Summary
Här presenterar vi ett protokoll för tillverkning av en sluten typ trådlösa nanopore elektrod och efterföljande elektrokemiska mätning av enda nanopartiklar kollisioner.
Abstract
Mäta de inneboende egenskaperna hos enda nanopartiklar av nanoelectrochemistry rymmer djupt grundläggande betydelse och har potentiella effekter i nanovetenskap. Dock är elektrokemiskt analysera enstaka nanopartiklar utmanande, eftersom den lastkännande nanointerface är okontrollerbar. För att möta denna utmaning, beskriver vi här tillverkning och karakterisering av en sluten typ trådlösa nanopore elektrod (WNE) som uppvisar en mycket kontrollerbar morfologi och utestående reproducerbarhet. Facile tillverkning av WNE möjliggör utarbetandet av väl definierade nanoelectrodes i en allmän kemi laboratoriet utan användning av en rent och dyr utrustning. En tillämpning av en 30 nm sluten typ WNE i analys av enda guld nanopartiklar i blandningen markeras också, som visar en hög nuvarande upplösning av 0.6 pA och hög temporal upplösning av 0,01 ms. åtföljs av sin utmärkta morfologi och små diametrar, fler potentiella tillämpningar av sluten typ WNEs kan utökas från nanopartiklar karakterisering till enda molekyl/ion upptäckt och encelliga sondering.
Introduction
Nanopartiklar har fått enorm uppmärksamhet på grund av olika funktioner såsom deras katalytiska förmåga, särskilt optiska funktioner, electroactivity och hög yta till volym nyckeltal1,2,3, 4. elektrokemisk analys av enstaka nanopartiklar är en direkt metod för att förstå de inneboende kemiska och elektrokemiska processerna på nanoskala nivå. För att uppnå mycket känsliga mätningar av enda nanopartiklar, har två elektrokemiska metoder tidigare använts för att läsa ut nanopartiklar information från nuvarande Svaren5,6,7. En av dessa metoder innebär immobilizing eller fånga en enskilda nanopartiklar i gränssnittet på nanoelectrode för studier av elektrokatalys8,9. Den andra strategin drivs av enda nanopartiklar kollision med ytan av en elektrod, som genererar en övergående nuvarande fluktuation från dynamiska redox processen.
Båda metoderna kräver en nanoskala ultrasensitive fjärranalys gränssnitt som motsvarar diametern på enda nanopartiklar. Traditionell tillverkning av nanoelectrodes har dock främst införlivat den mikro-elektromekaniska system (MEMS) eller laser dra tekniker, som är tråkiga och undisciplinable10,11,12, 13. Till exempel MEMS-baserade tillverkning av nanoelectrodes är dyrt och kräver användning av ett renrum, begränsar massiv produktion och popularisering av nanoelectrodes. Däremot, beroende laser dra tillverkning av nanoelectrodes starkt erfarenhet av operatörerna under förseglingen och dra i en metalltråd inuti kapillären. Om metalltråd inte är väl tillslutna i kapillären, kan klyftan mellan den inre väggen av nanopipette och wire dramatiskt införa nuvarande överskott bakgrundsljud och förstora den elektroaktiva sensing område. Dessa nackdelar minska i hög grad känsligheten hos nanoelectrode. Däremot, kan förekomsten av en lucka förstora området elektrod och minska känsligheten hos nanoelectrode. Följaktligen är det svårt att garantera en reproducerbar prestanda på grund av de okontrollerbara elektrod morfologier i varje fabrication process14,15. Därför behövs omgående en allmän fabrication metod för nanoelectrodes med utmärkt reproducerbarhet att underlätta elektrokemiska utforskning av de inneboende egenskaperna hos enda nanopartiklar.
