Nanocrystal 에칭 제자리에서 공부를 그래 액체 셀 전송 전자 현미경 검사 법을 사용 하 여
2018년 5월 17일
그래 액체 셀 전자 현미경 nanocrystal 역학 다른 액체 휴대 전자 현미경 검사 법 기술 보다 더 큰 공간 해상도와 액체 환경에서 관찰을 사용할 수 있습니다. 에칭 들어찬 나노와 그래 액체 셀 전송 전자 현미경 검사 법을 사용 하 여 그들의 모양을 얻을 수 있습니다 다음 나노 변환에 대 한 중요 한 기계 정보.
이 절차의 전반적인 목표는 투과 전자 현미경 또는 TEM을 사용하여 나노 물질을 이미징하기 위해 그래핀 시트 사이에 작은 액체 포켓을 캡슐화하는 것입니다. 이 방법은 전자 현미경의 높은 공간 분해능을 가진 나노 결정의 성장 및 에칭과 같은 나노 물질 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 연구 그룹이 낮은 시작 비용과 높은 공간 분해능을 가진 기존 홀더를 사용하여 액체 전지 TEM 실험을 수행할 수 있다는 것입니다.
일반적으로 이 방법을 처음 접하는 개인은 그래핀 코팅된 TM 그리드를 다루는 것이 어렵고 많은 연습이 필요하기 때문에 어려움을 겪을 것입니다. 시작하려면 약 6-8개의 TEM 그리드에 맞는 구리에 미리 만들어진 그래핀 조각을 약 2제곱센티미터 크기로 잘라냅니다. 텍스트 프로토콜에 자세히 설명된 대로 그래핀을 세척한 후 구리 조각의 그래핀을 매끄럽게 하여 미세한 주름을 제거합니다.
이렇게 하려면 두 개의 깨끗한 유리 슬라이드를 가져다가 하단 유리 슬라이드에 접힌 물티슈를 놓습니다. 물티슈 위에 그래핀을 구리 조각에 놓습니다. 마지막으로 두 번째 유리 슬라이드를 위에 놓습니다.
상단 슬라이드를 아래로 눌러 구리 조각의 그래 핀에있는 주름을 점차적으로 부드럽게합니다. 조직의 주름 수를 줄이고 압착 과정을 반복합니다. 티슈 닦음 없이 두 개의 유리 슬라이드 사이를 마지막으로 누를 때까지 이 과정을 계속합니다.
먼저 비정질 탄소가 그래핀과 접촉한 그래핀 위에 구멍이 있는 비정질 탄소 지지 호일 TEM 그리드를 배치하여 구리 조각에 그래핀의 TEM 그리드를 놓습니다. 그리드에 이소프로판올 몇 방울을 놓습니다. 그리드가 제대로 접착되었는지 확인하기 위해 그리드를 2시간 이상 건조시킵니다.
이 건조 과정은 구멍이 있는 비정질 탄소를 그래핀과 더 잘 접촉시킵니다. 다음으로, 과황산나트륨 용액을 사용하여 구리를 에칭합니다. 핀셋을 사용하여 구리 면이 아래로 향하게 하여 과황산나트륨 용액의 구리 조각에 그래핀을 조심스럽게 놓습니다.
조각을 과황산나트륨 용액 위에 띄우십시오. 그래핀으로 코팅된 그리드로 솔루션을 밤새 방치하십시오. 구리가 에칭됨에 따라 용액이 파란색으로 변하고 에칭이 완료되면 그래핀 시트 뒤에 구리가 보이지 않습니다.
용액에서 부동 그리드를 제거하고 두 번째 페트리 접시의 깨끗한 탈이온수 위에 올려 놓아 과황산나트륨을 청소하기 위해 그리드를 세척합니다. 이 과정을 세 번 반복하여 그래핀 코팅된 그리드에서 모든 과황산나트륨 잔류물을 제거합니다. 핀셋으로 그리드를 집어 올리십시오.
