Revelando los procesos dinámicos de los materiales en líquidos con líquido de transmisión celular Microscopía Electrónica

El objetivo del siguiente experimento es estudiar los procesos dinámicos de materiales en líquidos en tiempo real con alta resolución espacial utilizando microscopía electrónica de transmisión. Esto se logra primero microfabricando una celda líquida a partir de obleas de silicio ultrafinas. Como segundo paso, inyecte 100 nanolitros de solución de reacción en el depósito de la célula utilizando una jeringa y nanotubos de teflón.

A continuación, selle la celda líquida con una tapa. A continuación, cargue la celda líquida en el portamuestras TEM como una muestra TEM estándar e inserte el portamuestras en el microscopio para experimentos TEM in situ. Este proceso muestra el crecimiento dinámico de nanopartículas en líquidos, como la formación de nanocables de platino y tres compuestos de hierro, utilizando imágenes en tiempo real con resolución subnanométrica.

La principal ventaja de esta técnica de celda líquida autónoma es que se puede mantener una fina capa de líquido en la ventana de visualización el tiempo suficiente para permitir que ocurra una reacción química prolongada. Este método puede iluminar aspectos clave de la ciencia de los materiales y la química física, como la dinámica de crecimiento y transformación de los materiales en líquidos. Este método puede proporcionar información sobre los mecanismos de crecimiento y ensamblaje de nanocristales.

También se puede utilizar para obtener imágenes de materiales biológicos en sus entornos nativos. Por lo general, las personas nuevas en este método tendrán dificultades porque requiere una serie de procesos de fabricación para producir las células líquidas, y es un desafío manejar las diminutas células líquidas para el instituto. Experimentos de MT.

Siempre me ha fascinado especialmente cómo crece y se transforma el cristal a nanoescala. Hay muchos misterios de estos procesos que ocurren en los líquidos. Nuestro método de celda líquida ha abierto todo un campo de estudio no solo sobre el crecimiento de nanocristales coloidales, sino también sobre una variedad de procesos en líquidos que requieren una alta resolución espacial y temporal.

Para demostrar este procedimiento habrá dos postdoctorados en mi laboratorio. Nu y Hong La microfabricación de células líquidas se lleva a cabo en una sala limpia, comienza la microfabricación de las células líquidas utilizando obleas de silicio ultrafinas. Estas obleas son obleas de silicona de 100 micrómetros de grosor y cuatro pulgadas.

Deposite 20 nanómetros de películas de nitruro de silicio de baja tensión en ambos lados de la oblea de silicio. Siguiente ventana de visualización del fabricante en el centro del chip inferior. El chip superior contiene dos depósitos junto con un depósito de ventana de visualización.

Espacios de indio en el chip inferior Usando un microscopio óptico, alinee las ventanas de visualización de los chips superior e inferior y únalos entre sí. Primero, pesa 20 miligramos de platino, dos acetilato y 20 miligramos de IN dos acetil ocho. A continuación, la solución de reacción de platino e iones se prepara combinando el platino y el ion en un mililitro de Penta decade y Ola con el objetivo de obtener una relación de siete a tres volumen por volumen.

A continuación, cargue la solución de reacción en una jeringa equipada con un nanotubo de teflón. A continuación, utilice la jeringa para inyectar unos 50 nanolitros de la solución de reacción en el depósito de líquido. Teniendo cuidado de no contaminar la ventana de transmisión de electrones, la solución de reacción es arrastrada a la celda por capilaridad y forma una capa líquida de unos 100 nanómetros entre dos ventanas de visualización de nitruro de silicio.

Continúe inyectando para llenar el otro depósito con 50 nanolitros adicionales de solución. Cubra la celda líquida con una rejilla TEM delgada de cobre con grasa de vacío para crear un sello hermético. Comience a tomar imágenes con el microscopio electrónico de transmisión o TEM cargando la celda líquida preparada en el portamuestras TEM.

Una vez colocada en el portamuestras, inserte la celda líquida en el TEM. Aquí se muestra el A-J-E-O-L 30 10 TEM operado a 300 kilovoltios. Con la muestra en su lugar, ajuste el microscopio a una condición perfecta de imagen TEM de alta resolución utilizando una densidad de corriente de haz de uno a ocho veces 10 a cinco amperios por metro cuadrado.

Esto inicia la nucleación y el crecimiento de las nanopartículas en la capa líquida y comienza el monitoreo en tiempo real de la dinámica de las nanopartículas utilizando programas de micrografía digital virtual dub y gatan. Una vez expuesto al haz de electrones, se produce la nucleación y el crecimiento de las nanopartículas de platino y tres compuestos de hierro. Las nanopartículas crecen hasta cuatro o cinco nanómetros por unión de monómeros o coalescencia entre pequeñas nanopartículas.

En reacción con el tiempo, se produce la unión de nanopartículas dirigida por la forma y se forman nanocables. En este caso, el crecimiento de nanocables de platino y tres compuestos de hierro fue alterado por tensioactivos. Cuando se agrega un surfactante adicional de ácido oleico a la solución de reacción, se obtienen nanocables más delgados y rectos que los de un solvente de solo pento, decano y amina ole.

Es posible que los nanocables más cortos se combinen y formen otros más largos Una vez unidos, los cables tienden a enderezarse con el tiempo. Al intentar este procedimiento, es importante recordar sellar bien la célula LI antes de cargar la muestra en el microscopio después de su revelado. Esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo de la ciencia de los materiales y la química exploraran el crecimiento de cristales y la dinámica de transformación de materiales en líquidos y a nanoescala.

No olvide que trabajar con soluciones reactivas puede ser peligroso. Siempre se deben tomar precauciones. Use guantes, gafas de seguridad y bata de laboratorio mientras realiza sus experimentos y deseche sus materiales correctamente.