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Síntesis controllably nanocristales1 y ensamblaje de nanopartículas en grandes estructuras2,3 requieren la comprensión de los mecanismos fundamentales que gobiernan cómo átomos y nanopartículas interactúan y se unen juntos. Idealmente, los estudios de estos procesos a nanoescala se realizaría en su medio líquido nativo con la correspondiente resolución espacial necesaria para observar los fenómenos de interés, pero estos requisitos plantean desafíos debido a la longitud del nanómetro la escala en que operan estos sistemas. Investigadores durante mucho tiempo han deseado utilizar la resolución espacial de la microscopia electrónica para estos procesos de la imagen, pero el vacío de la columna de microscopio electrónico requiere encapsulación del líquido4. Algunos primeros experimentos de microscopio células líquido encapsulan líquido entre dos Silicio Nitruro membranas5,6,7,8, y este método se ha convertido en un comercialmente disponibles técnica para el estudio de procesos dinámicos de escala nanométrica.
Los titulares de silicio disponibles comercialmente nitruro líquido de la célula TEM han proporcionado la resolución necesaria para ver y comprender una variedad de interesantes fenómenos en la nanoescala9,10,11,12 , 13 , 14 , 15 , 16. algunos titulares TEM comercial líquido celular tienen capacidades adicionales tales como calefacción, flujo, y las conexiones eléctricas que expansión el Reino de los procesos a nanoescala que puede ser investigado. Sin embargo, con todas estas capacidades, los sistemas comerciales no están optimizados en lograr la máxima resolución espacial. Para investigadores que necesitan mejorar la resolución espacial, disminuye el grosor de la ventana y disminuyendo el espesor de líquido son dos posibles rutas menos dispersión del haz de electrones y mejor resolución17. Algunos grupos que utilizan las células de líquido de nitruro de silicio fabrican sus propias ventanas que produce un mayor control sobre la ventana y espesores de líquido. 18 la dispersión disminución de estas células líquidas hecho en casa ha permitido estudios de microscopia electrónica con mayor resolución espacial incluyendo resolución atómica estudios19,20,21.
Puesto que el grueso del material encapsulado es un aspecto que afecta negativamente a la resolución espacial de los experimentos de líquido celular, materiales atómicamente delgados, de baja impedancia como grafeno sería ideales encapsular materiales22, 23. hojas de grafeno son todavía lo suficientemente fuertes como para proteger los bolsillos de líquido de la diferencia de presión de la columna. Además, estas bolsas de líquido de la célula de grafeno usualmente contienen capas más finas de líquidos, mejorar la resolución espacial posible. Se han investigado muchos interesantes procesos de nanoescala grafeno líquido células incluyendo estudios siguiendo trayectorias de faceta de nanopartículas y dinámica de nanopartículas con resolución atómica23,24,25 ,26,27. Una ventaja accidental de la técnica de la célula líquida de grafeno es que esta alta resolución espacial se puede lograr sin necesidad de la compra de un titular diferentes de TEM o de fabricación de silicio especializado. Experimentos con células de nitruro de silicio que alcanzaron alta resolución también requieren grandes nanopartículas compuestas de átomos pesados, mientras que la resolución obtenida por la célula líquida de grafeno puede proporcionar la resolución atómica para sub-2 nm nanopartículas25. Además, la célula líquida del grafeno ha abierto oportunidades para el estudio de muestras biológicas con microscopia electrónica debido a la naturaleza flexible del grafeno encapsulado28,29 y la capacidad del grafeno para mitigar algunos de los efectos dañinos del electrón viga de30. Debido a estas ventajas, microscopia electrónica de grafeno líquido de la célula tiene el potencial para convertirse en una técnica estándar en la comunidad de la Nanociencia, una vez que un mayor número de investigadores comprende mejor si esta técnica puede ayudar a su investigación y cómo aplicar Esta técnica.
Investigadores en química, nanomateriales, biológicos y otros campos que desean una resolución espacial de transformaciones en situ pueden beneficiarse utilizando la técnica de microscopia electrónica de grafeno líquido celular. Este método en situ es especialmente valiosa para procesos de no equilibrio que requieren visualización durante la transformación. Una desventaja importante de las técnicas TEM de líquido de la célula es la generación de especies radiolysis por de haz de electrón perturbative31, que pueden inducir cambios no deseados en las muestras delicadas. Los investigadores han desarrollado modelos para intentar cuantificar la química basada en viga31,32, y se están desarrollando estrategias para mitigar estos efectos30,32. Grafeno líquida célula TEM tiene el desafío adicional de ser frágil y a menudo difícil de hacer, especialmente para los nuevos investigadores a la técnica. El objetivo de este artículo es compartir los detalles de cómo experimentos grafeno líquido celular TEM puede llevarse a cabo (figura 1), utilizando un ejemplo experimento observando grabado sola partícula de nanocristales y mostrar que esa celda líquida de grafeno experimentos están posibles para casi cualquier grupo con acceso a un microscopio electrónico. El protocolo cubre capa de grafeno de rejillas, formación líquida de la célula, uso TEM de grafeno líquido celular grabado experimentos y técnicas de análisis de imagen. Encapsulan de pasos críticos en la fabricación de las células del líquido como el tamaño de la gota, una cuidadosa consideración de contenido líquido, y uso de grafeno de transferencia directa solamente se cubrirá con consejos adicionales sobre cómo evitar repetir los errores de investigadores anteriores. Grafeno líquido celular TEM es una técnica emergente para la investigación a nanoescala, y este artículo permitirá que nuevos actores comenzar a utilizar esta técnica.