Nyligen, den nanopore tekniken har utvecklats som en elegant och etikett-gratis strategi för enda molekyl analys16,17,18,19,20. På grund av dess kontrollerbar fabrication ger nanopipette ett nanoskala instängdhet, med en enhetlig diameter som sträcker sig från 30-200 nm av en laser Capil avdragare21,22,23,24 . Dessutom säkerställer proceduren enkel och reproducerbara fabrication generalizationen av nanopipette. Nyligen har föreslagit vi en trådlös nanopore elektrod (WNE), som inte kräver tätning av en metalltråd inuti nanopipette. Genom en lättköpt och reproducerbara fabrication process äger WNE en nanoskala metall nedfall inom nanopipette att bilda en elektroaktiva gränssnitt25,26,27,28 . Sedan WNE äger en väl definierad struktur och enhetlig morfologi av dess interneringar, uppnår det hög nuvarande upplösning samt låg resistens-kapacitans (RC) tidskonstant för att utföra hög temporal upplösning. Tidigare rapporterade vi två typer av WNEs, open-typ och sluten typ, för att förverkliga enda enhet analys. I öppen typ WNE sysselsätter ett nanometal lager deponeras på den inre väggen av en nanopipette, som konverterar faradic strömmen av en enda enhet till den joniska nuvarande svar26. Vanligtvis, en öppen typ WNE diameter är omkring 100 nm. För att ytterligare minska diametern på WNE, presenterade vi den sluten typ WNE, som upptar en solid metall nanotip fullt nanopipette spetsen genom en kemisk-elektrokemisk metod. Denna metod kan snabbt generera en 30 nm guld nanotip inuti en nanopore inneslutning. Väl definierade gränssnittet på området tip i en sluten typ WNE säkerställer en hög signal-brus-förhållande för elektrokemiska mätningar av enda nanopartiklar. Som en laddad guld nanopartiklar kolliderar med den sluten typ WNE, inducerar en ultrasnabb laddning-urladdning process i gränssnittet tip en kapacitiv feedback svar (CFR) i Joniska nuvarande spårningen. Den sluten typ WNE jämfört med en tidigare enda nanopartiklar kollision studie via en nanoelectrode med metall tråd inuti29, och visade en högre nuvarande upplösning i 0.6 pA ± 0,1 pA (RMS) och högre temporal upplösning 0,01 MS.
Häri, beskriver vi en detaljerad fabrication förfarande för en sluten typ WNE som har mycket kontrollerat dimensioner och utestående reproducerbarhet. I detta protokoll, en enkel reaktion mellan AuCl4– och BH4– är utformade för att generera en guld nanotip som helt blockerar öppningen av en nanopipette. Sedan antas bipolär elektrokemi för kontinuerlig tillväxt av en guld nanotip som når flera mikrometer inuti nanopipette längd. Denna enkla procedur kan genomförandet av detta nanoelectrode fabrication, som kan utföras i ett laboratorium som allmän kemi utan rena rum och dyr utrustning. För att bestämma storlek, morfologi och inre struktur av en sluten typ WNE, ger detta protokoll en detaljerad karakterisering procedur med användning av ett svepelektronmikroskop (SEM) och fluorescens-spektroskopi. Ett färskt exempel är markerat, som mäter direkt de inneboende och dynamisk interaktion av guld nanopartiklar (AuNPs) kolliderar mot nanointerface av en sluten typ WNE. Vi anser att den sluten typ WNE kan bana en ny väg för framtida elektrokemiska studier av levande celler, nanomaterial och sensorer på singel-enhet nivåer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. beredning av lösningar
Obs: Var uppmärksam på de allmänna säkerhetsföreskrifter för alla kemikalier. Förfoga över kemikalier i ett dragskåp och bär handskar, skyddsglasögon och en labbrock. Förvara brandfarliga vätskor från eld eller gnistor. Alla vattenlösningar utarbetades med hjälp av ultrarent vatten (18,2 cm MΩ vid 25 ° C). De beredda lösningarna filtrerades med 0,22 μm porstorlek filter.
-
Beredning av KCl lösning
- Lös 0,074 g kaliumklorid i 100 mL avjoniserat vatten.
-
Beredning av NaBH4 lösning
- Lös 0,018 g natriumborhydrid i 10 mL etanol.
-
Beredning av HAuCl4 lösning
- Lös 0,010 g kaliumklorid i 1 mL 1% chloroauric syra lösning.
-
Beredning av silikongummi
- Blanda silikongummi som innehåller en del A och del B (se Tabell för material) i förhållandet 1:1 volymprocent.
- Använd den blanda silikongummi för att måla en reaktion område på bilden omedelbart under potten 1 min.
- Bota den beredda silikongummi i bilden för 5 min.
-
Beredning av Guldnanopartiklar30
- Tillsätt 4,8 mL av chloroauric syra med en massfraktion på 1% i 40 mL avjoniserat vatten under kraftig omrörning.
