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Chemistry

Un elettrodo di tipo chiuso senza fili Nanopore per analizzare le singole nanoparticelle

Published: March 20, 2019 doi: 10.3791/59003
Automatic Translation
*1, *1, 1, 1, 1
1Key Laboratory for Advanced Materials, School of Chemistry and Molecular Engineering, East China University of Science and Technology
* These authors contributed equally

Summary

Qui, presentiamo un protocollo per la fabbricazione di un elettrodo di tipo chiuso senza fili nanopore e successiva misura elettrochimica delle nanoparticelle singole collisioni.

Abstract

Misura le caratteristiche intrinseche delle singole nanoparticelle da nanoelectrochemistry detiene profondo fondamentale importanza ed ha potenziali impatti in nanoscienza. Tuttavia, analizzando elettrochimicamente singole nanoparticelle è impegnativo, come il telerilevamento nanointerface è incontrollabile. Per affrontare questa sfida, descriviamo qui la fabbricazione e caratterizzazione di un elettrodo di tipo chiuso senza fili nanopore (WNE) che presenta una morfologia altamente controllabile e riproducibilità eccezionali. La facile realizzazione di WNE consente la preparazione di nanoelettrodi ben definito in un laboratorio di chimica generale senza l'uso di una camera pulita e costose attrezzature. Una sola applicazione di un 30 nm WNE chiuso-tipo nell'analisi di singole nanoparticelle d'oro nella miscela viene anche evidenziato, che mostra una risoluzione elevata corrente di 0,6 pA e temporale ad alta risoluzione di 0.01 ms accompagnato da loro morfologia eccellente e piccolo diametri, altre applicazioni potenziali di tipo chiuso WNEs possono essere espansa dalla caratterizzazione di nanoparticelle per rilevazione di singola molecola/ioni e unicellulare di sondaggio.

Introduction

Le nanoparticelle hanno attirato l'attenzione enorme a causa di diverse caratteristiche come loro capacità catalitica, caratteristiche ottiche particolari, electroactivity ed elevati rapporti superficie-volume1,2,3, 4. analisi elettrochimica delle nanoparticelle singole è un metodo diretto per la comprensione dei processi chimici ed elettrochimici intrinseci a livello di nanoscala. Per ottenere misurazioni altamente sensibile delle singole nanoparticelle, due approcci elettrochimici sono state precedentemente applicati per leggere informazioni di nanoparticelle da corrente risposte5,6,7. Uno di questi approcci coinvolge immobilizzare o catturare una nanoparticella individuo sull'interfaccia del nanoelectrode per lo studio di elettrocatalisi8,9. L'altra strategia è guidata dalla singola nanoparticella collisione con la superficie di un elettrodo, che genera una fluttuazione di corrente transitoria dal processo redox dinamico.

Entrambi questi metodi richiedono un'interfaccia sensibile ultrasensibile di nanoscala che corrisponda al diametro delle singole nanoparticelle. Tuttavia, la fabbricazione tradizionale di nanoelettrodi principalmente ha incorporato i sistemi micro-elettromeccanici (MEMS) o laser tirando tecniche, che sono noioso e undisciplinable10,11,12, 13. Ad esempio, basati su MEMS fabbricazione di nanoelettrodi è costoso e richiede l'uso di una camera pulita, limitazione della massiccia produzione e divulgazione di nanoelettrodi. D'altra parte, laser tirando fabbricazione di nanoelettrodi si basa pesantemente su esperienza degli operatori durante la sigillatura e tirare un filo metallico all'interno del capillare. Se il filo metallico non è ben sigillato nel capillare, il divario tra il filo e la parete interna della nanopipette drammaticamente può introdurre rumore corrente di fondo in eccesso e ingrandire l'elettroattivi rilevamento della zona. Questi inconvenienti in gran parte diminuiscono la sensibilità della nanoelectrode. D'altra parte, l'esistenza di una lacuna può allargare l'area dell'elettrodo e ridurre la sensibilità della nanoelectrode. Di conseguenza, è difficile garantire una performance riproducibile dovuto le morfologie di elettrodo incontrollabile in ogni processo di fabbricazione14,15. Pertanto, un metodo di fabbricazione generale di nanoelettrodi con eccellente riproducibilità è assolutamente necessario per facilitare l'esplorazione elettrochimico delle caratteristiche intrinseche delle singole nanoparticelle.

