その場 SIMSおよび質量選択されたイオンのソフトランディングで調製し明確に定義された表面の赤外分光法における

サマリー

表面への質量選別イオンのソフトランディングは、新規材料の高度に制御された準備のための強力なアプローチである。 その場二次イオン質量分析法（SIMS）および赤外反射吸収分光法（IRRAS） 内での分析と相まって、ソフトランディングは、表面と明確に定義された種との相互作用に前例のない洞察を提供しています。

要約

表面への質量選別イオンのソフトランディングは、従来の合成技術を使用してアクセスできない材料の高度に制御された準備のための強力なアプローチである。二次イオン質量分析（SIMS）を用いてその場特徴付け付きのソフトランディングを結合し、赤外反射吸収分光法（IRRAS）は清浄な真空条件下で明確に定義された表面の分析を可能にする。我々の研究室で構築され3ソフトランディングの楽器の機能を質量選別ルテニウムトリスソフトランディング（ビピリジン）ジカチオンで ​​調製した表面に結合した有機金属の代表的なシステムのために示されているが、の_{[Ru（BPY）3]} ^{2 +（BPY} =ビピリジン）へのカルボン酸が。）金（COOH-SAMの上に自己組織化単分子膜の表面を終了し、その場飛行時間型（TOF IN）-SIMSはソフト上陸イオンの反応性への洞察を提供します。また、電荷減少の動力学は、中和およびデ収着中およびイオンソフトランディングイオンサイクロトロン共鳴（FT-ICR）-SIMS測定値をフーリエインサイチュフーリエ変換に用いて研究された後、両方のCOOH-SAM上で発生する。 インサイツ IRRAS において実験は金属中心を取り囲む有機配位子の構造がどのように洞察を提供COOH-SAM上の有機金属イオンの固定化によって乱さソフトランディングで表面。集合的に三器具が表面に担持明確に定義された種の化学組成、反応性および構造に関する補足情報を提供する。

概要

表面への質量選別イオンのソフトランディングは、新規材料^1-6の高度に制御された調製のための技術の実証能力に起因する現在の研究関心の対象のままです。最近の努力は、ハイスループット生物学的スクリーニング^7,8、タンパク質の分離およびペプチドの立体配座の濃縮^9月12日 、の共有結合で使用するためのペプチドおよびタンパク質アレイの調製における質量選別イオンのソフトランディングの可能性、将来のアプリケーションを記載しております^{9,10,13,14の}表面にペプチド、有機化合物¹⁵のキラル濃縮、特定の酸化還元活性タンパク質の電気化学的特性評価^16〜18、薄い分子薄膜^19,20の生産、このようなグラフェン²¹とモデルの作製などの高分子の処理イオンクラスターのソフトランディング^22-39を通じて触媒系、ナノ粒子^40〜48および有機金属CO支持体材料^19,49-56にmplexes。多原子イオンのソフトランディングを介して表面を改質する概念は、最初は1977 ⁵⁷クックスおよび共同研究者によって提案された。その後の数年間において、インストルメンタルアプローチの広い範囲は、ガスから質量選択されたイオンの制御された堆積のために開発されている表面^1,4,5上に相。イオンは、エ....

プロトコル

1。質量選別イオンのソフトランディングのための金の上のCOOH-SAM表面の作製

1. シリコン（Si）やマイカバッキング材に平らに金基板を得る。別の方法として、文献¹¹⁸¹¹⁹に記載された手順に従ってSi又は雲母表面上の金のフィルムを調製。注意：以下の仕様のものを使用してください表面を：1cm ^2の 又は円形直径5mm、525μmの厚さのSi層、50オングストローム厚のTi密着層、1000ÅのAu層。
2. ガラス製シンチレーションバイアルに新鮮なゴールド·オン·シリコンの表面を配置し、純粋な（非変性）をエタノールに浸す。
3. 超音波洗浄器にエタノールに浸漬し、金表面を含むシンチレーションバイアルを置き、あらゆる表面の破片を除去するために20分間洗浄します。注：これはマイカバッキング材から金膜を切り離すように超音波雲母表面上に金を洗浄しないでください。
4. 流でバイアルと乾燥から洗浄、金表面を取り除くエタノールから残留スポットの形成を防止するために、純粋なN _2。
5. 乾燥した金表面クリーナー、紫外線（UV）に表向きに置き、表面の有機物を除去するために20分間照射する。
6. ガラス製シンチレーションバイアルでは、非変性エタノール中の16 - メルカプトカルボン酸（-COOH-SAM）の1mM溶液を5ミリリットルを用意。
7. 分子のカルボン酸基の....

