Name: הכנת התאים הנוזליים של הגרפן לתאי הנוזלי עבור הילוכים באתרו מיקרוסקופ אלקטרוני (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-15T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 30 s
Description: למד הכנת תאי נוזל מיקרו-באר מבוססי גרפן למיקרוסקופ אלקטרונים של ננו-גבישי זהב. שיטה זו מאפשרת מעקב בזמן אמת אחר תהליכי התמוססות וגידול דנדריטי בנקודת זמן אטומית.

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

אנו מודים לטיגלו שמוצלר על הכנת התמיסה האוקלרנית4 . יתרה מזאת, אנו מודים לכריסטיאן מרטנס על קריאת הוכחות. תמיכה פיננסית של קרן המחקר הגרמני (DFG) באמצעות קבוצת ההדרכה למחקר GRK 1896 "בתוך מיקרוסקופ באתרו עם אלקטרונים, צילומי רנטגן וסריקות סריקה" ובאמצעות אשכול של מצוינות exc 315/2 eam "הנדסת חומרים מתקדמים" הוא הודה בהכרת תודה.

1. ייצור תבניות תא נוזלי מבוססות למיקרוגל
<ol><li>הסרת משקעים אורגניים ושכבות תחמוצת מקורית מ-175 יקרומטר עבה, גבישי יחיד, בורון מסומם (1 – 30) Ωcm, 100 מ"מ קוטר (100) סיליקון וופל. החל צעד חמצון עם H2O2 ו tmah, ואחריו טבילה hf בפתרון hf 1 – 5%.</li>
	<li>החום מתחמצן על וופל באווירת חמצן יבשה ב 800 ° c כדי לגדל שכבת תחמוצת עם עובי של 11 ננומטר (איור 2a). 3% dichlorethene (DCE) משמש לקשירת זיהום מתכתי.</li>
	<li>הפקדה של סטואיצ'ימטרי Si3N4 שכבה באמצעות הלחץ הנמוך מפקדת אדי כימי (lpcvd). The Si3N4 שכבה עובי מגדיר את עומק היטב. בחר ערך המתאים לניסוי המתוכנן (למשל, 500 nm) (איור 2b).</li>
	<li>להגדיר את הגיאומטריה לרוחב על ידי בניית הצד הקדמי באמצעות פוטוליתוגרפיה ותחריט של יון תגובתי (RIE) (איור 2 ג). ממדים מתאימים הם למשל מבנים עגולים עם 2.5 יקרומטר רדיוס מסודרים במערכים משושה. בחר את המרחק היטב בזהירות (לדוגמה, 5 μm), כדי למנוע הארכת יכולות במבנה.</li>
	<li>הפקדה עוד 20 ננומטר של stoichiometric Si3N4 על ידי lpcvd, אשר יוצר את הקרום התחתון של התא הנוזלי (איור 2d). בצע את ההליך המתואר לעיל (ראה שלב 1.3).</li>
	<li>השתמש בצעד שני ליתוגרפיה/RIE כדי לבנות את הישבן אשר מגדיר מאוחר יותר את הממדים הגיאומטריים של מסגרת LC ואת חלונות TEM שלה (איור 2e) (קוטר מסגרת: 3 מ"מ).</li>
	<li>דרך גורפת-מיקרומטר ב 20% KOH ב 60 ° c, להסיר את Si באזור מוגדר מראש וליצור חופשי Si3N4 ממברנה (איור 2f).</li>
	<li>הסר יוני מתכת שיורית בשלב הניקוי הסופי עם פתרון HCl של 10% ומים (DI).</li>
</ol>2. העברת גרפן אל רשתות TEM
<ol><li>להרטיב את הרקמה שבה רכשה מסחרית מספר שכבה (6 – 8) CVD-גראפן ב-PMMA ממוקם. לטבול את PMMA מצופה גראפן בצלחת פטרי מלא מים DI (איור 3a). הערה: מספר שכבות של גראפן ניתן לקבוע באמצעות טכניקות הריאלי32,33.</li>
	<li>מניחים את השכבה גראפן על נייר סינון וחותכים אותו לחתיכות מתאים לכסות את כל הבארות מפוברק (למשל, 4 מ ר) (איור 3b).</li>
	<li>לטבול מחדש את חתיכות לחתוך לתוך צלחת פטרי (איור 3 ג).</li>
	<li>השתמש רשת TEM מצופה עם שכבת תמיכה של פחמן holey לדוג את החלקים המיוצרים מהמים DI. כדי לעשות זאת, בזהירות לצלול את הרשת לתוך המים ולתפוס את הגראפן צף על פני השטח. להחזיק את הרשת עם פינצטה אנטי נימי (איור 3d, e). הערה: שמור על האתר הגראפן של מחסנית גראפן-PMMA נשאר בראש במהלך ההליך כולו. אחרת, PMMA הבא להסרת יהיה להרים את שכבת הגראפן.</li>
	<li>. תנו לסדינים להתייבש לכמה שעות</li>
	<li>הסר את שכבת ההגנה PMMA באמבט אצטון עבור 30 דקות ברציפות להוסיף שלבי ניקוי נוסף על ידי האישר באתנול ו-DI מים בלי לייבש את המדגם בין. השתמש בכלי שטוח (למשל, צלחת פטרי) כדי לפשט את העברת הדגימה לאחר מכן.</li>
	<li>יבש את המדגם לאחר 30 דקות בתנאי הסביבה.</li>
