Usando la microscopia elettronica di trasmissione di Graphene liquido cellulare per studiare in Situ nanocristallo acquaforte

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di incapsulare piccole sacche di liquido tra i fogli di grafene per l'imaging di nanomateriali utilizzando la microscopia elettronica a trasmissione, o TEM. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo dei nanomateriali, come la crescita e l'incisione di nanocristalli con l'alta risoluzione spaziale della microscopia elettronica. Il vantaggio principale di questa tecnica è la capacità per i gruppi di ricerca di eseguire esperimenti TEM a celle liquide utilizzando un supporto esistente con bassi costi di avviamento e alta risoluzione spaziale.

In generale, le persone che non conoscono questo metodo avranno difficoltà, perché maneggiare le griglie TM rivestite di grafene è difficile e richiede molta pratica. Per iniziare, ritaglia un pezzo di grafene prefabbricato su rame di circa due centimetri quadrati, che si adatta a circa sei-otto griglie TEM. Dopo aver pulito il grafene come descritto nel protocollo di testo, levigare il grafene sul pezzo di rame per rimuovere eventuali rughe microscopiche.

Per fare ciò, prendi due vetrini puliti e posiziona una salvietta piegata sul vetrino inferiore. Sopra la salvietta, posiziona il grafene su un pezzo di rame. Infine, posiziona sopra il secondo vetrino.

Premere sul vetrino superiore, levigando gradualmente eventuali rughe nel grafene sul pezzo di rame. Ridurre il numero di pieghe nel tessuto e ripetere il processo di pressatura. Continuare il processo fino a una pressione finale tra i due vetrini senza strofinare i fazzoletti.

Appoggiare le griglie TEM sul grafene su un pezzo di rame posizionando prima le griglie TEM forate in lamina di supporto in carbonio amorfo sul grafene con il carbonio amorfo a contatto con il grafene. Metti un paio di goccioline di isopropanolo sulle griglie. Lasciare asciugare le griglie per oltre due ore per assicurarsi che le griglie siano incollate correttamente.

Questo processo di essiccazione porta il carbonio amorfo forato a un migliore contatto con il grafene. Quindi, incidere il rame usando una soluzione di persolfato di sodio. Usando una pinzetta, posiziona con cura il grafene sul pezzo di rame sulla soluzione di persolfato di sodio con il lato di rame rivolto verso il basso.

Lascia che il pezzo galleggi sulla parte superiore della soluzione di persolfato di sodio. Mantieni la soluzione con griglie rivestite di grafene per tutta la notte. Si noti che la soluzione diventerà blu man mano che il rame incide e non ci sarà rame visibile dietro il foglio di grafene al termine dell'incisione.

Lavare le griglie per pulire il persolfato di sodio rimuovendo le griglie galleggianti dalla soluzione e posizionandole sopra acqua pulita e deionizzata in una seconda capsula di Petri. Ripetere questo processo tre volte per rimuovere tutti i residui di persolfato di sodio dalle griglie rivestite di grafene. Raccogli le griglie con le pinzette.

Posiziona le griglie, con il grafene rivolto verso l'alto, su una carta da filtro e lasciale asciugare. Prendi due griglie TEM rivestite di grafene e posizionale con il grafene rivolto verso l'alto su un vetrino. Utilizzando una piccola lama di bisturi chirurgico, tagliare il bordo di una delle griglie TEM rivestite di grafene, a circa un quarto o un ottavo dell'area della griglia.

Successivamente, posizionare circa 0,5 microlitri di una gocciolina di soluzione da incapsulare sulla griglia TEM rivestita di grafene non tagliata. Usa le pinzette per tenere premuto il bordo della griglia TEM mentre posizioni la gocciolina in modo che le forze capillari non raccolgano la griglia TEM. È fondamentale posizionare la gocciolina al centro della griglia TEM, preferibilmente una gocciolina il più piccola possibile.

Se le griglie TEM sono realizzate correttamente, il liquido formerà una forma simile a una perlina sulla superficie idrofoba del grafene. Posiziona rapidamente e con attenzione la griglia TEM rivestita di grafene con l'angolo tagliato sopra la goccia. L'obiettivo è quello di far sì che la seconda griglia si fermi sopra la prima griglia senza che il liquido venga spremuto.

Attendere cinque minuti per consentire la formazione di sacche di celle liquide di grafene. Il posizionamento della seconda griglia TEM sopra la gocciolina di liquido richiede un attento controllo manuale. Di solito funziona meglio posizionare prima il bordo della griglia superiore verso il basso e poi rimuovere gradualmente le pinzette.

Posizionare la cella liquida di grafene in un tradizionale supporto TEM a inclinazione singola. Caricare il supporto TEM nella colonna TEM. Dopo aver preparato il TEM come descritto nel protocollo di testo, iniziare a cercare le nanoparticelle nelle sacche di liquido mantenendo basso il tasso di dose.

Quando una nanoparticella viene trovata in una tasca liquida, regolare con precisione l'attenzione sulla nanoparticella mantenendo un basso tasso di dose. Utilizzare la curva di calibrazione per impostare la corrente della lente del condensatore per l'intensità di dose desiderata. Inizia a raccogliere una serie temporale di immagini TEM con i metadati del tasso di dose e dei timestamp incorporati nel file immagine.

Il video TEM dell'incisione dei nanocristalli può essere suddiviso in ciascuno dei singoli fotogrammi. Per ogni fotogramma, il nanocristallo può essere delineato utilizzando un software di analisi delle immagini. Dal contorno, è possibile determinare l'asse maggiore e minore del nanorod.

Il contorno bidimensionale può essere tagliato lungo l'asse maggiore. Ognuno di questi nuovi contorni di metà della nanoasta può essere utilizzato per ricostruire la forma tridimensionale ruotando il contorno attorno all'asse maggiore. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come fabbricare celle liquide di grafene per l'imaging di nanomateriali utilizzando la microscopia elettronica.

Sebbene questo metodo possa essere applicato ai nanomateriali, può anche essere utilizzato per studiare materiali morbidi o materiali biologici nel loro ambiente liquido nativo.