- Värm lösningen till en koka.
- Snabbt lägga till 10 mL av en trinatriumcitratlösning med en massfraktion på 1% i lösningen.
- Värm lösningen för en ytterligare 15 min tills den slutliga lösningen är röd i färgen.
Obs: I vårt fall, chloroauric syra lösningen snabbt minskade Trinatriumcitrat, och det observerades att lösningen snabbt ändras från klar-gul till mörkt-svart.
2. beredning av experimentellt ställa in
-
Beredning av nuvarande mätsystem
- Slå på nuvarande mätsystemet som innehåller aktuella förstärkaren (se Tabell av material) och låg ljudnivå datainsamlingssystemet (se Tabell för material)
- Slå på det spänning-clamp-läget.
- Ange filtret bandbredd till 10 kHz och sampling rate till 100 kHz.
- Montera en egendesignade specifika hemmagjord koppar bur för att skydda yttre buller för experimentell celler och före förstärkaren på inverterade mikroskopet (se Tabell för material).
- Jorda skalet av Faradays bur, skal av förstärkare och inverterade Mikroskop system.
-
Inställning av upptäckande av mörkt-fält
- Generation av den guld nanotip inuti nanopipette övervakas av mikroskopet mörka – fältet.
Obs: Ett inverterat Mikroskop system (se Tabell för material) används för att ta bilder och scatter spektra. En true-color CCD digitalkamera är anställd för att ta bilder av nanopipette och nanopore elektrod. En mörkt-fält kondensor [numeriska bländaröppningen (NA) = 0,8 – 0,95)] används för att bilda en mörkt-fält belysning. 10 X (NA = 0,3), 20 X (NA = 0,45), och 40 X (NA = 0,6) mål används för att samla in bilder av de sluten typ WNE. Fluorescens upptäckt används för att ytterligare kontrollera om det finns luckor mellan nanotip och inre väggen av nanopipette. Detta experiment utförs av en annan elektrisk (se Tabell för material) också integrerade på inverterade mikroskopet och excitation ljuset är en inbyggd kvicksilverlampa med ett band-passera filter av 450 – 490 nm.
- Generation av den guld nanotip inuti nanopipette övervakas av mikroskopet mörka – fältet.
3. tillverkning av sluten typ WNE
-
Tillverkning av nanopipettes
- Lägg kvarts kapillärerna (se Tabell för material) i ett 15 mL centrifugrör fylld med aceton för 10 min av ultraljudsrengöring.
- Häll av aceton och sedan lägga till etanol i det samma centrifugröret.
- Lägg centrifugröret i ett ultraljud renare för 10 min av rengöring.
- In en annan 15 mL centrifugrör med avjoniserat vatten för att avlägsna etanolen, med 10 min av ultraljudsrengöring kapillärerna.
- Kontinuerligt ultraljud ren kapillärerna tre gånger med avjoniserat vatten för att avlägsna återstående etanolen.
- Torka kapillärerna använder en kväve gasström.
- Hålla kapillärerna i en ny, ren centrifugrör.
- Slå på den CO2 laser avdragare (se Tabell för material)
- Värm avdragare för 15-20 min att säkerställa en stadig lasereffekt.
- Installera den rengjorda kapillären i avdragare.
- Ange parametrarna dragande av värme, glödlampor, hastighet, dröjsmål och dragkraft på panelen i den CO2 laser avdragare för en specifik diameter. Parametern detaljerad för att dra en 30 nm diameter nanopipette i detta protokoll visas i tabell 1 (figur 1).
- Fixa den förberedda nanopipette på en petriskål med återanvändbara limmet (se Tabell för material) för ytterligare karakterisering.
-
Tillverkning av sluten typ WNE
- Injicera 10 μL av beredda HAuCl4 lösningen i nanopipette med en microloader.
- Centrifugera i nanopipette för 5 min vid omkring 1878 x g för avlägsnande av luftbubblor i nanopipette.
Obs: I detta steg måste vi placerade nanopipette med spetsen nedåt i en hemmagjord hållare inom ett 2 mL centrifugrör. - Fast nanopipette på ett täckglas med den förberedda silikongummi (se steg 1.4) och definiera området inuti nanopipette som ”cis” sida och utsidan som ”trans” sida.
- Vänta 5 min tills gummit är botad.
- Sätta den integrerad ensemblen på objektiva bordet av inverterade mikroskopet.
