Rivelare processi dinamici dei materiali in liquidi con liquido di trasmissione microscopia elettronica cellulare

Lo scopo del seguente esperimento è quello di studiare i processi dinamici dei materiali nei liquidi in tempo reale con un'elevata risoluzione spaziale utilizzando la microscopia elettronica a trasmissione. Ciò si ottiene microfabbricando prima una cella liquida da wafer di silicio ultra sottili. Come secondo passo, iniettare 100 nanolitri di soluzione di reazione nel serbatoio della cellula usando una siringa e nanotubi di teflon.

Quindi sigillare la cella del liquido con un coperchio. Quindi, caricare la cella liquida nel portacampioni TEM come un campione TEM standard e inserire il supporto del campione nel microscopio per esperimenti TEM in situ. Questo processo mostra la crescita dinamica di nanoparticelle in liquidi come la formazione di nanofili di tre composti di ferro di platino utilizzando l'imaging in tempo reale con risoluzione sub nanometrica.

Il vantaggio principale di questa tecnica di cella liquida autonoma è che un sottile strato di liquido può essere mantenuto nella finestra di visualizzazione abbastanza a lungo da consentire una reazione chimica estesa. Questo metodo può illuminare aspetti chiave della scienza dei materiali e della chimica fisica, come le dinamiche di crescita e trasformazione dei materiali nei liquidi. Questo metodo può fornire informazioni sulla crescita dei nanocristalli e sui meccanismi di assemblaggio.

Può anche essere utilizzato per visualizzare materiali biologici nei loro ambienti nativi. In generale, le persone che non conoscono questo metodo avranno difficoltà perché richiede una serie di processi di fabbricazione per realizzare le celle liquide ed è una sfida gestire le minuscole celle liquide per l'istituto. Esperimenti sulla Meditazione Trascendentale.

Sono sempre stato affascinato da come i cristalli crescono e si trasformano su scala nanometrica, in particolare. Ci sono molti misteri di questi processi che avvengono nei liquidi. Il nostro metodo a celle liquide ha aperto un intero campo di studio non solo sulla crescita dei nanocristalli colloidali, ma anche su una varietà di processi nei liquidi che richiedono un'elevata risoluzione spaziale e temporale.

A dimostrare questa procedura saranno due postdoc nel mio laboratorio. Nu e Hong La microfabbricazione delle celle liquide avviene in una camera bianca, inizia la microfabbricazione delle celle liquide utilizzando wafer di silicio ultra sottili. Questi wafer sono wafer in silicone di tipo da quattro pollici di spessore e 100 micrometri di spessore.

Depositare 20 nanometri di film di nitruro di silicio a basso stress su entrambi i lati del wafer di silicio. Finestra di visualizzazione del produttore successivo al centro del chip inferiore. Il chip superiore contiene due serbatoi insieme a un deposito per la finestra di visualizzazione.

Spazi di indio sul chip inferiore utilizzando un microscopio ottico, allineare le finestre di visualizzazione dei chip superiore e inferiore e unirli insieme. Per prima cosa, pesare 20 milligrammi di platino, due acetil acetato e 20 milligrammi di IN due acetil otto. La soluzione di reazione di platino e ioni viene quindi preparata combinando il platino e lo ione in un millilitro di Penta decade e Ola con l'obiettivo di un rapporto volume/volume di sette a tre.

Quindi, caricare la soluzione di reazione in una siringa dotata di un nanotubo di teflon. Quindi utilizzare la siringa per iniettare circa 50 nanolitri della soluzione di reazione nel serbatoio del liquido. Facendo attenzione a non contaminare la finestra di trasmissione degli elettroni, la soluzione di reazione viene aspirata nella cella mediante forza capillare e forma uno strato liquido di circa 100 nanometri tra due finestre di visualizzazione del nitruro di silicio.

Continuare l'iniezione per riempire l'altro serbatoio con altri 50 nanolitri di soluzione. Coprire la cella del liquido con una sottile griglia TEM di rame utilizzando grasso sottovuoto per creare una tenuta ermetica. Iniziare l'imaging con il microscopio elettronico a trasmissione o TEM caricando la cella liquida preparata nel portacampioni TEM.

Una volta posizionata nel portacampioni, inserire la cella del liquido nel TEM. Qui è mostrato l'A-J-E-O-L 30 10 TEM funzionante a 300 kilovolt. Con il campione in posizione, sintonizzare il microscopio su una perfetta condizione di imaging TEM ad alta risoluzione utilizzando una densità di corrente del fascio da una a otto volte 10 a cinque ampere per metro quadrato.

Ciò avvia la nucleazione e la crescita delle nanoparticelle nello strato liquido, avvia il monitoraggio in tempo reale della dinamica delle nanoparticelle utilizzando programmi di micrografia digitale DUB e GATAN. Una volta esposti al fascio di elettroni, si verificano la nucleazione e la crescita delle nanoparticelle di platino e tre composti di ferro. Le nanoparticelle crescono fino a quattro o cinque nanometri mediante l'attacco di monomeri o la coalescenza tra piccole nanoparticelle.

Nella reazione nel tempo, si verifica l'adesione delle nanoparticelle diretta alla forma e si formano i nanofili. In questo caso, la crescita dei nanofili di composti di ferro e platino è stata alterata dai tensioattivi. Quando un ulteriore tensioattivo acido oleico viene aggiunto alla soluzione di reazione, si ottengono nanofili più sottili e più dritti rispetto a quelli di un solvente di solo pento, decano e ole ammina.

È possibile che i nanofili più corti si combinino e ne formino di più lunghi Una volta attaccati, i fili tendono a raddrizzarsi nel tempo. Durante il tentativo di questa procedura è importante ricordarsi di sigillare bene la cellula LI prima di caricare il campione nel microscopio dopo il suo sviluppo. Questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo della scienza dei materiali e della chimica per esplorare la crescita dei cristalli e le dinamiche di trasformazione dei materiali nei liquidi e nella nanoscala.

Non dimenticare che lavorare con soluzioni reattive può essere pericoloso. Bisogna sempre prendere precauzioni. Indossare guanti, occhiali di sicurezza e indossare camice da laboratorio durante l'esecuzione degli esperimenti e smaltire correttamente i materiali.