격자를 그래핀 면이 위로 향하게 하여 여과지 위에 놓고 말리십시오. 두 개의 그래핀으로 코팅된 TEM 그리드를 가져와서 그래핀 면이 위로 향하게 하여 유리 슬라이드에 놓습니다. 작은 수술용 메스 날을 사용하여 그래핀으로 코팅된 TEM 그리드 중 하나의 가장자리를 그리드 면적의 약 1/4에서 1/8로 잘라냅니다.
다음으로, 약 0.5마이크로리터의 용액 방울을 절단되지 않은 그래핀으로 코팅된 TEM 그리드에 캡슐화합니다. 핀셋을 사용하여 TEM 그리드의 가장자리를 잡고 액적을 배치하여 모세관 힘이 TEM 그리드를 집지 않도록 합니다. TEM 그리드의 중앙에 액적을 배치하는 것이 중요하며, 가능한 한 작은 액적을 사용하는 것이 좋습니다.
TEM 그리드가 올바르게 만들어지면 액체는 소수성 그래핀 표면에 구슬 모양을 형성합니다. 절단된 모서리가 액적 위에 있는 그래핀 코팅된 TEM 그리드를 빠르고 조심스럽게 놓습니다. 목표는 두 번째 그리드가 액체가 짜지지 않고 첫 번째 그리드 위에 놓
이도록 하는 것입니다.그래핀 액체 세포 주머니가 형성될 때까지 5분 정도 기다립니다. 액체 방울 위에 두 번째 TEM 그리드를 배치하려면 신중한 손 제어가 필요합니다. 일반적으로 상단 그리드의 가장자리를 먼저 아래에 배치한 다음 핀셋을 점차적으로 제거하는 것이 가장 좋습니다.
그래핀 액체 전지를 기존의 TEM 단일 틸트 홀더에 놓습니다. TEM 홀더를 TEM 컬럼에 로드합니다. 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 TEM을 준비한 후 투여율을 낮게 유지하면서 액체 포켓에서 나노 입자를 검색하기 시작합니다.
나노 입자가 액체 포켓에서 발견되면 낮은 선량 속도를 유지하면서 나노 입자에 대한 초점을 미세 조정합니다. calibration curve를 사용하여 원하는 선량률에 대한 condenser lens 전류를 설정합니다. 이미지 파일에 포함된 선량률 및 타임스탬프의 메타데이터를 사용하여 TEM 이미지의 시계열 수집을 시작합니다.
나노결정 에칭의 TEM 비디오는 각각의 개별 프레임으로 나눌 수 있습니다. 각 프레임에 대해 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 나노 결정을 설명할 수 있습니다. 개요에서 nanorod의 장축과 단축을 결정할 수 있습니다.
2차원 윤곽선은 장축을 따라 절단할 수 있습니다. 나노막대의 절반에 대한 이러한 새로운 윤곽선 각각은 장축을 중심으로 윤곽선을 회전시켜 3차원 모양을 재구성하는 데 사용할 수 있습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 전자 현미경을 사용하여 나노 물질을 이미징하기 위한 그래핀 액체 세포를 제조하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
이 방법은 나노 물질에 적용할 수 있지만 천연 액체 환경에서 부드러운 재료 또는 생물학적 재료를 연구하는 데에도 사용할 수 있습니다.
개요
이 기사는 액체 환경에서 나노결정 동역학을 관찰하기 위한 그래핀 액체 셀 전자 현미경법의 사용에 대해 설명합니다. 이 방법은 기존 기술에 비해 더 높은 공간 해상도를 제공하여 나노입자 변형에 대한 상세한 연구를 가능하게 합니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 나노소재
- 전자 현미경
- 그래핀 기술
배경
- 그래핀 액체 셀 TEM을 사용하면 액체 내 나노소재를 촬영할 수 있습니다.
- 나노결정 성장 및 에칭을 연구하는 데 높은 공간 해상도가 중요합니다.