Recentemente, la tecnica di nanopore è stata sviluppata come un approccio elegante e privo di etichetta per singola molecola analisi16,17,18,19,20. A causa della sua fabbricazione controllabile, il nanopipette fornisce un confinamento su scala nanometrica, con un diametro uniforme che vanno da 30-200 nm da un laser capillare estrattore21,22,23,24 . Inoltre, questa procedura di fabbricazione semplice e riproducibile assicura la generalizzazione della nanopipette. Recentemente, abbiamo proposto un elettrodo nanopore wireless (WNE), che non richiede la tenuta di un filo metallico all'interno del nanopipette. Attraverso un processo di fabbricazione facile e riproducibili, il WNE possiede una deposizione metallica su scala nanometrica entro il nanopipette per formare un elettroattivi interfaccia25,26,27,28 . Poiché il WNE possiede una struttura ben definita e morfologia uniforme dei suoi confini, realizza l'alta risoluzione corrente, così come la costante di tempo di resistenza-capacità bassa (RC) per l'esecuzione di elevata risoluzione temporale. Precedentemente abbiamo segnalato due tipi di WNEs, tipo aperto e chiuso-tipo, per la realizzazione di analisi di singola entità. Il tipo aperto WNE impiega un strato di nanometal depositato sulla parete interna di un nanopipette, che converte la corrente faradica di una singola entità per la risposta corrente ionica26. Di solito, il diametro di un tipo aperto WNE è di circa 100 nm. Per ridurre ulteriormente il diametro di WNE, abbiamo presentato il WNE chiuso-tipo, in cui un nanotip di metallo solido completamente occupa la punta di nanopipette attraverso un approccio chimico-elettrochimica. Questo metodo è in grado di generare rapidamente un nanotip 30 nm oro all'interno di un confinamento nanopore. L'interfaccia ben definita nella zona di punta di un chiuso-tipo WNE assicura un elevato rapporto segnale-rumore per misure elettrochimiche di singole nanoparticelle. Come una nanoparticella d'oro caricata si scontra con il WNE chiuso-tipo, un processo di carica-Scarica ultraveloce all'interfaccia punta induce una risposta di feedback capacitivo (CFR) nella traccia corrente ionica. Rispetto ad un precedente singolo nanoparticella collisione Studio tramite una nanoelectrode con metallo filo all'interno29, il WNE chiuso-tipo ha mostrato una più alta risoluzione corrente di pA di ± 0,1 0,6 pA (RMS) e maggiore risoluzione temporale di 0,01 ms.

Qui, descriviamo una procedura di fabbricazione dettagliato per un WNE chiuso-tipo che è altamente controllato dimensioni e riproducibilità eccezionali. In questo protocollo, una semplice reazione tra AuCl4– e BH4– è progettato per generare un nanotip d'oro che blocca completamente l'orifizio di un nanopipette. Poi, elettrochimica bipolare è adottato per una crescita continua di un nanotip d'oro che raggiunge la lunghezza di parecchi micrometri all'interno del nanopipette. Questa semplice procedura consente l'implementazione di questa fabbricazione di nanoelectrode, che possa essere effettuati in qualsiasi laboratorio di chimica generale senza una camera pulita e costose attrezzature. Per determinare la dimensione, la morfologia e la struttura interna di un WNE di tipo chiuso, questo protocollo fornisce una procedura dettagliata caratterizzazione con uso di un microscopio elettronico a scansione (SEM) e la spettroscopia di fluorescenza. Un esempio recente è evidenziato, che misura direttamente le interazioni intrinseche e dinamiche di nanoparticelle d'oro (AuNPs) collisione verso il nanointerface di un WNE di tipo chiuso. Noi crediamo che il WNE chiuso-tipo può aprire un nuovo percorso per futuri studi elettrochimici delle cellule viventi, nanomateriali e sensori a livello di singolo-entità.