</ol>3. הכנת הדגימה
<ol><li>הכינו את הדגימה. להתאגדות בטכנולוגיית המידע כדי לעשות זאת, להכין פתרון 1 מ"מ מניות על ידי פתרון 196.915 מ"ג של HAuCl4· 3h2O קריסטלים ב 0.5 L של מים DI.</li>
	<li>קח את הכמות הרצויה של הדגימה מהפתרון במניה. כאן, 0.5 μL מוחל. ניתן לעשות זאת באמצעות מזרק או מפית אפנדורף.</li>
</ol>4. טעינת GSMLC
<ol><li>לשטוף את התבנית תא נוזלי מפוברק עם אצטון ואתנול.</li>
	<li>החלת הסביבה O2/n2 (20% 80%) פלזמה עבור 5 דקות כדי לשפר את wettability של קרום.</li>
	<li>מדבקות 0.5 μL של פתרון דגימה בתבנית או בשכבת הגראפן. ודא שהליך עבודה חלק כדי למזער את השינויים בריכוז עקב התאיידות.</li>
	<li>מניחים את רשת TEM על גבי מיקרו בדוגמת Si3N4 שכבה עם גראפן מול התבנית. לחץ על רשת ה-TEM המצופה בגרפיקה בתבנית. להיזהר לא להרוס את התחתונה Si3N4 ממברנה.</li>
	<li>להסיר את הפתרון העודף עם רקמה כדי להאיץ את ייבוש התא ובכך לרכך את שינויי הריכוז (איור 4a). לאחר כ-2 – 3 דקות, ה-גראפן-סי3N4 מדיה וואן-דר-וואלס מספיק לאטום את התא הנוזלי (איור 4b). לחילופין, השאר את התא להתייבש לחלוטין מבלי להסיר את הפתרון העודף. האחרון מציע שיעור הצלחה גבוה יותר בעיבוד התא. עם זאת, התאיידות מבוססי שינויי ריכוז בפתרון הדגימה צפויים להיות חמורים יותר בעת שימוש בגישה זו. הערה: ניתן לוודא את תהליך הייבוש המוצלח בשינוי ניגודיות בפריפריה (השוואת איור 4a, ב).</li>
	<li>הסר בזהירות את רשת TEM עם פינצטה ידי דחיפת קצה פינצטה בין הרשת לבין מסגרת gsmlc. הערה: תנועות פזיזות עלולות לשבור את הקרום הבסיסי. כדי להקטין את הנזק בכוח ההטיה, התחל מאתר הרשת במקביל לקצה החלון הקטן יותר.</li>
	<li>בדוק, בין אם לפחות קרום אחד של GSMLC הוא עדיין שלמים באמצעות מיקרוסקופ אופטי (איור 4c). , אם כל הקרומים נשברו. הקרח יהיה בלתי אפשרי</li>
</ol>5. הדמיה וניתוח וידאו של TEM
<ol><li>טען את המדגם ל (S) TEM ישירות לאחר ההכנה באמצעות מחזיק TEM רגיל. הערה: כפי שדווח על GLCs19, gsmlcs יכול להתייבש עם הזמן. לכן, יש למזער את הזמן בין הטעינה להדמיה.</li>
	<li>תמונה את המדגם עם טכניקת דימות מתאים, בהתאם למדגם וגם מיקרוסקופ. כאן, a (S) TEM התקן מופעל מתח האצה של 300 kV הוא מנוצל. השתמש במינון נמוך כדי למזער חפצים המושרה קרן וזמן חשיפה קצרה כדי למנוע הקשורות לתנועה טשטוש34. במקרה של ניסויים ארוכי טווח, לחסום את הקרן כדי להפחית את נזקי הקרינה. הערה: בשל ההחלטה הטמפורלית טוב יותר, TEM הוא להיות מועדף על גבעול עבור מנתח קינטי34 והפחתת יונים מופחתת35. גזע, עם זאת, הוא המועדף לחקירה לתוך שכבות נוזלי עבות ואלמנטים high-Z בשל הרזולוציה המרחבית גבוהה שלה בדגימות עבות34,35.</li>
	<li>
שיטת מקטעי תמונה
	<ol>
<li>השתמש בפלטפורמת עיבוד תמונה מתאימה כדי לחלץ תכונות של עניין. לצורך מעקב אחר חלקיקים וניתוח, השתמש בקוד המקור הפתוח משנת פיג'י36.</li>
		<li>לנצל את הפונקציה לנתח חלקיקים כדי לקבל מידע מדויק (אזור מוקרן, ברישההמרכז) של כל חלקיק בכל מסגרת. הערה: פונקציה זו דורשת תמונות בינאריות.</li>
		<li>לחבר את החלקיקים בין המסגרות בעזרת plugin TrackMate37. כברירת מחדל, TrackMate מחפש חלקיקים בהירים על רקע כהה, כך להפוך את התמונות (במקרה של BF-TEM) לפני הפעלת TrackMate.</li>
		<li>לשלב את התוצאות של הtrackmate ולנתח חלקיקים עם סקריפט מתאים ניצול פיתון מבוסס מקור המערכת האקולוגית הקוד הפתוח scipy38,39.</li>
		<li>השתמש בפיג כדי לחלץ את קווי המתאר המדויקים של מבנים מורכבים יותר כגון דנדריטים. כאן ניתן ליישם את האפשרות ' ניתוח חלקיקים ' (ראה הזחה של איור 6a). הערה: ייתכן שניתן יהיה לנתח את תכונות הריבית באופן ידני.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