結果

1。 その場 TOF-SIMS で使用COOH-SAMの上にRuの反応性_（BPY）3 ^{2 +の}調査

官能化されたSAMの上に質量選別有機金属イオンのソフトランディングは、最初の曝露後に堆積したイオンや個々の分子の単層内だけでなく、化学反応のいずれかの製品との間に形成された付加物の検出に向けて最大の感度を提供するために、 その場 TOF-SIMS に使用して示されている反応性ガスに表面の。重メタノール中でジクロロルテニウム（II）六水和物結晶^の _Ru（bpy）3 ^{2 +}イオンの固相トリス溶解及び解離に由来する（2,2 ' -ビピリジル）を充填した。 ^の _Ru（bpy）3 ^{2 +} のm / z = 285ジカチオン明細書に記載の代表的なソフトランディング実験のために選択したソリューションのエレクトロスプレーイオンから生成.......

ディスカッション

質量選別イオンのソフトランディングは、一般的に、特別にこれらの実験のために装備され、世界中のいくつかの研究室に存在するユニークな特注の器具類を使用することで行われる。修飾は常にソフトランディングを多重化し、それにより、表面上の異な​​る位置に複数種の同時堆積を達成するために、より大きなイオン電流およびより短い堆積時間を達成するために、化合物の広いアレイのイオン化を促進するために、これらの機器に加えられた、そしてにされている堆積前に質量電荷比とイオン移動度の両方によってイオンのより正確な選択を可能にする。同様に、特性評価技術の絶えず変化するラインナップが堆積される材料のその場分析に有効にするために、イオンソフトランディング計測器と連結されています。個々の楽器の間にこのような違いにもかかわらず、ソフトランディングの実験で発生する最も一般的な問題の一つは、することができないことであるルート表面への器具のソース領域から質量選択されたイオンの十分に強固で安定したビーム。これは、不適切楽器を通してイオンを操縦する電圧を調整し、表面電位計との間で電気的な接触不良がイオンを上陸させたソフトの電流を測定するために使用さ.......

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
シリコン基板上の金 1 cm2	Platypus Technologies	Au.1000.SL1custom
シリコン基板上の金直径4.8mm円形	SPI供給	4176GSW-AB&	nbsp;
ガラスシンチレーションバイアル	フィッシャーサイエンティフィ	03-337-14
非変性エタノール	Sigma-Aldrich	459836-1L
紫外線クリーナー	Boekel Scientific
16-メルカトヘキサデカン酸	Sigma-Aldrich	448303-5G
塩酸	Sigma-Aldrich	320331-500ML&	nbsp;
アルミホイル	Sigma-Aldrich	Z185140-1EA
金属鉗子/ピンセット	Wiha49185
ニトリル手袋	フィッシャーサイエンティフィック	S66383
トリス(2,2′-ビピリジン)ジクロロルテニウム(II)六水和物	Sigma-Aldrich	224758-1G
メタノール	Sigma-Aldrich	322415-1L
1mlガスタイトガラスシリンジ	ハミルトン
シリンジポンプ	KD Scientific	100
360 μm ID フューズドシリカキャピラリー	Polymicro Technologies	TSP075375
高抵抗電位計	ケース	レー6517A	型
商用TOF-SIMS機器物理	エレクトロニクス	TRIFT
超高純度酸素	マセソン	G1979175
研究純度エチレン	マセソン	G2250178
セシウムイオン源	熱波研究所	101502
商用FTIR分光計	Bruker	Vertex 70

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