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Protocol

1. preparazione delle soluzioni

Nota: Prestare attenzione alle precauzioni generali di sicurezza per tutte le sostanze chimiche. Smaltire i prodotti chimici in una cappa aspirante e indossare guanti, occhiali e un camice da laboratorio. Tenere liquidi infiammabili lontano dal fuoco o scintille. Tutte le soluzioni acquose sono state preparate utilizzando acqua ultrapura (18,2 cm MΩ a 25 ° C). Le soluzioni preparate sono state filtrate utilizzando un filtro di dimensioni dei pori di 0.22 μm.

  1. Preparazione della soluzione di KCl
    1. Sciogliere 0,074 g di cloruro di potassio in 100 mL di acqua deionizzata.
  2. Preparazione della soluzione4 NaBH
    1. Sciogliere 0,018 g di sodio boroidruro in 10 mL di etanolo.
  3. Preparazione della soluzione4 HAuCl
    1. Sciogliere 0,010 g di cloruro di potassio in 1 mL di soluzione di acido cloroaurico 1%.
  4. Preparazione di gomma di silicone
    1. Mescolare la gomma di silicone contenente la parte A e parte B (Vedi Tabella materiali) con un rapporto di 1:1 in volume.
    2. Utilizzare la gomma di silicone mista per disegnare un'area di reazione la diapositiva immediatamente durante il tempo di pot di 1 min.
    3. Curare la gomma di silicone preparati su vetrino per 5 min.
  5. Preparazione di nanoparticelle d'oro30
    1. Aggiungere 4,8 mL di acido cloroaurico con una frazione in massa di 1% in 40 mL di acqua deionizzata con agitazione vigorosa.
    2. Riscaldare la soluzione ad ebollizione.
    3. Aggiungere rapidamente 10 mL di una soluzione di citrato trisodico con una frazione in massa di 1% nella soluzione.
    4. Riscaldare la soluzione per altri 15 minuti fino a quando la soluzione finale è di colore rossa.
      Nota: Nel nostro caso, la soluzione di acido cloroaurico rapidamente è stato ridotto di citrato trisodico, ed è stato osservato che la soluzione ha cambiato rapidamente da giallo-chiaro a scuro-nero.

2. preparazione del Setup sperimentale

  1. Preparazione del sistema di misura di corrente
    1. Accendere il sistema di misurazione corrente contenente l'amplificatore di corrente (Vedi Tabella materiali) e sistema di acquisizione dati a basso rumore (Vedi Tabella materiali)
    2. Accendete la modalità tensione-morsetto.
    3. Impostare la larghezza di banda del filtro a tasso di campionamento e 10 kHz a 100 kHz.
    4. Assemblare una gabbia rame fatti in casa specifica auto-progettata per proteggere il rumore esterno per celle sperimentali e il pre-amplificatore sul microscopio invertito (Vedi Tabella materiali).
    5. Terra la shell della gabbia di Faraday, gusci dell'amplificatore e il sistema di microscopio invertito.
  2. Installazione del sistema di rilevamento di campo scuro
    1. Generazione dell'oro nanotip dentro la nanopipette è controllata dal microscopio a campo oscuro –.
      Nota: Un sistema di microscopio invertito (Vedi Tabella materiali) è utilizzato per prendere immagini e spettri di dispersione. Una telecamera CCD digitale colore vero è impiegata per prendere immagini dell'elettrodo nanopipette e nanopore. Un condensatore a campo oscuro [apertura numerica (NA) = 0,8 – 0,95)] viene utilizzato per formare un'illuminazione in campo scuro. 10 X (NA = 0,3), 20x (NA = 0,45) e 40 X (NA = 0,6) obiettivi vengono utilizzati per raccogliere immagini di WNE il tipo chiuso. Rilevazione della fluorescenza è utilizzato per verificare ulteriormente se ci sono spazi vuoti tra la nanotip e la parete interna della nanopipette. Questo esperimento viene eseguito da un altro EMCCD (Vedi Tabella materiali) integrato anche il microscopio invertito, e la luce di eccitazione è una lampada a mercurio incorporato con un filtro passa-banda di 450-490 nm.