. אין לנו מה לגלות

בניגוד לתאים נוזלים מסחרית זמין, GSMLCs מותאם אישית יש את היתרון שהם יכולים להיות מיועדים להתאים לתוך מחזיקי TEM זמין בקלות לא דורשים מחזיק היקר, התא הנוזלי הייעודי המחזיק.
ארכיטקטורת GSMLC הפגינו כאן משלבת היבטים של SiLCs ו-GLCs שעלולים להוביל ליתרונות ייחודיים. מצד אחד, SiLCs לאפשר קביעה מדויקת של המיקום והצורה של התא, אבל דורשים עבה באופן יחסי Si3N4 ממברנות כדי להפחית את ההשפעות בולטות בעוד בסופו של דבר להפחית את הרזולוציה השגה. GLCs, לעומת זאת, מוצג קירות ממברנה דקים במיוחד המורכב של גראפן, עדיין סובלים מגדלים ומיקומים אקראי בכיס. על-ידי שילוב שתי גישות הממברנה באמצעות GSMLCs, מגבלת הרזולוציה הנגרמת על ידי גבולות התא35 ניתן לעקוף. כמו המבנה היטב מפוברק ישירות לתוך Si3n4 שכבה, בפועל si3n4 ממברנה ניתן לבנות אפילו קטן יותר בשנת silcs, פישוט מנתח Hrtem אשר כבר הפגינו ב gsmlcs6 . עדיין, יש לציין כי HRTEM באופן כללי אפשרי עם SiLCs כמו גם48. יתר על כן, אזורי צפייה גדולים יכולים להיות ממומש ללא חלון חמור בולטות בשל אזורי קרום קטן של הדגימה הפרט התאים. ובכך, להגדיל את עובי בולטות35 ניתן לשלול במידה רבה, כפי שמוצג על ידי דיוקס et al.49. זה הפגינו באיור 7, שם נציג גבוה זווית השדה הכהה טבעתי (haadf) התמונה גזע של אל נטען GSMLC מוצג. התמונה הזאת נרכשה. באמצעות מערכת עם קרן-כפולה מאז בהירות התמונה שנרכשה בכיוונון זה קשורה ישירות לעובי דגימה, זה נראה בבירור כי המיקרוגל אטום להציג רק קטן שלילי בולטות. קלי ואח '24 הוכיחו כי הייבוש השלילי בולטות וחלקי היטב לראות באיור 7 תלוי בקוטר הטוב. הפחתת הקוטר הטוב היא אפוא גישה אפשרית להמגון את עובי הנוזל עוד יותר.
בשל הצורה כיס שיווי משקל של GLCs, את עובי הנוזל הוא גם מאוד תלוי באתר35. SiLCs בצע את העיצוב של שתי ממברנות הנובעים וופלים שונים Si. על ידי החלפת העליון Si3N4 ממברנה עם גראפן, הייצור התא הנוזלי הוא פשוט. משמעות הדבר היא שניתן להימנע מהדלנות של שני וופלים בונדד במהלך שלבי החריטה הרטובים הבאים, והיישור של שתי חתיכות וופל במהלך טעינת התא מושמט. המשטח השטוח בצד אחד של ארכיטקטורת תא זו מאפשר השלמה בשיטות ניתוח באתרו , כגון ניתוח edxs של הדגימה6, אשר מוגבל ארכיטקטורות silc קונבנציונאלי על ידי השפעות הצללה בקצוות Siמ50 .
איטום בדוגמת מילוי של המיקרוגל עם גראפן בחלק התחתון והעליון של האתר הפגינו לפני24,25. החלת שני ממברנות גראפן עשוי לשפר את הרזולוציה השגה. לעומת זאת, העברת כפולה גרפית מסבך את תהליך ההכנה; במיוחד כיוון שזה הוכח להיות צעד ההכנה הרגיש ביותר (ראה להלן). יתר על כן, הממברנה לעיל דנו בולטות צפוי להיות אפילו יותר קריטי במקרה של שתי ממברנות גראפן, כי גראפן הוא גמיש הרבה יותר Si3N4 שכבה. בארכיטקטורות אלה נבנו מתקני המיקרוגל באמצעות קרן יון רציפה ממוקדת (פרפור). בעוד גישה זו הוכיחה להניב תוצאות באיכות גבוהה, כרסום פרפור הוא טכניקה מורכבת ויקרה הייצור התא. ניצול בנפט מקבילים באופן מקבילי שיטות דפוס כי הם כבר סטנדרטיים בתעשיית המוליכים למחצה של היום, כגון ננוחותם-או פוטוגרפיה, עם זאת, יש את היתרון העיקרי של להיות מהיר, זול ומדרגי לייצור המוני.
יצוין כי הגישה המוצגת כאן אינה מאפשרת לבצע זרימה נוזלית, אשר השגה על ידי עיצובים אחרים28. מאז הטעינה ונפח הנוזל הם דומים עבור GSMLCs ו GLCs, זיהום של ואקום גבוה עקב קרע של קרום ניתן להימנע19. זה מבטל את הצורך בדיקת חותם מסורבלת. למרות היתרונות של SiLCs ו-GLCs שולבו, החסרונות של שתי הגישות עדיין נמצאים GSMLCs. הייצור של התאים דורש תשתית חדר נקי עבור טכנולוגיית סיליקון, אשר אינו בהכרח נוכח במעבדות TEM. בנוסף, הטעינה הנוזלית אינה טריוויאלית. זה דורש הכשרה ייעודית, דומה לתאי גראפן. עם זאת, הדבר נכון גם לגבי מערכות הזמינות מסחרית. כאן, צעד ההכנה הרגיש ביותר הוא ההסרה TEM רשת לאחר העברת גראפן, כי תנועות פריחה או התנדנד סביר לשבור את Si3N4 שכבה. עם זאת, חלונות הממברנה המיותרים משפרים את הסיכוי לשימור אזור ממברנה אחד לפחות. כתוצאה מכך, את התשואה (כמות של שבבי GSMLC מפורמט) השיגה ניסויים מיומנים הוא שלושה מתוך ארבעה6, ובכך עולה על אחד שהושג עם התאים מבוססי גראפן (אחד עד שניים מתוך ארבעה)19.
כמו ב-GLCs, האנקפסולציה הנוזלית של GSMLCs מבוססת על האינטראקציות של ואן-דר-וואלס18. כתוצאה מכך, זיהום ממשק יכול להוריד את שיעור ההצלחה בעיבוד של GSMLCs19. יתר על כן, בהתאם קבוע Hamaker של השלב להיות מחולק נוזל, מאפייני הרטבה במהלך הליך העמסה (ובכך תשואה השגה) עשוי להיות שונה51 ולכן ההכנה יכולה להיות מסובכת. הניסיון שלנו מראה כי זהו המקרה אם, למשל, מינים אמפיפילי נוכחים.
האדריכלות GSMLC מאפשרת תצורה גמישה של מעמקי היטב, המאפשר הסתגלות לדרישות מוקדמות ניסיוני שונים. כמו-כן, הארכיטקטורה מתאימה לחקירות של טומוגרפיה ממוחשבת באמצעות מגוון רחב זווית של ± 75 °, אשר גם תאפשר באתרו את הטומוגרפיה האלקטרונית של האלקטרון52. לכן, באתרו ולאחר הנתיחה טומוגרפיה של הדגימה בנוזל ניתן גם להקים עם gsmlcs.