- 기존 홀더를 사용할 수 있어 초기 비용을 최소화합니다.
- 그래핀 코팅된 그리드 취급에는 연습이 필요합니다.
연구 목적
- 나노소재 촬영을 위한 액체 포켓을 캡슐화합니다.
- 고해상도로 나노결정 동역학을 조사합니다.
- 이 기술을 처음 접하는 연구자들을 위한 상세한 프로토콜을 제공합니다.
사용된 방법
- TEM 그리드용 구리 위에 그래핀 준비.
- 그래핀 액체 셀을 만들기 위한 구리 에칭.
- 그래핀 그리드 사이에 액체 방울을 캡슐화합니다.
- 투과 전자 현미경을 사용하여 나노입자를 촬영합니다.
주요 결과
- 촬영을 위한 액체 포켓의 성공적인 캡슐화.
- 나노결정 동역학의 고해상도 촬영.
- 그래핀 액체 셀 준비를 위한 상세한 방법론.
- 시계열 촬영을 통한 나노입자 변형에 대한 통찰.
결론
- 그래핀 액체 셀 TEM은 나노소재 연구에 효과적입니다.
- 이 방법은 부드럽고 생물학적 물질에도 적용할 수 있습니다.
- 성공적인 응용을 위해서는 제작 과정을 이해하는 것이 필수적입니다.
자주 묻는 질문
Executive Industry Relevance
Graphene liquid cell TEM enables direct visualization of nanoscale chemical transformations in liquid, providing unprecedented insight into nanocrystal dynamics relevant to early-stage drug delivery and nanomaterial design. This capability supports mechanistic de-risking and predictive confidence at critical discovery inflection points. The method's compatibility with existing TEM infrastructure and low start-up costs make it accessible for enterprise R&D teams seeking to advance nanomaterial-enabled therapeutics.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables real-time observation of nanocrystal growth and etching mechanisms at atomic resolution.
- Supports functional validation of nanomaterial behavior in physiologically relevant liquid environments.
- Facilitates mechanistic de-risking by revealing atomistic transformation pathways.
- Improves predictive confidence for nanomaterial selection and optimization.
Screening & Assay Development
- Provides quantitative imaging outputs for nanomaterial morphology and transformation kinetics.
- Supports standardization of nanomaterial preparation and encapsulation protocols.
- Enables reproducible assessment of nanomaterial stability and reactivity under controlled conditions.
- Prepares validated nanomaterial systems for downstream functional assays.
Translational & Preclinical Research
- Allows study of nanomaterial interactions in native-like liquid environments, supporting translational relevance.
- Facilitates continuity from discovery imaging to preclinical model development for nanomedicine applications.
- Enables risk-adjusted advancement decisions based on direct mechanistic evidence.
- Supports alignment with translational biomarker strategies when studying nanomaterial-cell interactions.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling direct visualization of nanomaterial transformations, informing both early discovery and translational research workflows.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and mechanistic clarification of nanomaterial behavior in liquid.
- Screening: Delivers quantitative, reproducible imaging outputs for nanomaterial assessment.
- Analytics: Provides time-resolved, metadata-rich datasets for comparative analysis of nanocrystal dynamics.
- Translational Research: Bridges discovery imaging with preclinical model validation for nanomaterial-enabled therapeutics.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable imaging platform for diverse nanomaterial and soft matter studies.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Enhances predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in nanomaterial R&D.
- Operational Value: Offers standardized, scalable imaging workflows compatible with existing TEM holders.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and improves capital efficiency by de-risking nanomaterial selection.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of nanomaterial candidates for further development.
Implementation Considerations
- Requires expertise in graphene handling and TEM sample preparation.
- Needs access to transmission electron microscopy and image analysis infrastructure.
- Demands cross-team standardization of encapsulation and imaging protocols.
- Adaptation may be needed for different nanomaterial or biological systems.
- Current limitations include delicate sample handling and lack of flow capability in the liquid cell.
