على غرار النتائج ذكرت في وقت سابق 16. لاستخدام معدل الجرعة الإلكترون، استغرق ~ 300 ق حل 30 AuNPs نانومتر الحجم. تحركات AuNPs في توفير المياه درست ص في التجربة الثالثة (الشكل 8). قبل التجربة، تم تنظيف حامل تدفق تيم السائل من أجل إزالة أي آثار للملح. تختلف عن التجربة الأولى، تم استخدام منهج إعداد عينة بديلة لتحقيق مرفق أضعف من AuNPs إلى غشاء الخطيئة (14). في هذه التجربة، تم وضع حل AuNP على رقاقة السيليكون وتجميعها في حامل تدفق تيم السائل دون السماح الحل تجف. في هذه الطريقة، وAuNPs الغواصين بسهولة من الغشاء الخطيئة على التصوير في معدل الجرعة المستخدمة. انتقل بعض AuNPs بعيدا عن مجال الرؤية إلى الحلول بكميات كبيرة، في حين بقي AuNPs المتبقية داخل مجال الرؤية على مقربة من النافذة الخطيئة. وقد لوحظت تحركات هؤلاء AuNPs، وأنها في نهاية المطاف مكتل. بعد فترة من الوقت، فصل هذه الكتل أيضا من الغشاء الخطيئة وانتقل من مجال الرؤية، وإلى حل. ntent "FO: المحافظة على together.within الصفحات =" 1 "&gt; <img alt="الشكل (6)" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig6.jpg"> الشكل 6: المسح الضوئي نقل المجهر (STEM) صورة مجهرية من AuNPs 30 نانومتر في القطر في الجزء العلوي من طبقة المياه النقية. الصورة المعروضة هي مساحة محددة من الصورة الأصلية. وكان حجم الصورة 1024 س 1024 بكسل، كانت المرة بكسل يسكن 19 ميكرو ثانية، كان حجم بكسل 0.73 نانومتر، وكان التكبير 400،000X. وكانت جرعة الإلكترون وبالتالي 7.1 × 10 4 ه - / nm². كانت كثافة التيار المقاسة على الشاشة الفوسفور 8 السلطة الفلسطينية / سم 2، لذلك تم حساب سماكة السائل ليصل إلى 2.4 ميكرون. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig6large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الرقم 7" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig7.jpg"> الرقم 7: سلسلة الوقت الفاصلمن الميكروسكوب STEM من AuNPs في المالحة. (AD) الصور المستخرجة من سلسلة الوقت الفاصل بين الصور STEM في الصورة فترات 30. وAuNPs تذوب تدريجيا في السائل نتيجة وجود أيونات الكلوريد. وكانت المرة بكسل يسكن 2 ميكرو ثانية، والإطار الزمني لسلسلة الفاصل الزمني كان 1.75 ثانية، كان حجم بكسل 0.44 نانومتر، وكان التكبير 500،000X. وكانت جرعة الإلكترون في صورة 1.2 × 10 4 ه - / nm². وكان سمك السائل 2.4 ميكرون. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig7large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الرقم 8" src="/files/ftp_upload/54943/54943fig8.jpg"> الرقم 8: STEM صورة مجهرية من AuNPs تتحرك في الماء النقي. (A) غشاء الخطيئة مع AuNPs، والتي يتم اختيار عدة مع السهام. (ب) مسارات الحركةمن AuNPs مختارة (انظر A). بعض AuNPs الابتعاد عن مجال الرؤية خلال فترة التصوير. وAuNPs المتبقية تتحرك أفقيا على طول الغشاء الخطيئة والبدء agglomerating. عند بلوغ حجم كتلة حرجة، وأنها ترسل من الغشاء والابتعاد عن مجال view.The الوقت بكسل يسكن كانت 1 ميكرو ثانية، كان الإطار الزمني 0.52 ثانية، كان حجم بكسل 1.8 نانومتر، وكان التكبير 120،000X. وكانت جرعة الإلكترون في صورة 3.5 × 10 2 ه - / nm² وكان سمك السائل 2.4 ميكرون. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54943/54943fig8large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

يصف هذا البروتوكول تشغيل حامل العينة تدفق السائل لمسح انتقال المجهر الإلكتروني من AuNPs في الماء، كما تستخدم لمراقبة العمليات الحيوية النانوية.