המדע של חומרים מודרניים, כימיה וביולוגיה של התא דורשים הבנה עמוקה של תהליכים דינאמיים המשמשים כבסיס בסולם המשנה-מיקרון. למרות הכוח של טכניקות מיקרוסקופ אופטי מתקדם כגון גירוי-פליטה-מיקרוסקופית זריחה1, טכניקות הדמיה ישירה לגישה מורפולוגיות מפורטות דורשים מיקרוסקופ אלקטרונים. במיוחד, ב באתרו (סריקה) הילוכים אלקטרונים מיקרוסקופ (S) TEM הוכח להאיר תובנות יקרות לתוך הדינמיקה תהליך ידי encapsulating נוזלים מסורים, ואקום-הדוק תאים2. ניסויים שונים כגון חקירות כמותי של היווצרות ננו מבנה קינטיקה ותרמודינמיקה3,4,5,6, הדמיה של דגימות ביולוגיות7, בן שמונה , מיכל בן 10 , 10 ומחקרים של האנרגיה אחסון מנגנונים הקשורים11,12 יחד עם מחקרים מקיפים של קורוזיה תהליך הדינמיקה13 או ננו בועה פיזיקה14,15, 16 יש לאחד התופעות הרבות באמצעות (S) TEM כי לא היו נגישים באמצעות טכניקות מיקרוסקופ רגיל.
במהלך העשור האחרון, שתי גישות עיקריות כדי להגשים תא נוזלי באתרו tem (הקרח) הוקמו. בגישה הראשונה, הנוזל הוא כתחום בחלל בין שני Si3N4 ממברנות המיוצרים באמצעות טכנולוגיית פרוצס17, ואילו בשני, כיסים קטנים הנוזלים נוצרים בין שני גראפן או גראפן יריעות תחמוצת 10,18. הטיפול של שני תאים נוזליים מבוססי סיליקון (silcs) ו-מבוססי גראפן תאים נוזליים (glcs) הוכחו19,20,21. למרות ששתי הגישות עברו שיפורים משמעותיים22,23,24,25, הם עדיין חסרים בשילוב של היתרונות המתאימים. באופן כללי, העסקה קיימת בין encapsulating המדגם לעתים קרובות כיסים בלתי מוגדרים באמצעות כיסי גרפיקה קטנה המאפשרת הדמיה ברזולוציה גבוהה18, ואמצעי אחסון תא מוגדרים היטב וכתוצאה מכך ממברנות עבים ושכבות נוזלי, המספקים סביבה קרובה יותר למצב הטבעי בנוזל בצובר26 על חשבון הרזולוציה2. יתר על כן, ניסויים מסוימים תלויים זרימה נוזלית26,27 אשר התממשו רק בארכיטקטורות silc ודורש מחזיק TEM מיוחד28.
כאן, אנו מציגים את הייצור והטיפול של גישה תא נוזלי עבור ביצועים גבוהים ב-הקרח באתרו באמצעות גראפן סטטי נתמך בתאי המיקרוגל (GSMLCs) עבור ניתוח TEM. שרטוט של GSMLC מוצג באיור 1. GSMLCs הוכיחו להיות מסוגל לאפשר באתרו מיקרוסקופ אלקטרון שידור ברזולוציה גבוהה (hrtem) תוצאות6 והם אפשריים גם עבור סריקה באתרו של אלקטרון מיקרוסקופ29. מסגרת הטכנולוגיה שלהם Si מאפשר ייצור המוני של תאים מעוצבים בצורה מתותרת עם עובי נוזלי מותאם וקרומים דקים במיוחד מפרוסת וופל אחד. ממברנה גראפן כיסוי תאים אלה גם מפחית את שערי הקרן אלקטרון המושרה רטבאליות8,30,31 מאז קרן האלקטרונים עובר דרך הממברנה העליון גראפן ראשון. הטופוגרפיה השטוחה של התאים מאפשרים שיטות ניתוח משלימות, כגון ספקטרוסקופיית רנטגן (EDXS) של אנרגיה, ללא כל אפקטי צל הנובעים מתא הנוזל עצמו, ומאפשר מגוון רחב של איכות גבוהה באתרו ניסויי תא נוזלי מיקרוסקופיה אלקטרונים.

<table><tbody><tr><td>אצטון</td><td>VWR כימיקלים</td><td>50488858</td><td>VLSI</td></tr><tr>מים <td></td><td></td><td>נטולי יונים</td><td>ייצור עצמי</td></tr><tr><td>פינצטה אנטי נימית Dumont</td><td>קארל רוט GmbH + Co. KG</td><td>LH72.1</td><td>0203-N5AC-PO דומוקסל סגסוגת</td></tr><tr><td>אתנול</td><td>VWR כימיקלים</td><td>85651.360</td><td>VLSI</td></tr><tr><td>פיג'י הוא רק ImageJ</td><td>FIJI.sc</td><td>גרסה 1.51</td><td></td></tr><tr><td>Gold Quantifoil, רשתות TEM פחמן אמורפיות</td><td>Plano GmbH</td><td>S173-8</td><td>R 2/2 Au 300 רשת</td></tr><tr><td>HAuCl4 &middot; 3 H2O קריסטל</td><td>Alfa Aesar</td><td>36400.06</td><td>5 גרם</td></tr><tr><td>Jupyter</td><td>Notebook Project Jupyter</td><td>גרסה 5.7.2</td><td></td></tr><tr><td>Matplotlib-Package</td><td>ג'ון האנטר, דארן דייל, אריק פיירינג, מייקל דרוטבום וצוות הפיתוח של Matplotlib</td><td>גרסה 3.0.2</td><td></td></tr><tr><td>מפתחי NumPy Package</td><td>NumPy</td><td>גרסה 1.15.4</td><td></td></tr><tr><td>Pandas-Package</td><td>AQR Capital Management, LLC, Lambda Foundry, Inc. וצוות הפיתוח של PyData</td><td>גרסה 0.23.4</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Python Python Software Foundation</td><td>גרסה 3.7</td><td></td></tr><tr><td>Scipy-Package</td><td>מפתחי SciPy</td><td>גרסה 1.1.0</td><td></td></tr><tr><td>Seaborn-Package</td><td>Michael Waskom</td><td>גרסה 0.9.0</td><td></td></tr><tr><td>Si וופל</td><td>Siegert Wafer GmbH</td><td></td><td>סיליקון דק (100) רקיק 175 +/-5 ומיקרו; m, 4 אינץ', סוג p, בורון מסומם (1-30 אוהם ס"מ), מחזיק TEM מלוטש דו צדדי</td></tr><tr><td></td><td>פיליפס</td><td></td><td>ודא שהתא מתאים</td></tr><tr><td>מיקרוסקופ אלקטרונים תיבת הילוכים</td><td>פיליפס</td><td>CM 30 (S)TEM</td><td>300 kV</td></tr><tr><td>העברה טריוויאלית</td><td>גרפן חומר ACS</td><td></td><td>TTG60011 מכוסה PMMA, 6 - 8 מ"ל</td></tr></tbody></table>

הכנת התאים הנוזליים של הגרפן לתאי הנוזלי עבור הילוכים באתרו מיקרוסקופ אלקטרוני

Preparation of Graphene-Supported Microwell Liquid Cells for In Situ Transmission Electron Microscopy

הייצור וההכנה של בתאי הנוזלים הנתמכים במיקרוגל (GSMLCs) עבור מיקרוסקופ אלקטרוני באתרו מוצג בפרוטוקול חורג. רב-תכליתיות של GSMLCs מוצג בהקשר של מחקר על חריטה והדינמיקה הצמיחה של ננו מבנים זהב מתוך הפתרון הקודמי4 . Gsmlcs לשלב את היתרונות של הרגיל סיליקון-ו-גראפן מבוססי תאים נוזלי על ידי הצעת המעמקים היטב ביחד עם הייצור תא נתיישב וטיפול של הדגימה תחת חקירה. GSMLCs הם המציא על מצע סיליקון יחיד אשר מפחית באופן דרסטי את המורכבות של תהליך הייצור לעומת עיצובים שני וופל מבוסס תא נוזלי. כאן, אין צורך בשלבי תהליך התחברות או יישור. יתרה מזאת, הנפח הנוזלי המצורף יכול להיות מותאם לדרישות הנסיוניות המתאימות על ידי התאמת עובי שכבת הסיליקון. הדבר מאפשר הפחתה משמעותית של חלון בולטות בוואקום המיקרוסקופ האלקטרוני. בסופו של דבר, הערכה מתקדמת כמותית של מעקב חלקיקים יחיד והיווצרות דנדריטים בניסויים תא נוזלי באמצעות תוכנת קוד פתוח בלבד מוצג.