- Aktivera och justera mörkt-fält belysningen för att fokusera den nanopipette spetsen under ett 10 X lupp-objektiv.
- Ändra till 20 X och 40 X mål för en högre spatial upplösning.
- Placera en Ag/Granulatfyllda elektrod inuti nanopipette.
- Placera den andra jordat Ag/Granulatfyllda elektroden in i trans sida.
- Anslut ett par av Ag/Granulatfyllda elektroder till före förstärkaren.
- Slå på nuvarande mätsystemet och motsvarande programvara (se Tabell för material) för Joniska pågående inspelning.
- Ange tillämpad potential till 300 mV.
- Tillsätt 150 μl NaBH4 lösning in i trans sida att utlösa reaktionen mellan HAuCl4 och NaBH4 (figur 2).
Observera: Minskning av NaBH4 i vattenlösning sker en våldsam reaktion hastighet. Därför kan generationen av H2 från minskningen av NaBH4 inducera en defekt struktur av nanotip av generering av hålrum under guld nanotip tillväxt. - Samtidigt, elektriskt och optiskt registrera det aktuella spåret och mörka-fältet bild/scattering spectra som använder de aktuella mätningen och mörkt-fält detektionssystem (figur 3).
Obs: Etanol lösningen är volatil under mörkt-fält belysning. Uppmärksamma volymen av etanol under tillverkningsprocessen. - Stänga av tillämpad potential efter Joniska nuvarande spåra tillbaka till 0 pA.
- Tvätta det beredda sluten typ WNE med flödande avjoniserat vatten från botten till toppen.
-
Karakterisering av sluten typ WNE
- Karakterisera sluten typ WNE med ett svepelektronmikroskop (SEM), vilket är en allmän metod för karakterisering av nanopipettes22,31,32,33,34 .
- Använda ett kalcium Jon fluorescerande experiment för att verifiera den guld nanotip inuti nanopipette tätning skick.
- Injicera 10 μL av CaCl2 lösning in i cis sida av sluten typ WNE och Fluo-8 lösningen in i trans sida.
- Anslut elektroderna Ag/Granulatfyllda till headstage.
- Applicera en 400 mV bias potentiella och Använd elektrisk (se Tabell för material) för att övervaka fluorescens svaret på området tip. Använda fokus joner beam (FIB) för att skulptera i sluten typ WNE från toppen till botten, sedan bestämma längden på den invändiga metall lager eller nanotip med SEM karakterisering.
-
Enda nanopartiklar kollision med sluten typ WNE
- Ändra lösningen i trans och cis sidor till en KCl-lösning efter tillverkning av en sluten typ WNE.
- Över 50 μl av 30 nm guld nanopartiklar lösning in i trans sida. Spela in den aktuella signalen enda nanopartiklar kollision händelser vid en potential på 300 mV (figur 5).
- Ändra spänningen för att övervaka frekvens, amplitud och forma förändring av den aktuella signalen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Vi visar ett lättköpt tillvägagångssätt för att fabricera en väldefinierad 30 nm trådlösa nanopore elektrod baserat på en kvarts koniska nanopipette. Tillverkning av en nanopipette demonstreras i figur 1, som omfattar tre steg. En microcapillary med en inre diameter 0,5 mm och 1,0 mm ytterdiameter är fast i avdragare, sedan en laser är inriktad på mitten av kapillären att smälta kvartarna. Genom att tillämpa styrkor till terminalerna av kapillären, det slutligen separerar och bildar två delar med nanoskala koniska tips. Dra parametrarna finns i tabell 1 för fabricera 30 nm nanopipettes i vårt labb. Det bör noteras att parametrarna kan variera mellan olika laser avdragare. Praktiker bör justera parametrar enligt den lasereffekt, temperatur och luftfuktighet. Efter tillverkning, är SEM karakterisering skyldig att kontrollera sant diametern på nanopipette.