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

الهدف العام من الفحص المجهري الإلكتروني لنقل الطور السائل هو مراقبة هياكل وظواهر المواد النانوية في العينات البيولوجية المضمنة بالكامل في طبقة سائلة يصل سمكها إلى عدة ميكرومترات. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال علوم المواد مثل سلوك المواد النانوية في السائل ودراسة العينات البيولوجية في البيئة السائلة الطبيعية. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها توفر معلومات مورفولوجية نانوية حول العينات في السائل.بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة لأن تحميل حامل العينة والحصول على الصورة ليسا بسيطين كما تم إجراؤه لأول مرة باستخدام المجهر الإلكتروني. لبدء الإجراء ، في غطاء التدفق الصفحي النظيف ، قم بتنظيف شريحة زجاجية مجهرية خفيفة بأنسجة خالية من الألياف والإيثانول النقي. ضع الشريحة على منديل غرف الأبحاث في طبق بتري بغطاء.لمعالجة رقائق SiN الدقيقة ، باستخدام ملاقط مطلية بالكربون ، أمسك الرقاقة بقوة ولكن بعناية على الجوانب الطويلة ، مع الحفاظ على غشاء SiN متجها لأعلى في جميع الأوقات. باستخدام هذه التقنية ، ضع خمس رقائق دقيقة بدون فاصل وخمس رقائق دقيقة بفاصل 200 نانومتر على الشريحة الزجاجية. أغلق طبق بتري واجلب الرقائق الدقيقة إلى غطاء الدخان.ضع الرقائق الدقيقة في دورق من الأسيتون من الدرجة HPLC مع وضع جانب الغشاء لأعلى. قم بتدوير الدورق برفق لمدة دقيقتين لإزالة الطبقة الواقية ، مع الحرص على عدم قلب الرقائق الدقيقة. ثم انقل الرقائق الدقيقة بسرعة إلى دورق من الإيثانول النقي.غطي الدورق بورق الألمنيوم. قم بتدوير الدورق برفق لمدة دقيقتين لإنهاء إزالة الطلاء وإحضاره في طبق بتري مغلق إلى غطاء التدفق الرقائقي. ضع الرقائق الدقيقة على منديل جديد في غرفة الأبحاث ، مع الحرص على عدم قلب الرقائق الدقيقة عند إطلاقها من الملقط.اترك الرقائق الدقيقة تجف لبضع دقائق. ثم ضع الرقائق الدقيقة على الشريحة الزجاجية في طبق بتري. أغلق طبق بتري وأحضر الرقائق الدقيقة إلى منظف البلازما.ضع الشريحة الزجاجية والرقائق الدقيقة في منظف البلازما وقم بتشغيل برنامج تنظيف مدته خمس دقائق لإزالة الهيدروكربونات من غشاء SiN. باستخدام مجهر ضوئي ، افحص الرقائق الدقيقة بحثا عن الأغشية الممزقة أو جزيئات الأوساخ. تخلص من الرقائق الدقيقة التالفة أو المتسخة.في غطاء التدفق الرقائقي ، قم بتثبيت الرقائق الدقيقة في صندوق نقل نظيف بسطح داخلي لزج. ضع قطرة ميكرولتر واحدة من محلول جسيمات الذهب النانوية المائية المستقرة بثلاثة سترات مولار على غشاء SiN لكل رقاقة بدون فاصل ، واترك المحلول يجف. ثم ضع ميكرولتر واحد من الماء منزوع الأيونات على الغشاء لغسل الملح والمواد الخافضة للتوتر السطحي.