לאחר טעינת התא, העברת גרפיקה מוצלחת מצוינת על-ידי מראה מוצלל שונה על הבארות תחת מיקרוסקופ אופטי. זה נראה, למשל, בקרום הימני של איור 3 ג. כפי שהוזכר, זה חיוני כדי להסיר בזהירות את TEM-grid על מנת לא לשבור את דק Si3N4 שכבה. במקרה של קרום שבור, הוסנט ושריריות מעוקל גלויים בבירור במיקרוסקופ האופטי, כפי שמוצג בשני הקרומים השמאליים של איור 3 ג. בשל אזורי צפייה מרובים בעיצוב GSMLC מנוצל, התא יכול לשמש כל עוד קרום אחד לפחות הוא שלם. ניתן להשתמש בקרומים שבורים ליישור TEM מבלי לחשוף את הדגימה לקרן האלקטרונים.
ניתן לאמת אנקפסולציה מוצלחת של פתרון הדגימה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני. איור 5 מציג מיקרוגרפים בודדים של וידאו משלים 1, שם פירוק של הרכב של חלקיקים ואת הצמיחה של מבנה דנדריטי הוא מוערך סטטיסטית ב gsmlc. מלבד התנועה הנגרמת להיסחף של התמונה, תנועות חלקיקים משניים בודדים אורתוגונאליות גלויים, המציינות כי חלקיקים בתמיסה נוכחים. יתר על כן, השכיחות של פירוק החלקיקים מוכיח כי תגובה כימית רטובה קיים אשר לא תהיה אפשרות בלי נוזל מוצלח התוחמת. סימנים אופייניים אחרים לנוזלים סגורים הם היווצרות בועה המושרה19 או החלקיקים תנועה. הנוכחות של חלקיקים Au ב-גראפן-התאים בלבד לא מצביעים בפירוש על סביבה נוזלית, מאז החלקיקים יכול גם לנבוע הפחתת הגרפן המושרה של HAuCl440. כימות של פסגות החמצן של הנוזל המצורף דרך אלקטרון הרזיה האנרגיה (צלופחים) ניתן גם לבצע כדי לוודא סביבה נוזלית41.
על מנת לקבל תובנות לצמיחת חלקיקים וקינטיקה של התפרקות, חשוב לחקור כל חלקיק בנפרד ולא לנתח את התפתחות הפרמטרים הממוצעים42. זה חיוני גם להוציא את החלקיקים בקצוות המסגרת כי הם נתפסו רק באופן חלקי על ידי המצלמה, כי הסחף אפקט הקשורות שינויים מיקום של חלקיקים כאלה עלול להיות טועה כמו צמיחה או תהליכי התפרקות. תחריט הוא האמין נגרמת על ידי מינים חמצוני שנוצר על ידי האלקטרונים המושרה קרן הקרינה43. על מנת להניב נתונים סטטיסטיים מספיקים, נדרש מעקב אחר חלקיקים בודדים. על ידי אומדן מעריך הצמיחה α של וריאציה רדיוס שווה ערך של חלקיקים בודדים לאורך זמן, מידע של קינטיקה התגובה הבסיסית ניתן להשיג. כדי לעשות זאת, ניתן להציג רדיוס שווה ערך המבוסס על אזור החלקיקים המתוכננת, גם אם לא כל החלקיקים הם כדורית לחלוטין6,44. איור 5b מראה את המעקב של רדיוi שווה לאורך זמן עבור שישה חלקיקים נציג אשר מודגשים באיור 5b. איור 5c מציג את התפלגות של α מבוסס על 73 חלקיקים המסת ממחקר הנוכחי. רק חלקיקים שבהם דגם אלמטרי מסביר את ירידת הרדיוס לפחות 50% (מקדם נחישות מנוכי) נחשבים.
יתר על כן, מבנה דנדריטים מופיע במהירות לאחר כ 42 s באותה מתוארת גם באיור 6a. היווצרות דנדט הוא עוד תהליך אופייני, מתועד היטב בתאים נוזליים45,46. כדי לכמת את גדילת הדנדריטים, קווי המתאר המבבניים (ראו שיבוץ באיור 6 א) מנתחים. האבולוציה של רדיוס קצה ומהירות לאורך זמן (ראה איור 6b, c) חושף את הקשר הצפוי היפרבולי47 (איור 6b). צמיחת הדנדריטים נגרמת על ידי הרוויה המקומית של או-יוני בשל חריטה החלקיקים הנ ל. באיור 5a, נראה בבירור כי החלקיקים עדיין להתמוסס בעוד המערכת רווי היתר מרגיע לתוך הצמיחה דנדט. זה עשוי להיגרם על ידי וריאציות ריכוז מקומיות הן או יוני וגם מינים חמצוני כתוצאה של צמיגות גבוהה של הנוזל ב GSMLC אשר נצפתה לפני6. אולם, דיון מפורט בתופעה זו הוא מעבר להיקף העבודה.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59751/59751fig1.jpg"> איור 1: סקיצה של GSMLC: תרשימים של המבנה של מבנה שלמתקן התמיכה הגרפית של הגרפן. הודפסה מודפס מ https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.8b03388 6. הרשאות נוספות יש להפנות לאגודה האמריקנית לכימיה (ACS). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59751/59751fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59751/59751fig2.jpg"> איור 2: הייצור של מסגרות GSMLC. תהליך הייצור של מסגרות GSMLC הוא שרטט שלמטי. (א) חמצון של סי וופל לאחר הניקוי. (ב) lpcvd של Si3N4. (ג) צד קדמי Si3N4 הדפוס על ידי פוטוליטוגרפיה ו RIE להגדיר את עוצמת הקול של התא. (ד) הפקדת Si3N4 כדי ליצור את החלון התחתון של התא. (ה) ליתוגרפיה בצד האחורי ו-RIE. (ו) מיקרומטר בתפזורת עם KOH ליצור בודד Si3N4 ממברנה המכילה את המיקרוגל. