단일 나노 입자 분석에 대 한 폐쇄-타입 무선 Nanopore 전극

요약

여기, 선물이 폐쇄 형 무선 nanopore 전극의 제조 및 단일 나노 입자 충돌의 후속 전기 측정에 대 한 프로토콜.

초록

단일 나노 입자의 본질적인 기능을 측정 하는 nanoelectrochemistry에 의해 깊은 근본적인 중요성을 보유 하 고 nanoscience에 잠재적인 영향을 하고있다. 그러나, 단일 나노 입자를 화학적 분석은 도전, 감지 nanointerface 제어 되지 않습니다. 이 문제를 해결 하기 위해 우리가 설명 여기 제조 및 높은 제어 형태와 뛰어난 재현성을 전시 하는 폐쇄-타입 무선 nanopore 전극 (WNE)의 특성. WNE의 손쉬운 제조 클린 룸 및 고가의 장비를 사용 하지 않고 일반 화학 실험실에서 잘 정의 된 nanoelectrodes의 준비를 수 있습니다. 30의 한 응용 0.6 pA의 현재 고해상도 우수한 형태 및 작은 0.01 양 동행의 높은 시간 해상도 보여주는 nm 폐쇄 유형 WNE 혼합물에서 단일 금 나노 입자의 분석에 또한 강조 표시 직경, 폐쇄-타입 WNEs의 더 많은 잠재적인 응용 프로그램은 단일 분자/이온 검출 및 단일 셀 프로 빙을 나노 특성에서 확장할 수 있습니다.

서론

나노 입자 그들의 촉매 능력, 특정 광학 기능, electroactivity, 및 높은 표면 볼륨 비율^1,2,3, 등 다양 한 기능으로 인해 엄청난 관심을 받고 있다 ⁴. 단일 나노 입자의 전기 화학 분석은 나노 수준에서 본질적인 화학 및 전기 화학 프로세스를 이해 하기 위한 직접적인 방법. 단일 나노 입자의 매우 중요 한 측정을 달성 하기 위해 두 가지 전기 화학 방법 이전 현재 응답^5,,67에서 나노 정보를 읽을 수 적용 되었습니다 했습니다. 이러한 방법 중 하나는 immobilizing 또는 electrocatalysis^8,9의 연구에 대 한 nanoelectrode의 인터페이스에 개별 나노 입자를 캡처 작업이 포함 됩니다. 다른 전략은 과도 전류 변동 동적 산화 과정에서 생성 된 전극의 표....

프로토콜

1입니다. 솔루션의 준비

참고: 주의 모든 화학 물질에 대 한 일반적인 안전 주의를 기울입니다. 증기 두건에서 화학 물질의 폐기 하십시오 그리고 장갑, 고글, 및 실험실 외 투를 착용. 화재 또는 불꽃 가연성 액체를 보관. 모든 수성 해결책 초순 18.2 m ω cm (25 ° C에서)를 사용 하 여 준비 되었다. 준비 된 솔루션 0.22 μ m 기 공 크기 필터를 사용 하 여 필터링 했다.

1. KCl 솔루션의 준비
   1. 0.074 g 염화 칼륨 이온을 제거 된 물 100 mL에 용 해.
2. NaBH₄ 솔루션의 준비
   1. 에탄올 10 mL에 나트륨 borohydride의 0.018 g을 분해.
3. HAuCl₄ 솔루션의 준비
   1. 1 %chloroauric 산 성 해결책의 1 mL에 염화 칼륨 0.010 g을 분해.
4. 준비 실리콘 고무
   1. 볼륨 1: 1의 비율로 파트 A와....

결과

석 영 원뿔 nanopipette에 따라 잘 정의 된 30 nm 무선 nanopore 전극을 조작 하는 손쉬운 접근 방식을 설명 합니다. 그림 1, 세 가지 주요 단계를 포함 하는 nanopipette의 제조 시연입니다. 0.5 m m의 안 직경 및 외부 직경 1.0 m m의 microcapillary는 끌어당기는 사람에 고정 한 다음 레이저 용융 석 영을 모 세관의 센터에 초점을 맞추고. 모 세관의 터미널에 힘을 적용 하 여 그것은 마지막으로 분리 nanoscale 원추형 팁 두 부분을 형성 합니다. 당기 매개 변수는 우리 실험실에서 30 nm nanopipettes 날조를 위한 표 1 에 제공 됩니다. 그것은 매개 변수 다른 레이저 pullers에서 변화할 수 있다 주목 해야한다. 경험은 레이저 전원, 온도 및 습도 따라 매개 변수를 조정 해야 합니다. 제조, 후 sem의 특성화는 n.......

토론

잘 정의 된 nanopipette의 제조 폐쇄 유형 WNE 제조 프로세스에서 첫 번째 단계입니다. CO₂ 레이저는 모 세관의 중심에 초점을 맞춤 으로써 한 모 세관 nanoscale 원뿔 끝을 가진 2 개의 대칭 nanopipettes로 구분 합니다. 직경은 쉽게 제어 레이저 끌어당기는의 매개 변수를 조정 하 여 30-200 nm에서 배열. 그것은 철수에 대 한 매개 변수 다른 피 펫 pullers 위한 다 수 지적 했다. 환경 온도 습도는 nanopipette의 최종 직경을 좌우할 수 있다.

후에 nanopipette의 제조, 화학 반응 고체 nanotip는 nanopipette 안에 생성합니다. 이 프로토콜에서 골드 nanotip HAuCl₄;의 감소에 의해 형성 된다 다른 금속 nanotips 해당 반응 하 여 날조 될 수 있다. Nanopipette 팁의 전체 막힘, 후 생성 된 골드 nanotip의 전기 화학적 분극 양극 전기 화학.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
Acetone	Sigma-Aldrich	650501	고인화성 및 휘발성
분석 저울	Mettler Toledo	ME104E
Axopatch 200B 증폭기	분자 장치
Blu-Tack 재사용 가능한 접착제	Bostik
원심분리기 튜브	Corning Inc.		CentriStar 캡이 있는 원심분리기 튜브, 15ml
클로로오르산	에너지 화학 E0601760010		HAuCl4
Clampfit 10.4 소프트웨어	분자 장치
Digidata 1550A 디지타이저	분자 장치
DS Fi1c 트루 컬러 CCD 카메라	Nikon
Ecoflex 5 애드온 경화 실리콘 고무	Smooth-On	17050377
Eppendorf Reference 2 pipettes	Eppendorf	492000904	10, 100 및 1000 µ L
에탄올	Sigma-Aldrich	24102	고인화성 및 휘발성
패러데이 케이지			구리
iXon 888 EMCCD	Andor
마이크로 원심분리기 튜브	Axygen Scientific		0.6, 1.5 및 2.0 mL
마이크로로더	Eppendorf	5242 956.003	20 µ L
현미경 커버 유리	Fisher Scientific	LOT 16938	20 mm*60 mm-1 mm 두께
의 Milli-Q 정수기	Millipore	SIMS00000	Denton 전자빔 증발기
P-2000 레이저 풀러	셔터 기기
피펫 팁	Axygen Scientific		10, 200 및 1,000 µ L
염화칼륨,+D25+A2:F2+A2:F25	Sigma Aldrich	P9333-500G	KCl
석영 피펫	Sutter	QF100-50-7.5	O.D.:1.0 mm, I.D.:0.5 mm, 75 mm 길이
냉장고	Siemens
실리콘 시너	Smooth-On	1506330
Silver wire	Alfa Aesar	11466
Sodium borohydride,	Tianlian Chem. 기술.	71320	NaBH4
Ti-U 도립 암시야 현미경	Nikon