Figur 2 visar förfarandet för att generera en guld nanotip inuti nanopipette spets efter dragande processen. AuCl4– inuti nanopipette minskas först, konsekvent med BH4– att generera en guld nanotip tills öppnandet av nanopipettes blockeras helt. Sedan, den bipolära elektrokemi främjar ytterligare tillväxt av den guld nanotip. Vi använde en i situ karakterisering systemet för att övervaka tillverkningsprocessen av den sluten typ WNE genom samtidig inspelning av de aktuella svar och mörkt-fält bilderna (figur 3). När det gäller SEM karakterisering visar figur 4 ovanifrån SEM bilder av nakna nanopipette och sluten typ WNE. Efter FIB uppdelning, ger en side view SEM-bild av den guld nanotip inuti en sluten typ WNE morfologi. I singel-nanopartiklar kollision experiment läggs Guldnanopartiklar WNE trans sida. Utestående buller prestanda för denna CNE avslöjar de dolda signalerna med en hög signalfrekvens (figur 5).
Figur 1: tillverkning av nanopipettes. Förfarandet för tillverkning är följande: steg 1) installera en microcapillary i en laser avdragare; steg 2) Värm mitten av kapillären med CO2 laser och kraft i ändarna av kapillären att dra det; och steg 3) kapillären smalnar ner och avskiljer in två symmetriska nanopipettes i flera sekunder. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: tillverkning av den sluten typ WNE. Steg 1) HAuCl4 läggs NaBH4 lösningar och nanopipette, cis och trans sidor respektive. AuCl4– minskas med BH4– till generera guld på nanopipette öppningen. Steg 2) efter öppningen blockeras av genererade guld, bipolär elektrokemiska reaktionen sker med tillämpad potential för ytterligare tillväxt av den guld nanotip. Steg 3) A sluten typ WNE tillverkas slutligen med en mikrometer-längd guld nanotip. Denna siffra har ändrats med tillstånd från tidigare arbete25. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3: samtidig elektrisk övervakning och spridning inspelning under sluten typ WNE fabrication. (A) efter tillägg av NaBH4 i trans sida av nanopipette, nuvarande sjunker omedelbart från 0 pA. Det aktuella spåret upplevelser sedan en snabb övergång på grund av generationen av guld. Efter ~ 150 s, nuvarande återgår till 0 pA, visar fullständig blockering av nanopipette. (B) mörkt-fält bilder under WNE tillverkning vid motsvarande tidpunkter 0 s, 10 s, 100 s och 150 s. Denna siffra har ändrats med tillstånd från tidigare arbete25. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4: SEM karakteriseringar av nanopipette och sluten typ WNE. (A) ovanifrån SEM-bild av en drog nanopipette med en diameter på 30 nm. (B) ovanifrån SEM-bild av en sluten typ WNE med en diameter på 30 nm. (C) Side view SEM-bild av en sluten typ WNE efter FIB dela från spetsen på baksidan av nanopipette. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5: enda nanopartiklar kollision upptäckt med en sluten typ WNE. (A) 30 nm guld nanopartiklar läggs till trans sida lösningen. Ett par av Ag/Granulatfyllda elektroder är anställda för att tillämpa en bias potential på 300 mV. Infoga: en typisk spike signal om 30 nm guld nanopartiklar kollision. (B) ett nuvarande spår utan nanopartiklar och efter tillägg av 30 nm guld nanopartiklar i trans sida av den sluten typ WNE. Denna siffra har ändrats med tillstånd från tidigare arbete25. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Tillverkning av en väldefinierad nanopipette är det första steget i tillverkningsprocessen sluten typ WNE. Genom att fokusera en CO2 laser på mitten av kapillären, avskiljer en kapillär in två symmetriska nanopipettes med nanoskala koniska tips. Diameter styrs enkelt, allt från 30-200 nm, genom att justera parametrarna för den laser avdragare. Det bör noteras att parametrarna för att dra kan variera för olika pipett avdragare. Miljömässiga temperaturen och luftfuktigheten kan också påverka den slutliga diametern på nanopipette.
Efter tillverkning av nanopipette genererar en kemisk reaktion i solid nanotip inuti nanopipette. I detta protokoll bildas en guld nanotip vid förminskningen av HAuCl4; andra metall nanotips kan fabriceras genom att utforma motsvarande reaktioner. Efter fullständig blockering av nanopipette spets främjar elektrokemiska polariseringen av den genererade guld nanotip dess ytterligare tillväxt enligt bipolär elektrokemi. Ett system för in situ- elektro-optisk karakterisering byggs sedan för att uppnå samtidiga inspelningar av nuvarande spår och optisk information under tillväxtprocessen av den guld nanotip.