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59751/59751fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59751/59751fig3.jpg"> איור 3: העברה של מספר שכבות CVD-גראפן עם שכבת הגנה PMMA אל רשת TEM. העברה של מספר שכבות CVD-גראפן ב PMMA אל החלק העליון של מצופה פחמן holey-רשת TEM מוצג. (א) טבילה של מספר שכבות cvd גראפן ב pmma בצלחת פטרי מלא עם מים DI. (ב) הועבר מחסנית גראפן/pmma על נייר סינון נחתך לחתיכות מתאים כדי לכסות את מסגרות GSMLC. (c) הטבילה מחדש של פיסת גראפן גזור/pmma. (ד) העברה של שכבת ה-גראפן/pmma על גבי פחמן מצופה ברשת TEM (e) לערום/pmma לאחר העברה מוצלחת. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59751/59751fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59751/59751fig4.jpg"> איור 4: הסרת רשת TEM העליון. תהליך הייבוש של GSMLC טעון מתועדת בעזרת מיקרוסקופ אופטי. (a) מצופה גראפן רשת TEM ממוקם על גבי GSMLC ישירות לאחר טעינת. שכבת הגראפן גלויה כמלבן טורקיז המכסה את כל שלושת אזורי הצפייה. קווי המתאר שלו משורטטים בערך על-ידי המלבן השחור. (ב) ממברנה הדבקה כמעט לחלוטין מוצגת על-ידי שינוי הניגודיות בין הרטוב (כהה, השוואה עם (א)) לבין האזור הדבקה (טורקיז) לאחר כ -2 דקות. (ג) GSMLC לאחר ההמראה של רשת TEM מוצג, חשיפת שתי ממברנות שבורים (שמאל ובאמצע), וממברנה אחת עם טעון בהצלחה אטום המיקרוגל (מימין). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59751/59751fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59751/59751fig5v2.jpg"> איור 5: התפתחות הנציגה של ננו-חלקיק רדיאני. התפתחות הרדיוס של 183 חלקיקים בודדים מתבצע במעקב. (א) רצף תמונה שנלקח מסרטון משלים 1. שישה חלקיקים מייצגים מסומנים. העיגולים הצבעוניים מקבילים לרדיוס המקביל המתקבל. (ב) מגרש לוגריתמי של רדיוi חלקיקים. (ג) ההיסטוגרמה של 73 חלקיקים שבהם מעריך אלמטרי שלילי α נקבע באמצעות שגרה אוטומטית. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59751/59751fig5v2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59751/59751fig6.jpg"> איור 6: הדינמיקה הדנדט: ה ברדיוס של 5 סניפים של הדנדריטים מנותח. חשבון קווי שגיאה עבור סטיית התקן המתאימה. (א) רצף תמונה שנלקח וידאו משלים 1 מציג את הדנדריטים המתעוררים, אשר נראה לאחר כ 42 s. הכניסה בתמונה הנכונה מציגה את קווי המתאר הדנדריטים המתפתחים. כאן, קווי המתאר ורוד מקבילים 42.09 s, אדום ל 42.7 s, ו סגול כדי 43.3 s. (ב) פיתוח של הקצה (בממוצע) הטיפ רדיוס לאורך זמן. (ג) מהירות העצה החשובה הותווה לאורך זמן. (ד) מעברו וגריתמית הקצה הממוצע מותווים נגד מהירות הקצה הממוצע, חשיפת תלות היפרבולית (עקומת כתום). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59751/59751fig6large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59751/59751fig7.jpg"> איור 7: התמונה sem של GSMLC נטען: תמונת sem נציג שנרכש במצב גזע HAADF ב-SEM של GSMLC טעון במתח האצה נמוך (29 kV) מוצג. מלבד הבולטים 5 יקרומטר המיקרוגל רחב, שתי רשתות הפחמן המעגלי החופף חלקית (2 יקרומטר קוטר) הנובע העברה גראפן הובהר לעיל הוא גלוי. רשת הפחמן הראשונה נובעת מהעברת גראפן לא מוצלחת. ברור לעין כי הצללה הקרום נשאר קבוע בעיקר על האזור היטב, אבל מעט מכהה לכיוון המרכז היטב. , זה מסביר את החלשים. שליליים בולטות <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59751/59751fig7large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
וידאו משלים 1: בתוך וידאו באתרו המציגים תוצאות מייצגות של תא נוזלי בהיר שדה מחקר של תחריט של או חלקיקים ו הצמיחה הבאה של מבנה דנדריטים הנגרמת על ידי הרוויה של פתרון הדגימה שמסביב. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59751/Supplementary_Video_1.avi">אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ זה.</a>