3. fabbricazione di tipo chiuso WNE

  1. Fabbricazione di nanopipettes
    1. Mettere i capillari di quarzo (Vedi Tabella materiali) in una provetta da centrifuga da 15 mL riempita con acetone per 10 min di pulizia ad ultrasuoni.
    2. Versi fuori acetone, quindi aggiungere etanolo nella stessa provetta da centrifuga.
    3. Mettere la provetta da centrifuga in un pulitore ad ultrasuoni per 10 min di pulizia.
    4. Mettere i capillari in un'altra provetta da centrifuga da 15 mL con acqua deionizzata per la rimozione dell'etanolo, con 10 minuti di lavaggio ad ultrasuoni.
    5. Continuamente ad ultrasuoni che pulire i capillari tre volte con acqua deionizzata per rimuovere il residuo dell'etanolo.
    6. Asciugare i capillari utilizzando un flusso di gas di azoto.
    7. Conservare i capillari in una provetta da centrifuga nuovo, pulito.
    8. Accendere l'estrattore di laser CO2 (Vedi Tabella materiali)
    9. Preriscaldare l'estrattore per 15-20 min garantire una potenza laser costante.
    10. Installare il capillare pulito nell'estrattore.
    11. Impostare i parametri che tirando di calore, filamento, velocità, ritardo e la forza di trazione sul pannello dell'estrattore della CO2 laser, per un diametro specifico. Il parametro detailed per tirare un nanopipette di diametro 30 nm in questo protocollo è illustrato nella tabella 1 (Figura 1).
    12. Difficoltà il nanopipette preparato su una piastra di Petri con l'adesivo riutilizzabile (Vedi Tabella materiali) per ulteriore caratterizzazione.
  2. Fabbricazione di chiuso-tipo WNE
    1. Iniettare 10 μL di soluzione di4 HAuCl preparata la nanopipette con un microloader.
    2. Centrifugare la nanopipette per 5 min a circa 1878 x g per la rimozione di bolle d'aria nella nanopipette.
      Nota: Per questo passaggio, abbiamo messo il nanopipette con la punta rivolta verso il basso in un supporto in casa all'interno di una provetta da centrifuga da 2 mL.
    3. Difficoltà il nanopipette su un vetrino coprioggetto con la gomma di silicone preparati (Vedi punto 1.4) e definire l'area all'interno del nanopipette come il lato "cis" e fuori come il lato "trans".
    4. La gomma è guarita, attendere 5 min.
    5. Mettere l'ensemble integrato sul tavolo obiettivo del microscopio invertito.
    6. Accendere e regolare l'illuminazione del campo scuro per mettere a fuoco la punta di nanopipette sotto un obiettivo microscopio 10X.
    7. Cambiamento a 20 X e 40 X obiettivi per una maggiore risoluzione spaziale.
    8. Posizionare un elettrodo Ag/AgCl dentro il nanopipette.
    9. Inserire l'altro elettrodo Ag/AgCl con messa a terra sul lato di trans .