بعد 30 ثانية ، استخدم ورق الترشيح لإزالة الماء بعناية والسماح للرقائق الدقيقة بالجفاف. ضع طرف حامل TEM لتدفق السائل تحت مجهر ضوئي مجهر. قم بإزالة غطاء التيتانيوم من طرف الحامل وضعه على ورقة من ورق الألمنيوم.قم بإعداد مضخة حقنة ميكروفلوئيد مع حقنة زجاجية سعة مليلتر واحد تحتوي على 0.5 مل من الماء من الدرجة HPLC. قم بتوصيل المحقنة بنظام التدفق وابدأ تشغيل المضخة. عندما يتم شطف المياه من خلال النظام ، تحقق من الخطوط بحثا عن التسريبات أو انقباضات التدفق.عند اكتمال الضخ، قم بإزالة الشطف من حجرة الخلية السائلة وجفف طرف الحامل بورق الترشيح. افحص طرف الحامل بالمجهر الضوئي. جفف الطرف بمنديل غرف الأبحاث وقم بإزالة الغبار أو الألياف باستخدام ملاقط نظيفة مطلية ب PTFE.افحص غطاء طرف الحامل والحلقة O والبراغي وقم بإزالة الغبار أو الألياف باستخدام ملاقط مطلية ب PTFE. ضع الحلقة O في مجموعات الحاملات. ضع المسمار الأول وقم بتدويره عدة مرات حتى يبقى.باستخدام ملاقط منحنية نظيفة ، ضع عينة الرقاقة في جيب طرف الحامل بحيث يكون غشاء SiN متجها لأعلى. استخدم المجهر الضوئي مجهر للتحقق من تثبيت الرقاقة بشكل صحيح. ضع قطرة 0.3 ميكرولتر من الماء النقي المصفى على عينة الرقاقة.تثبيت الرقاقة في مكانها باستخدام الملقط. بعد ذلك ، التقط رقاقة فاصلة مع ملاقط منحنية مقلوبة رأسا على عقب. قم بتدوير الملقط بعناية بحيث يكون غشاء الرقاقة متجها لأسفل.ضع رقاقة الفاصل على عينة الرقاقة. ضع مادة عاكسة للضوء أسفل طرف الحامل وتحقق من محاذاة الرقاقة الدقيقة تحت المجهر الضوئي المجهري. استخدم الملقط لضبط الرقائق الدقيقة بعناية إذا كانت نوافذ SiN غير محاذاة.ثم التقط غطاء غرفة العينة بالملاقط. اقلب الغطاء رأسا على عقب ، ودون لمس الرقائق الدقيقة ، ضع الجانب الخلفي من الغطاء على طرف الحامل. ضع المسمار المتبقي باستخدام الملقط وشد كلا المسمارين بطريقة متكررة.شد بعناية حتى تواجه المقاومة. يمكن أن تنكسر النوافذ بسهولة إذا كان الشد قويا جدا. ابدأ تدفق سائل بسعة أربعة ميكرولتر في الدقيقة عبر النظام وتحقق من وجود تسرب في طرف الحامل.بعد ذلك ، أحضر الحامل إلى محطة ضخ التفريغ وقم بإجراء فحص التسرب. تأكد من أن الضغط يصل إلى 10 على الأقل إلى سالب الخامس ملي بار في غضون خمس دقائق. ضع الحامل في العلبة.وإحضار الحامل إلى المجهر الإلكتروني. قم بإعداد المجهر في وضع STEM. قم بقياس الكثافة الحالية لشعاع الإلكترون بطبقة كربونية رقيقة مطلية بجسيمات نانوية ذهبية كعينة مرجعية بدون ماء.ابدأ تدفق المياه النقية بمعدل لا يزيد عن ميكرولتر في الدقيقة. أدخل حامل TEM لتدفق السائل في قفل الحمل الفراغي وابدأ في الإخلاء. تأكد من انخفاض الضغط بشكل طبيعي.