För karakterisering, kalcium Jon fluorescens upptäckt hjälper till att verifiera om klyftan genereras mellan den inre väggen av pipetten och den guld nanotip. För en väldefinierad sluten typ WNE, bör tip området vara undantagslöst mörka i bilden fluorescens. SEM kan också användas för att karakterisera både nanopipette och sluten typ WNE. FIB får anställas att skulptera längs sidoväggen av den sluten typ WNE att exponera inre metall för den efterföljande SEM imaging. Stäng-typ WNE längd och insidan struktur kan därför bestämmas. Efter dess karakterisering är de väl förberedda sluten typ WNE kapabel att användas för ytterligare program.
Detta protokoll för sluten typ WNE banar en ny väg för elektrokemiska mätningar av enda nanopartiklar med hög reproducerbarhet. Det finns dock fortfarande några utmaningar och begränsningar i denna tillverkningsprocessen. Den första begränsningen innebär diametern på nanopipette spets. Teoretiskt, när spets diameter minskar till en singel-molekyl storlek, den aktuella upplösningen kan dramatiskt förbättras. Men det svårt för att dra en nanopipette med en diameter under 30 nm med den befintliga dragande strategin.
Potentialen för detta sluten typ WNE protokoll kan utökas till praktiska tillämpningar inom nanosensing. Genom att införliva traditionella nanoelectrodes med skanning elektrokemiska Mikroskop, kan den sluten typ WNE avslöja dynamisk elektrokemiska mappning för vissa speciella 2-D/3-D nanomaterial. Plasmoniska resonans spridningen av den guld nanotip kan dessutom användas att samtidigt upptäcka elektron överföringsprocessen av både elektrisk avläsning och optisk inspelning. Enligt dess geometriska egenskaper, är av sluten typ WNE med en konisk nanotip lämpad för cellulära analyser med låga mekaniska skador.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna förklarar inga intressekonflikter.
Acknowledgments
Denna forskning stöddes av den nationella naturvetenskap Foundation i Kina (61871183,21834001), Innovation Program av Shanghai kommunal utbildning kommissionen (2017-01-07-00-02-E00023), projektet ”Chen Guang” från Shanghai kommunala utbildningen Kommissionen och Shanghai Education Development Foundation (17CG 27).
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 |
References
- Vajda, S., et al. Subnanometre platinum clusters as highly active and selective catalysts for the oxidative dehydrogenation of propane. Nature Materials. 8 (3), 213-216 (2009).
- Liu, G. L., Long, Y. T., Choi, Y., Kang, T., Lee, L. P. Quantized plasmon quenching dips nanospectroscopy via plasmon resonance energy transfer. Nature Methods. 4 (12), 1015-1017 (2007).
- Hu, J. S., et al. Mass production and high photocatalytic activity of ZnS nanoporous nanoparticles. Angewandte Chemie International Edtion. 44 (8), 1269-1273 (2005).
- Martinez, B., Obradors, X., Balcells, L., Rouanet, A., Monty, C. Low temperature surface spin-glass transition in γ-Fe 2 O 3 nanoparticles. Physical Review Letters. 80 (1), 181 (1998).
- Fang, Y., et al. Plasmonic Imaging of Electrochemical Reactions of Single Nanoparticles. Accounts of Chemical Research. 49 (11), 2614-2624 (2016).
- Mirkin, M. V., Sun, T., Yu, Y., Zhou, M.
- Murray, R. W. Nanoelectrochemistry: metal nanoparticles, nanoelectrodes, and nanopores. Chemical Reviews. 108 (7), 2688-2720 (2008).
- Anderson, T. J., Zhang, B. Single-Nanoparticle Electrochemistry through Immobilization and Collision. Accounts of Chemical Research. 49 (11), 2625-2631 (2016).
- Fu, K., Bohn, P. W. Nanopore Electrochemistry: A Nexus for Molecular Control of Electron Transfer Reactions. ACS Central Science. 4 (1), 20-29 (2018).
- Zaino, L. P., Ma, C., Bohn, P. W. Nanopore-enabled electrode arrays and ensembles. Microchimica Acta. 183 (3), 1019-1032 (2016).
- Katemann, B. B., Schuhmann, W.
- Penner, R. M., Heben, M. J., Longin, T. L., Lewis, N. S. Fabrication and use of nanometer-sized electrodes in electrochemistry. Science. 250 (4984), 1118-1121 (1990).