    10. Collegare una coppia di Ag/AgCl elettrodi per il pre-amplificatore.
    11. Accendere il sistema di misurazione di corrente e il software corrispondente (Vedi Tabella materiali) per la registrazione corrente ionica.
    12. Impostare il potenziale applicato su 300 mV.
    13. Lentamente aggiungere 150 μL di soluzione di NaBH4 nel lato trans per innescare la reazione tra HAuCl4 e NaBH4 (Figura 2).
      Nota: La riduzione di NaBH4 in soluzione acquosa avviene a una velocità di reazione violenta. Di conseguenza, la generazione di H2 dalla riduzione di NaBH4 può indurre una struttura difettosa della nanotip dalla generazione della cavità durante la crescita di nanotip oro.
    14. Contemporaneamente, elettricamente e otticamente registrare la traccia corrente e del scuro-campo immagine/dispersione spettri utilizzando l'attuale misura e campo scuro sistemi di rilevazione (Figura 3).
      Nota: La soluzione di etanolo è volatile nell'ambito dell'illuminazione in campo scuro. Prestare attenzione al volume di etanolo durante il processo di fabbricazione.
    15. Spegnere il potenziale applicato dopo aver ionico attuale tracciato torna a 0 PA.
    16. Lavare il preparato WNE chiuso-tipo con che scorre acqua deionizzata dal basso fino alla punta.
  3. Caratterizzazione di chiuso-tipo WNE
    1. Caratterizzano WNE chiuso-tipo con un microscopio elettronico a scansione (SEM), che è un metodo generale per la caratterizzazione di nanopipettes22,31,32,33,34 .
    2. Utilizzare un esperimento fluorescente di ioni calcio per verificare la condizione di tenuta dell'oro nanotip dentro la nanopipette.
      1. Iniettare 10 μL di soluzione di CaCl2 lato cis della soluzione chiuso-tipo WNE e Fluo-8 nel lato di trans .
      2. Collegare gli elettrodi di Ag/AgCl per l'headstage.
    3. Applicare un bias di mV 400 potenziali e utilizzare il EMCCD (Vedi Tabella materiali) per monitorare la risposta di fluorescenza nell'area di punta. Utilizzare focus fascio di ioni (FIB) per scolpire le WNE tipo chiuso dalla punta verso il basso, quindi determinare la lunghezza dell'interno strato di metallo o nanotip con caratterizzazione SEM.
  4. Nanoparticella singola collisione con chiuso-tipo WNE
    1. Cambiare la soluzione nei lati trans e cis a una soluzione di KCl dopo fabbricazione di WNE il tipo chiuso.
    2. Trasferire 50 μL di soluzione di nanoparticelle d'oro 30 nm nel lato di trans . Registrare il segnale in corrente di singole nanoparticelle tra gli eventi di collisione a un potenziale di 300 mV (Figura 5).
    3. Modificare la tensione applicata per monitorare la frequenza, ampiezza e cambiamento di forma del segnale corrente.

