単一ナノ粒子を分析するための密閉型無線ナノポア電極

ナノサイエンスにおいて、単一ナノ粒子の本来の特徴を電気化学的に測定することは、ナノサイエンスにおいて非常に重要である。この方法は、迅速な単一ナノ粒子分析のための無線ナノポア電極を構築する簡単で再現性の高い方法を示す。ナノ電極の大きさは、この簡単な製造方法によって30ナノメートルに達することができる。

解析中の現在の解像度と時間解像度はそれぞれ 0.6 ピコインと 0.01 ミリ秒です。ナノ電極先端のナノスケールサイズのため、この無線ナノポア電極は生体内および非侵襲的な世俗的分析に利用されると予想される。金ナノチップの局在した表面プラズモニック共鳴特性とクロスナノピペットの完璧な光学ビジョンは、ナノスケールでの電気光学検出を可能にする可能性があります。

ワイヤレスナノポア電極の製造に関心のある研究者は、ナノピペットの注ぎ込みプロセスを習得する必要があります。これは手順の重要なステップだからです。ピペットを注ぐ際には、環境温度と湿度に注意を払う必要があります。

まず、4.8ミリリットルのクロロアウリン酸を1%から40ミリリットルの脱イオン水で激しい攪拌で加えます。その後、溶液を沸騰させます。1%の質量分率でクエン酸三ナトリウム溶液を10ミリリットル素早く添加します。

最終的な溶液が赤色になるまで、さらに15分間溶液を加熱します。アセトンで満たされた15ミリリットルの遠心分離管に石英毛細血管を入れ、超音波洗浄機で10分間きれいにします。終了したらアセトンを取り出し、エタノールを加えます。

その後、超音波洗浄機に遠心管を10分間入れて、さらに10分間のクリーニングを行います。次に、水晶体毛管をエタノールの除去用脱イオン水を用いて別の15ミリリットル遠心管に入れ、10分間超音波洗浄を行う。窒素ガス流を使用して石英毛細血管を乾燥させ、きれいな遠心分離管に保管します。

これに続いて、炭酸ガスレーザープーラーをオンにし、15〜20分間予熱して安定したレーザーパワーを確保します。あらかじめ加熱された炭酸ガスレーザープーラーにきれいな石英キャピラリーを取り付けます。特定の直径に対して、炭酸ガスレーザープラーのパネルに熱、フィラメント、速度、遅延、引っ張り力の引き込みパラメータを設定します。

さらに特徴付けのために再利用可能な接着剤でシャーレに準備されたナノピペットを固定します。調製したクロロウ酸溶液をマイクロローダーでナノピペットに10マイクロリットル注入します。ナノピペットの気泡を除去するために、約1,878倍Gで5分間ナノピペットを遠心分離する。

遠心分離後、以前に調製したシリコーンゴムでナノピペットをカバースリップに固定し、ナノピペット内部の領域をシス側、外側をトランス側として定義します。ゴムが治るのを5分待った後、反転した顕微鏡の目的表の上に統合されたアンサンブルを置きます。暗視野照明をオンにして調整し、10倍の顕微鏡目的の下でナノピペット先端に焦点を合わせます。

より高い容量分解能を実現するために、40倍の目標に変更します。次に、ナノピペットの中に1つの塩化銀電極を配置する。その後、トランス側に第2の接地された塩化銀電極を配置します。

塩化銀電極をプリアンプに接続します。現在の測定システムと、イオン電流記録用の対応するソフトウェアをオンにします。その後、適用される電位を300ミリボルトに設定します。

今ゆっくりとクロロアウリン酸とホウ水素ナトリウムとの反応を引き起こすためにトランス側に150マイクロリットルのホウ水素化ナトリウム溶液を加えます。同時に、電流計測と暗視野検出システムを用いて、電流トレースと暗視野画像散乱スペクトルを電気的および光学的に記録します。イオン電流トレースがピコインゼロに戻った後で、適用される電位をオフにします。

準備した閉じたタイプのWNEを下から先端まで流れる脱イオン水で洗います。閉型WNEの製造後に、トランスおよびシス側の溶液を塩化カリウム溶液に変更する。トランス側に30ナノモル金ナノパラシカル溶液の50マイクロリットルを移す。

次に、300ミリボルトの電位で単一ナノ粒子衝突イベントの現在の信号を記録します。最後に、印加電圧を変更して、電流信号の周波数、振幅、形状変化を監視します。ナノピペットの製造には、3つの主要なステップが含まれる。

内径0.5ミリ、外径1ミリのマイクロキャピラリーを引き手に固定し、レーザーをキャピラリーの中心に集め、石英を溶かします。毛細管の端子に力を加えることで、最終的にナノスケールの円錐状の先端を持つ2つの部分を分離して形成します。ナノピペット先端の内部に金ナノチップを生成する手順は、引っ張りプロセスの後に、ここに示されている。

in in situ特性解析システムは、現在の応答と暗視野画像の同時記録により閉型WNEの製造プロセスを監視するために使用された。裸ナノピペット及びクローズドタイプWNEのトップビューSEM画像は、側面図SEM画像を分割したフォーカスイオンビーム後にここに示され、閉じたタイプのWNE内の金ナノチップの形態を提供する。単一ナノ粒子衝突実験では、金ナノ粒子がWNEのトランス側に添加される。

このCNEの顕著な雑音性能は高い信号周波数の隠された信号を明らかにする。金ナノチップを生成する際には、低い適用電位を使用して電気化学的界面を生成する必要があります。高い適用電位は金の生成をスピードアップし、ナノ先端の欠陥構造をもたらす可能性があります。

この方法の高コントラスト解像度と高い特殊解像度は、ナノスケールでの電子移動プロセスをさらに理解するのに役立ちます。ホウ水素ナトリウムは危険であり、水と激しく反応します。ホウ水素化ナトリウム溶液の調製には注意してください。