- Watkins, J. J., et al. Zeptomole voltammetric detection and electron-transfer rate measurements using platinum electrodes of nanometer dimensions. Analytical Chemistry. 75 (16), 3962-3971 (2003).
- Liu, Y., Li, M., Zhang, F., Zhu, A., Shi, G. Development of Au Disk Nanoelectrode Down to 3 nm in Radius for Detection of Dopamine Release from a Single Cell. Analytical Chemistry. 87 (11), 5531-5538 (2015).
- Li, Y., Bergman, D., Zhang, B. Preparation and electrochemical response of 1-3 nm Pt disk electrodes. Analytical Chemistry. 81 (13), 5496-5502 (2009).
- Kasianowicz, J. J., Brandin, E., Branton, D., Deamer, D. W. Characterization of individual polynucleotide molecules using a membrane channel. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (24), 13770-13773 (1996).
- Cao, C., et al. Discrimination of oligonucleotides of different lengths with a wild-type aerolysin nanopore. Nature Nanotechnology. 11 (8), 713-718 (2016).
- Cao, C., Long, Y. -T. Biological Nanopores: Confined Spaces for Electrochemical Single-Molecule Analysis. Accounts of Chemical Research. 51 (2), 331-341 (2018).
- Sha, J. J., Si, W., Xu, W., Zou, Y. R., Chen, Y. F. Glass capillary nanopore for single molecule detection. Science China-Technological Sciences. 58 (5), 803-812 (2015).
- Ying, Y. L., Zhang, J., Gao, R., Long, Y. T. Nanopore-based sequencing and detection of nucleic acids. Angewandte Chemie International Edition. 52 (50), 13154-13161 (2013).
- Lan, W. J., Holden, D. A., Zhang, B., White, H. S.
- Karhanek, M., Kemp, J. T., Pourmand, N., Davis, R. W., Webb, C. D. Single DNA molecule detection using nanopipettes and nanoparticles. Nano Letters. 5 (2), 403-407 (2005).
- Morris, C. A., Friedman, A. K., Baker, L. A.
- Yu, R. -J., Ying, Y. -L., Gao, R., Long, Y. -T. Confined Nanopipette Sensing: From Single Molecules, Single Nanoparticles to Single Cells. Angewandte Chemie Interntaional Edition. , (2018).
- Gao, R., et al. A 30 nm Nanopore Electrode: Facile Fabrication and Direct Insights into the Intrinsic Feature of Single Nanoparticle Collisions. Angewandte Chemie Interntaional Edition. 57 (4), 1011-1015 (2018).
- Ying, Y. L., et al. Asymmetric Nanopore Electrode-Based Amplification for Electron Transfer Imaging in Live Cells. Journal of the American Chemical Society. 140 (16), 5385-5392 (2018).
- Gao, R., Ying, Y. L., Hu, Y. X., Li, Y. J., Long, Y. T. Wireless Bipolar Nanopore Electrode for Single Small Molecule Detection. Analytical Chemistry. 89 (14), 7382-7387 (2017).
- Gao, R., et al. Dynamic Self-Assembly of Homogenous Microcyclic Structures Controlled by a Silver-Coated Nanopore. Small. 13 (25), 1700234-n/a (2017).
- Kim, B. K., Kim, J., Bard, A. J. Electrochemistry of a single attoliter emulsion droplet in collisions. Journal of the American Chemical Society. 137 (6), 2343-2349 (2015).
- Lee, P. C., Meisel, D. Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols. Journal of Physical Chemistry. 86 (17), 3391-3395 (1982).
- Steinbock, L. J., Otto, O., Chimerel, C., Gornall, J., Keyser, U. F. Detecting DNA folding with nanocapillaries. Nano Letters. 10 (7), 2493-2497 (2010).
- Gong, X., et al. Label-free in-flow detection of single DNA molecules using glass nanopipettes. Analytical Chemistry. 86 (1), 835-841 (2013).
- Cadinu, P., et al. Double Barrel Nanopores as a New Tool for Controlling Single-Molecule Transport. Nano Letters. 18 (4), 2738-2745 (2018).
- Bell, N. A., Keyser, U. F. Digitally encoded DNA nanostructures for multiplexed, single-molecule protein sensing with nanopores. Nature Nanotechnology. 11 (7), 645-651 (2016).