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Representative Results

Dimostriamo un facile approccio per fabbricare un elettrodo di wireless nanopore nm 30 ben definito, basato su una nanopipette conica di quarzo. La realizzazione di un nanopipette è illustrata nella Figura 1, che comprende tre fasi principali. Un microcapillary con un diametro interno di 0.5 mm e diametro esterno di 1,0 mm è stato risolto nell'estrattore, poi un laser è focalizzato sul centro del capillare per fondere il quarzo. Applicando forze ai terminali del capillare, e infine separa e forma due parti con punte coniche su scala nanometrica. I parametri di trazione sono forniti nella tabella 1 per la realizzazione di 30 nm nanopipettes nel nostro laboratorio. Si noti che i parametri possono variare da estrattori laser diversi. Gli sperimentatori devono regolare i parametri secondo la potenza del laser, la temperatura e l'umidità. Dopo la fabbricazione, la caratterizzazione SEM è tenuto a verificare il diametro reale della nanopipette.

La figura 2 Mostra la procedura di generazione di un nanotip d'oro all'interno della punta di nanopipette dopo il processo di trazione. In primo luogo, il AuCl4– dentro la nanopipette è costantemente ridotto di BH4– per generare un nanotip di oro fino a quando l'apertura del nanopipettes è completamente bloccato. Quindi, l'elettrochimica bipolare promuove l'ulteriore crescita dell'oro nanotip. Abbiamo usato un sistema di caratterizzazione in situ per monitorare il processo di fabbricazione di WNE il chiuso-tipo di registrazione simultanea delle immagini risposta e campo scuro corrente (Figura 3). Per quanto riguarda la caratterizzazione di SEM, la figura 4 Mostra immagini di SEM di vista superiore del nanopipette nudo e chiuso-tipo WNE. Dopo FIB spaccare, un'immagine di SEM vista lato fornisce la morfologia dell'oro nanotip all'interno il WNE di tipo chiuso. Negli esperimenti di collisione di singolo-nanoparticelle, le nanoparticelle d'oro vengono aggiunti al lato trans della WNE. Le prestazioni di rumore eccezionale di questo CNE scopre i segnali nascosti con una frequenza di segnale alto (Figura 5).

Figure 1
Figura 1: fabbricazione di nanopipettes. La procedura di fabbricazione è come segue: passo 1) installare un microcapillary in un estrattore di laser; Passo 2) di calore al centro del capillare con un laser di CO2 e applicare forza alle estremità del capillare per tirarlo; e fase 3) il capillare si assottiglia verso il basso e separa in due nanopipettes simmetrica in alcuni secondi. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: fabbricazione del tipo chiuso WNE. Passo 1) HAuCl4 e NaBH4 soluzioni vengono aggiunti ai lati cis e trans della nanopipette, rispettivamente. AuCl4– è ridotto da BH4– per generare oro presso l'orifizio di nanopipette. Passo 2) dopo l'orifizio è ostruito da oro generato, la reazione elettrochimica bipolare si svolge con il potenziale applicato per un'ulteriore crescita dell'oro nanotip. Passaggio 3) A chiuso-tipo WNE infine è fabbricato con un micrometro-lunghezza nanotip oro. Questa figura è stata modificata con il permesso dal precedente lavoro25. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3: monitoraggio elettrico simultanea e registrazione di dispersione durante la fabbricazione di WNE chiuso-tipo. (A) dopo l'aggiunta di NaBH4 nel lato trans della nanopipette, la corrente scende immediatamente da 0 PA. Quindi, l'analisi corrente si verifica una transizione rapida a causa della generazione d'oro. Dopo ~ 150 s, la corrente restituisce 0 PA, dimostrando il blocco completo della nanopipette. Immagini di campo scuro (B) durante la fabbricazione di WNE timepoints corrispondente 0 s, 10 s, 100 s e 150 s. Questa figura è stata modificata con il permesso dal precedente lavoro25. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4: caratterizzazioni di SEM del nanopipette e chiuso-tipo WNE. (A) immagine di SEM della vista superiore di un nanopipette tirato con un diametro di 30 nm. Immagine di SEM di vista superiore (B) di un WNE di tipo chiuso con un diametro di 30 nm. Immagine di vista SEM (C) sul lato di un chiuso-tipo WNE dopo FIB scissione dalla punta alla parte posteriore della nanopipette. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5: singolo rilevamento delle collisioni delle nanoparticelle con un WNE di tipo chiuso. (A) 30 nm oro nanoparticelle vengono aggiunti alla soluzione di lato di trans . Una coppia di Ag/AgCl elettrodi sono impiegati per applicare un potenziale bias di 300 mV. Inserto: un segnale di picco tipici di una collisione di nanoparticelle d'oro 30 nm. (B) una traccia corrente senza nanoparticelle e dopo l'aggiunta di 30 nm oro nanoparticelle nel lato trans di WNE il tipo chiuso. Questa figura è stata modificata con il permesso dal precedente lavoro25. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