ثم أدخل حامل TEM بالكامل في المجهر. بمجرد أن يصبح الضغط منخفضا بدرجة كافية ، افتح صمام الشعاع وأدخل كاشف ADF. اضبط المجهر على وضع الاستحواذ المستمر وقم بترجمة مرحلة العينة في الاتجاهين X و Y للعثور على نافذة SiN.اضبط التباين والسطوع بحيث تكون حواف النافذة مرئية بوضوح. قم بترجمة المرحلة في الاتجاهين X و Y بحيث تكون زاوية النافذة في وسط مجال الرؤية. ثم أعد ضبط عدسة الموضوع.اضبط الوضع الرأسي لمرحلة العينة للتركيز الخشن على الزاوية. قم بإمالة المسرح بمقدار خمس درجات ذهابا وإيابا للتحقق من أن العينة في ارتفاع eucenter. قم بتوسيط زاوية النافذة في مجال الرؤية ثم قم بتخزين موضع المرحلة في البرنامج.قم بترجمة المرحلة في اتجاهين X و Y حتى تظهر الجسيمات النانوية الذهبية. ثم ركز العدسة الموضوعية. لاحظ الكثافة الحالية واحسب سمك الخلية السائلة.قم بترجمة المرحلة في الاتجاهين X و Y لتحديد موقع منطقة بها ما لا يقل عن 20 جسيما نانويا من الذهب. قم بتعيين المعلمات والحصول على صورة. الجسيمات النانوية الذهبية التي يتم تجميدها على غشاء نيتريد السيليكون وتصويرها باستخدام الطور السائل STEM.في الماء النقي ، حافظت الجسيمات النانوية الذهبية على شكلها طوال التصوير. يمكن لمنتجات التحلل الإشعاعي من الماء أن تؤكسد ذرات الذهب الفردية التي يمكن أن تغير في النهاية شكل الجسيمات النانوية. في تجربة أخرى، أدخلنا أيونات الكلوريد في الطور السائل.ذوبت جزيئات الذهب النانوية ببطء خلال التجربة حيث شكلت ذرات الذهب المؤكسدة رباعي كلورو اللورات القابل للذوبان. للتحقيق في حركات الجسيمات النانوية للذهب في الماء ، في التجربة اللاحقة ، لم يتم تثبيت الجسيمات النانوية بالكامل على غشاء العينة. تكتلت الجسيمات النانوية الذهبية وعند وصولها إلى حجم عنقود حرج ، انتقلت خارج مجال الرؤية.بمجرد إتقانها ، يمكن القيام بهذه التقنية في غضون ساعتين إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. ستكون هناك حاجة إلى عدة أسابيع من التدريب. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر العمل بهدوء والتحقق من إحكام الفراغ وسمك السائل.بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في علوم المواد والكيمياء وعلم الأحياء لاستكشاف نمو الجسيمات النانوية وحركتها في السائل ، وبنية المواد النانوية في البيئات السائلة ، ووظائف البروتينات في خلايا الثدييات. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إجراء الفحص المجهري الإلكتروني لنقل المسح للجسيمات النانوية الذهبية المضمنة في طبقة الماء بما في ذلك التحميل الصحيح لحامل العينة وتعديل المجهر. لا تنس أن العمل مع السائل في المجهر الإلكتروني يمكن أن يتسبب في تلف إذا لم يتم تحميل حامل العينة بشكل صحيح.لذلك من المهم التحقق من تسرب الفراغ قبل التحميل.