פרוטוקול להכנת בתאי הנוזלי של המיקרוגל הנתמכים על ידי מיקרוסקופיה אלקטרון באתרו של מיקרוסקופ של זהב nanocrystals מ-haucl4 הפתרון הקודמן מוצג. יתרה מזאת, שגרת הניתוח מוצגת באמצעות ככמת תחריט ודינמיקת צמיחה.

The fabrication and preparation of graphene-supported microwell liquid cells (GSMLCs) for in situ electron microscopy is presented in a stepwise protocol. ...

מיקרוסקופ אלקטרונים של תאים נוזליים הוא טכניקה רבת עוצמה לחקור תכונות ננו ב- C2 במדיה נוזלית ברזולוציה גבוהה ומספק תובנות ייחודיות בזמן אמת על תהליכים דינמיים בסולם הננו. התא הנוזלי microwell הנתמך בגרפן משלב את היתרונות של ארכיטקטורות תאים מבוססות גרפן וסיליקון. זה מאפשר מתאם עם שיטות אנליטיות, כגון ספקטרוסקופיה EDX, על המראה.הטכניקה מאפשרת לנו לעקוב ישירות אחר תהליכי החומר בנוזלים, בזמן שהם קורים. תצפית זו נמצאת בלב ליבה של קבוצת אימוני המחקר שלנו. במיקרוסקופיה במקום עם אלקטרונים, צילומי רנטגן ובדיקות סריקה במימון קרן המחקר הגרמנית.הדגימה של ההליך תהיה דיפלום-כימאי, רוברט ברנשייד, איש צוות מהמעבדה שלי. כדי להתחיל, להעביר את גרפן על רשתות TEM, תחילה הרטבת הרקמה התומכת שש עד שמונה שכבות של גרפן CVD על PMMA. יש לדאוג כי המים אינו מוחל ישירות על קרום PMMA.טובלים במלואם את גרפן מצופה PMMA בצלחת פטרי מלאה במים DI, ולאחר מכן להשתמש בנייר מסנן כדי לגרוף את שכבת גרפן. יש לדאוג כי הצד גרפן של מחסנית PMMA גרפן נשאר על גבי במהלך כל ההליך. חותכים את שכבת גרפן לחתיכות גדולות מספיק כדי לכסות את כל בארות מפוברק.לאחר מכן, לטבול מחדש את החתיכות לחתוך לתוך צלחת פטרי. לאחר מכן, באמצעות זוג פינצטה אנטי נימית, להרים רשת TEM מצופה שכבת תמיכה של פחמן חורי. בזהירות לצלול את הרשת לתוך המים, ולתפוס את גרפן צף על פני השטח.תן לסדינים להתייבש לכמה שעות. לאחר מכן, להסיר את שכבת ההגנה PMMA על ידי העברת אותו לתוך אמבטיה אצטון במשך 30 דקות. בעקבות אמבט אצטון, מיד לטבול את המדגם באתנול ו DI מים מבלי לייבש את המדגם בין פתרונות.השתמש בכלי שטוח כדי להסיר בקלות את הדגימה לאחר מכן. בסיום, להסיר את המדגם מן המים DI, ולייבש אותו לאחר מכן במשך 30 דקות בתנאי הסביבה. צור תבנית תא נוזלי עם מיקרווולים בעלי תבנית זעירה על-ידי ביצוע פעולה זו בפרוטוקול הטקסט.לשטוף את תבנית התא הנוזלי מפוברק עם אצטון, ואחריו אתנול. לאחר מכן, להחיל הסביבה 20%חמצן, 80% פלזמה חנקן במשך חמש דקות כדי לשפר את הרטוב של הממברנה. לוותר 0.5 microliters של פתרון הדגימה על התבנית או שכבת גרפן.להבטיח הליך עבודה חלק כדי למזער את השינויים בריכוז עקב אידוי. לאחר מכן, מקם את רשת TEM על שכבת ניטריד סיליקון בדוגמת מיקרו עם גרפן מול התבנית. בזהירות ללחוץ על רשת TEM מצופה גרפן על התבנית, הקפד לא להרוס את קרום סיליקון ניטרייד התחתון.הסר פתרון עודף עם רקמה כדי להאיץ את ייבוש התא ולהפחית את שינויי הריכוז. לאחר כשתיים עד שלוש דקות, לראות שינוי ניגודיות כמו סיליקון גרפן ניטרד ואן דר ואלס אינטראקציות לאטום את התא הנוזלי. לאחר מכן, מקם את הדגימה תחת מיקרוסקופ אופטי.השתמש בזוג פינצטה כדי להסיר בזהירות את רשת TEM על-ידי דחיפת הקצה בין הרשת למסגרת התא הנוזלי microwell הנתמכת בגרפן. כדי לצמצם נזקי כוח, התחל מאתר הרשת במקביל לקצה החלון הקטן יותר. ודא כי לפחות קרום אחד של התאים הנוזליים microwell נתמך גרפן עדיין שלם.באמצעות מחזיק TEM רגיל, טען את הדגימה למחזיק. מיד לאחר הכנתו, לטעון את המחזיק ולדגום לתוך מיקרוסקופ אלקטרונים שידור סריקה. תדמיין את הדגימה כראוי לגבי מאפייני המדגם והמיקרוסקופ.השתמש במינון נמוך כדי למזער חפץ המושרה מראש, וזמן חשיפה קצר כדי למנוע טשטוש הקשור לתנועה. במשך זמן רב ניסויים, לחסום את הקרן כדי להפחית את נזקי הקרינה. לאחר רכישת תמונות, השתמש בפלטפורמת עיבוד תמונה מתאימה כדי לחלץ תכונות מעניינות.למעקב וניתוח חלקיקים, השתמש בהפצת ImageJ בקוד פתוח, פיג'י. לאחר טעינת תמונה והמרתה לתמונה בינארית, השתמש בפונקציית חלקיקי הניתוח כדי לקבל מידע מדויק לגבי האזור המוקרן והמרכז של החלקיק עבור כל חלקיק בכל מסגרת. הפוך את התמונה המקורית כך שהחלקיקים יופיעו כנקודות בהירות.לאחר מכן, לחבר את החלקיקים בין המסגרות בעזרת התוסף, TrackMate. כברירת מחדל, TrackMate מחפש חלקיקים בהירים על רקע כהה. לבסוף, לשלב את התוצאות של TrackMate ולנתח חלקיקים עם תסריט מתאים, ניצול המערכת האקולוגית קוד פתוח מבוסס פייתון, SciPy.אנקפסולציה מוצלחת של פתרון הדגימה ניתן לאמת במהלך מיקרוסקופ אלקטרונים. וידאו זה מראה את פירוק של אנסמבל של ננו חלקיקים, ואת הצמיחה של מבנה דנדריטי. על מנת לקבל תובנות על צמיחת חלקיקים וקינטיקה פירוק, חשוב לחקור כל חלקיק בנפרד, ולא לנתח את התפתחות הפרמטרים הממוצעים.על ידי הערכת מעריכי הצמיחה, אלפא, של וריאציית הרדיוס המקבילה של חלקיקים בודדים לאורך זמן, ניתן לקבל מידע על קינטיקה התגובה הבסיסית. כאן מוצגת התפלגות האלפא, המבוססת על 73 חלקיקים מתמוססים. רק חלקיקים שבהם מודל allometric מסביר את ירידה ברדיוס לפחות 50% נחשבים.בסוף הסרטון מתגלה מבנה דנדריט. היווצרות דנדריט היא עוד תהליך טיפוסי, מתועד היטב בתאים נוזליים. כדי לכמת את צמיחת דנדריט, קווי המתאר המבניים מנותחים.האבולוציה של רדיוס הקצה והמהירות לאורך זמן חושפת את מערכת היחסים ההיפרבולית הצפויה. צמיחת דנדריט נגרמת על ידי רוויה סופר מקומית של יוני זהב בשל תחריט החלקיק הנ"ל. בחלק זה של הווידאו, ניתן לראות בבירור כי חלקיקים עדיין מתמוססים, בעוד המערכת רוויה מדי מרגיע לתוך צמיחת דנדריט.זה עלול להיגרם על ידי וריאציות ריכוז מקומיות הן של יוני הזהב והן של המינים החמצוניים. הטעינה הנוזלית וה-suhrf תלויים מאוד בדגימה של עניין מכיוון שהיתוך גרפן ותנאי הייבוש הנדרשים עשויים להשתנות אם יושמו פתרונות דגימה שונים. ארכיטקטורת התאים הנוזליים microwell הנתמכת על ידי גרפן מאפשרת גם משלימה בשיטות סיטו כגון תשואות ב- EDSX.בנוסף, SEM במצב שידור וניסויי טומוגרפיה בוצעו בהצלחה. לאחר פיתוח טכניקה זו, ניתן היה לפענח את מנגנון הגדילה של זהב, כסף, קאוש-אן וחלקיקים אחרים עד לרזולוציה אטומית. התוצאות הן הסכם מצוין עם מדידות תהודה פלזמה שנרכשו על ידי עמיתינו במחלקת הפיזיקה שגם להשתתף בקבוצת אימון המחקר.למרות שלא הוצג כאן, ייצור מסגרת המוביל מעסיק מאכלים ומינים רעילים. אנא היזהר במהלך הפעולה ונקוט באמצעי הזהירות הנדרשים.