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Discussion

Realizzazione di un nanopipette ben definito è il primo passo nel processo di fabbricazione di WNE chiuso-tipo. Mettendo a fuoco un laser di CO2 al centro del capillare, uno vaso capillare separa in due nanopipettes simmetrico con punte coniche su scala nanometrica. Il diametro è controllato facilmente, che vanno da 30-200 nm, regolando i parametri dell'estrattore della laser. Va osservato che i parametri per la trazione possono variare per estrattori diversi pipetta. La temperatura ambientale e l'umidità possono anche influenzare il diametro finale della nanopipette.

Dopo la fabbricazione della nanopipette, una reazione chimica genera il solido nanotip dentro la nanopipette. In questo protocollo, un nanotip d'oro è costituito dalla riduzione del HAuCl4; altri nanotips del metallo possono essere fabbricate progettando le reazioni corrispondenti. Dopo completo bloccaggio della punta nanopipette, la polarizzazione elettrochimica della nanotip oro generato promuove la sua ulteriore crescita secondo bipolare elettrochimica. Un sistema di caratterizzazione elettro-ottica in situ viene quindi costruito per ottenere registrazioni simultanee delle tracce corrente e informazioni ottiche durante il processo di crescita dell'oro nanotip.

Per la caratterizzazione, rilevazione della fluorescenza dello ione calcio aiuta a verificare se il divario è generato tra la parete interna della pipetta e la nanotip dell'oro. Per un ben definito WNE di tipo chiuso, l'area di punta deve essere invariabilmente scuro nell'immagine di fluorescenza. Anche, SEM può essere utilizzato per caratterizzare sia la nanopipette e chiuso-tipo WNE. FIB può essere impiegato per scolpire lungo il fianco della WNE chiuso-tipo per esporre metallo interna per l'imaging di SEM successiva. Di conseguenza, la lunghezza e interno struttura di WNE Chiudi-tipo può essere determinata. Dopo la caratterizzazione, la WNE chiuso-tipo ben preparato è in grado di essere utilizzato per altre applicazioni.

Questo protocollo per chiuso-tipo WNE apre un nuovo percorso per misure elettrochimiche di singole nanoparticelle con elevata riproducibilità. Tuttavia, ci sono ancora alcune sfide e limitazioni in questo processo di fabbricazione. La prima limitazione comporta il diametro della punta del nanopipette. Teoricamente, quando il diametro della punta si riduce a una dimensione di singola molecola, la risoluzione corrente può essere notevolmente migliorata. Tuttavia, è difficile per tirare un nanopipette con un diametro fino a 30 nm con la strategia di trazione esistente.

Il potenziale di questo protocollo WNE chiuso-tipo può essere ampliato a applicazioni pratiche in nanoscopici. Incorporando nanoelettrodi tradizionale con un microscopio elettrochimico, WNE il tipo chiuso può rivelare mapping dinamico elettrochimico per alcuni nanomateriali speciale di 2-D/3-D. Inoltre, la dispersione di risonanza plasmonica dell'oro nanotip utilizzabile per rilevare contemporaneamente il processo di trasferimento di elettroni da entrambi elettrici della lettura e registrazione ottica. In virtù delle sue proprietà geometriche, la WNE di tipo chiuso con una nanotip conica è adatto per analisi cellulare con basso danni meccanici.

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Disclosures

Gli autori non dichiarano conflitti di interessi.

Acknowledgments

Questa ricerca è stata sostenuta dal National Natural Science Foundation of China (61871183,21834001), l'innovazione programma di Shanghai Municipal formazione Commissione (2017-01-07-00-02-E00023), il progetto "Chen Guang" dall'educazione Shanghai Municipal Commissione e Shanghai Education Development Foundation (17CG 27).

Materials

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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Un elettrodo di tipo chiuso senza fili Nanopore per analizzare le singole nanoparticelle
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