studying-dynamic-processes-nano-sized-objects-liquid-using-scanning

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

وقد وضعنا خلية قائمة بذاتها السائل، والذي يسمح التصوير من خلال السوائل باستخدام المجهر الإلكتروني انتقال العدوى. ويمكن كشف العمليات الحيوية النانوية في السوائل في الزمن الحقيقي مع شبه نانومتر القرار.

الكشف عن العمليات الدينامية للمواد السائلة في السوائل عن طريق انتقال الإلكترون المجهري الخليوي

هنا نصف إجراء لتصوير المجمعات الفيروسية في السائل في قرار نانومتر باستخدام المجهر الإلكتروني انتقال.

في الموقع TEM من الجمعيات البيولوجية في السائل

نقدم لك هنا البروتوكولات التجريبية لمراقبة الوقت الحقيقي عملية التجميع الذاتي باستخدام خلايا السائل مجهر إلكتروني.

خلايا السائل مجهر إلكتروني لتعقب التجميع الذاتي من جسيمات نانوية

علينا أن نظهر أسلوب جميع إلكترونية لمراقبة ديناميات تهمة النانوسيكند وتصميما من ذرات يستعمل السيليكون مع مجهر مسح نفقي.

جميع الإلكترونية حل النانوسيكند المسح نفق مجهرية: تسهيل التحقيق في ديناميات تهمة يستعمل واحدة

يمكن استخدام الجرافين الخلية السائلة الميكروسكوب الإلكتروني لمراقبة ديناميات نانوكريستال في بيئة سائلة مع القرار المكانية أكبر من تقنيات الميكروسكوب الإلكتروني الخلية السائلة الأخرى. النقش premade نانوكريستالس ويلي شكلها استخدام الجرافين سائل الخلية "مجهر إلكتروني" يمكن أن تسفر عن معلومات ميكانيكية هامة حول التحولات نانوحبيبات.

استخدام الجرافين سائل الخلية مجهر إلكتروني لدراسة في الموقع النقش نانوكريستال

يمكن أن توفر تقنيات شعاع الأيونات المركزة المبردة (FIB) والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) رؤى رئيسية في كيمياء ومورفولوجيا الواجهات الصلبة السائلة السليمة. يتم تفصيل طرق إعداد خرائط طيفية عالية الجودة للأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX) لهذه الواجهات ، مع التركيز على أجهزة تخزين الطاقة.

توصيف المقياس النانوي للواجهات السائلة الصلبة عن طريق اقتران طحن الحزمة الأيونية المركزة على التبريد مع المجهر الإلكتروني الماسح والتحليل الطيفي

إن التحكم في درجة الحرارة أثناء تجارب المجهر الإلكتروني في المرحلة السائلة يفتح آفاقا جديدة لدراسة ديناميكية الجسيمات النانوية في البيئات السائلة التي تحاكي تكوينها أو وسائط التطبيق. باستخدام الخلايا السائلة التدفئة وضعت مؤخرا، لاحظنا مباشرة تأثير درجة الحرارة على عمليات النوى والنمو من الجسيمات النانوية الذهب في الماء.

دراسة آثار درجة الحرارة على نواة ونمو الجسيمات النانوية عن طريق المجهر الإلكتروني انتقال الخلايا السائلة

يصف هذا البروتوكول تعديلات المجهر الإلكتروني الناقل (TEM) مع نظام إضاءة الضوء ، وتصنيع الخلايا السائلة ، وملاحظات TEM في الموقع للتفاعلات الناجمة عن الضوء بين الخلايا البكتيرية والمحسس الضوئي. كما تتم مناقشة طرق تحضير العينات وتلف شعاع الإلكترون والتصوير.

المجهر الإلكتروني للانتقال في الموقع الناجم عن الضوء لمراقبة تفاعل المادة السائلة اللينة

هنا ، نقدم بروتوكولا لاستخدام برنامج الرؤية الآلية لتثبيت العمليات الديناميكية أثناء تصوير TEM ، مع فهرسة تدفقات متعددة من البيانات الوصفية لكل صورة في جدول زمني قابل للملاحة. نوضح كيف تتيح هذه المنصة المعايرة الآلية ورسم خرائط لجرعة الإلكترون على مدار التجربة.

نهج رؤية الآلة لسير عمل المجهر الإلكتروني النافذ وتحليل النتائج وإدارة البيانات

المسح مسبار-إلكترون واحد الطيفي السعة يسهل دراسة حركة الإلكترون واحد في مناطق تحت سطح الأرض المترجمة. أدرج حساسة تهمة الكشف عن الدوائر المبردة في المسح المجهر التحقيق للتحقيق في نظم صغيرة من الذرات إشابة تحت سطح عينات أشباه الموصلات.

المسح مسبار واحدة الإلكترون الطيفي السعة

اكتشف المجهر الإلكتروني النافذ الماسح للطور السائل لدراسة الجسيمات النانوية الذهبية في الماء. يتيح هذا البروتوكول رصد العمليات الديناميكية على المقياس النانوي في البيئات السائلة الطبيعية.

دراسة العمليات الديناميكية للأجسام نانو الحجم في السائل باستخدام المسح الضوئي نقل المجهر

استكشف المزيد من الفيديوهات