preparation-graphene-supported-microwell-liquid-cells-for-situ

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

מכשיר ושיטות ההכנה של אמצעי אחסון מדגם בגודל nanoliter במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים מוצג. אין מדרגות נייר סופג נדרשים, וכך להימנע ההשלכות מזיקה שיכולה להיות חלבונים, הפחתת הדגימה אובדן ולאפשר הניתוח של תא בודד lysate עבור פרוטאומיקס חזותי באופן משמעותי.

הכנת הדוגמא ולמחקר במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים

גרפן נוזל התא מיקרוסקופ ניתן להתבונן nanocrystal dynamics בסביבה נוזלית עם רזולוציה מרחבית גדולה יותר מאשר טכניקות אחרות של מיקרוסקופ אלקטרונים תא נוזלי. תחריט premade nanocrystals ובעקבות צורתם באמצעות גראפן נוזלי תאים במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים יכולות להניב מידע מכניסטית חשוב על ננו-חלקיק המרות.

שימוש במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים של גראפן נוזל התא ללמוד בחיי עיר Nanocrystal תחריט

כאן, אנו מציגים פרוטוקול עבור ייצור ו הכנת גרפן תא נוזלי להשגחה בחיי עיר הילוכים מיקרוסקופ אלקטרונים, יחד עם סינתזה של חומרים אלקטרודה ובדיקות תא אלקטרוכימי הסוללה.

הכנה של גראפן נוזלי תאים התצפית של חומר סוללת ליתיום-יון

מוצג כאן פרוטוקול לתיוג חלבוני קרום בתאים יונקים וציפוי המדגם עם גרפן למיקרוסקופ אלקטרונים שידור סריקה שלב נוזלי. היציבות של הדגימות נגד הנזק שנגרם על ידי קרינה יכול גם נחקר עם פרוטוקול זה.

מארז גרפן של תאי יונקים קבועים כימית עבור מיקרוסקופאלקטרונים בשלב נוזלי

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לביצוע בניסויים תגובת גז תא סגור situ TEM תוך פירוט מספר שיטות הכנה מדגם נפוץ.

ביצוע באתרו תגובות גז תא סגור במיקרוסקופ אלקטרונים ההולכה

הכנה לדוגמה עבור מיקרוסקופיה קריו-אלקטרונית (cryo-EM) הוא צוואר בקבוק משמעותי בזרימת העבודה קביעת המבנה של שיטה זו. כאן, אנו מספקים שיטות מפורטות לשימוש בלוק קל לשימוש, מודפס תלת מימדי להכנת סרטי תמיכה כדי לייצב דגימות עבור שידור EM מחקרים.

הכנת סרטי תמיכה לדוגמה במיקרוסקופיית אלקטרונים שידור באמצעות בלוק הצפה תומך

מטרת פרוטוקול זה היא לכוון הידבקות תאים וצמיחה לאזורים ממוקדים של רשתות למיקרוסקופיה קריו-אלקטרונית. זה מושג על ידי החלת שכבה נגד עכירות כי הוא ablated בדפוסים שצוינו על ידי המשתמש ואחריו תצהיר של חלבוני מטריצה חוץ תאית באזורים בדוגמת לפני זריעת התא.

רשתות מיקרוסקופיות אלקטרוניות של שידור מיקרו-מפזרנינג למיקום תאים ישירים בתהליכי עבודה של טומוגרפיה קריו-אלקטרונים של תאים שלמים

הפרוטוקול הנוכחי מתאר שינויים במיקרוסקופ אלקטרונים (TEM) עם מערכת תאורת אור, ייצור תאים נוזליים, ותצפיות in situ TEM של אינטראקציות הנגרמות על ידי אור בין תאי חיידקים לבין פוטוסנסיטייזר. כמו כן נדונו שיטות הכנת הדגימה, נזק לקרן אלקטרונים והדמיה.

מיקרוסקופיית אלקטרונים המושרה על ידי אור באתרו לתצפית על אינטראקציית החומר הנוזלי-רך

כאן, אנו מתארים פרוטוקול ליישום שכבה אחת של גרפן על רשתות מיקרוסקופיית אלקטרונים וכיצד להכין אותם לשימוש בקביעת מבנה cryoEM.

ייצור רשתות מצופות גרפן חד-שכבתיות למיקרוסקופ קריואלקטרון

היישום של שכבות תמיכה ברשתות מיקרוסקופ אלקטרונים קריוגני (cryoEM) יכול להגדיל את צפיפות החלקיקים, להגביל אינטראקציות עם ממשק אוויר-מים, להפחית תנועה הנגרמת על ידי אלומה, ולשפר את התפלגות כיווני החלקיקים. מאמר זה מתאר פרוטוקול חזק לציפוי רשתות cryoEM בשכבה אחת של גרפן לשיפור הכנת דגימת קריו.

יישום גרפן חד-שכבתי ברשתות מיקרוסקופיית אלקטרונים קריו-אלקטרונים לקביעת מבנה ברזולוציה גבוהה

פרוטוקול וידאו זה ממחיש כיצד לבצע טומוגרפיה של מיקרוסקופ אלקטרונים של שידור סריקה של דגימות וירולוגיה. לקבלת תוצאות מיטביות, הדגימות מוכנות על ידי הקפאה בלחץ גבוה והחלפת הקפאה לאחר מכן.

סריקת טומוגרפיה של מיקרוסקופ אלקטרונים שידור בווירולוגיה: הדמיה תלת מימדית של דגימות קפואות בלחץ גבוה, שהוחלפו בהקפאה

למד הכנת תאי נוזל מיקרו-באר מבוססי גרפן למיקרוסקופ אלקטרונים של ננו-גבישי זהב. שיטה זו מאפשרת מעקב בזמן אמת אחר תהליכי התמוססות וגידול דנדריטי בנקודת זמן אטומית.

הכנת התאים הנוזליים של הגרפן לתאי הנוזלי עבור הילוכים באתרו מיקרוסקופ אלקטרוני

גלה סרטונים נוספים