Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

In Situ Spektroskopia SIMS i IR dobrze zdefiniowanych powierzchni przygotowanych przez miękkie lądowanie jonów o wybranej masie

17.7K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/51344

⸱

16 czerwca 2014

 ,  , 
1Physical Sciences Division, Pacific Northwest National Laboratory

W tym artykule

Podsumowanie

Miękkie lądowanie masowo wybranych jonów na powierzchniach jest skutecznym podejściem do wysoce kontrolowanego przygotowania nowych materiałów. W połączeniu z analizą za pomocą spektrometrii mas jonów wtórnych in situ (SIMS) i spektroskopii absorpcyjnej odbicia w podczerwieni (IRRAS), miękkie lądowanie zapewnia bezprecedensowy wgląd w interakcje dobrze zdefiniowanych gatunków z powierzchniami.

Streszczenie

Miękkie lądowanie masowo wybranych jonów na powierzchniach jest skutecznym podejściem do wysoce kontrolowanego przygotowania materiałów, które są niedostępne przy użyciu konwencjonalnych technik syntezy. Sprzężenie miękkiego lądowania z charakteryzacją in situ przy użyciu spektrometrii mas jonów wtórnych (SIMS) i spektroskopii absorpcyjnej odbicia w podczerwieni (IRRAS) umożliwia analizę dobrze zdefiniowanych powierzchni w warunkach czystej próżni. Możliwości trzech instrumentów do miękkiego lądowania skonstruowanych w naszym laboratorium są zilustrowane dla reprezentatywnego systemu metaloorganicznych związków organicznych związanych z powierzchnią, przygotowanych przez miękkie lądowanie wyselekcjonowanych masowo tris(bipirydyny) rutenu, [Ru(bpy)3]2+ (bpy = bipirydyna), na samoorganizujących się jednowarstwowych powierzchniach na złocie zakończonych kwasem karboksylowym (COOH-SAM). In situ time-of-flight (TOF)-SIMS dostarcza informacji na temat reaktywności jonów miękko lądujących. Ponadto kinetyka redukcji, neutralizacji i desorpcji ładunku zachodząca na COOH-SAM zarówno podczas, jak i po miękkim lądowaniu jonów jest badana za pomocą pomiarów in situ rezonansu cyklotronowego jonów z transformacją Fouriera (FT-ICR)-SIMS. In situ Eksperymenty IRRAS dostarczają informacji na temat tego, w jaki sposób struktura organicznych ligandów otaczających centra metali jest zaburzona przez unieruchomienie jonów metaloorganicznych na powierzchniach COOH-SAM poprzez miękkie lądowanie. Łącznie te trzy instrumenty dostarczają uzupełniających się informacji na temat składu chemicznego, reaktywności i struktury dobrze zdefiniowanych gatunków żyjących na powierzchniach.

Wprowadzenie

Miękkie lądowanie masowo wybranych jonów na powierzchniach pozostaje przedmiotem obecnego zainteresowania badawczego ze względu na zademonstrowane możliwości techniki wysoce kontrolowanego przygotowywania nowych materiałów1-6. Ostatnie wysiłki wskazują na potencjalne przyszłe zastosowania miękkiego lądowania jonów wyselekcjonowanych masowo w przygotowaniu macierzy peptydowych i białkowych do stosowania w wysokoprzepustowych biologicznych badaniach przesiewowych7,8, separacji białek i konformacyjnego wzbogacania peptydów9-12, kowalencyjnego przyłączania peptydów do powierzchni9,10,13,14, chiralnego wzbogacania związków organicznych15, charakterystyki elektrochemicznej specyficznych białek aktywnych redoks16-18, produkcja cienkich warstw molekularnych19,20, przetwarzanie makrocząsteczek, takich jak grafen21 i przygotowanie modelowych układów katalitycznych poprzez miękkie lądowanie klastrów jonowych22-39, nanocząstek40-48 i kompleksów metaloorganicznych na materiałach nośnych19,49-56. Koncepcja modyfikowania powierzchni poprzez miękkie lądowanie jonów wieloatomowych została po raz pierwszy zaproponowana przez Cooksa i współpracowników w 1977roku57. W kolejnych latach opracowano szeroki zakres metod instrumentalnych do kontrolowanego osadzania wyselekcjonowanych masowo jonów z fazy gazowej na powierzchniach1,4,5. Jony zostały wytworzone w procesach takich jak jonizacja elektronopryskowa (ESI)10,58,59, desorpcja/jonizacja laserowa wspomagana matrycą (MALDI)21, jonizacja uderzeniowa elektronów (EI)60,61, wyładowanie łukiem pulsacyjnym62, kondensacja gazu obojętnego36,63, rozpylanie magnetronowe64,65 i odparowanie laserowe25,66,67. Selekcja masy jonów fazy gazowej przed miękkim lądowaniem została osiągnięta głównie przy użyciu kwadrupolowych filtrów masowych58,68,69, urządzeń do odchylania magnetycznego70 i liniowych pułapek jonowych8,59. Szczególnie zauważalny postęp w metodologii miękkiego lądowania jonów nastąpił ostatnio wraz z udanym wdrożeniem miękkiego i reaktywnego lądowania jonów otoczenia przez Cooksa i współpracowników71,72. Korzystając z tych różnych technik jonizacji i selekcji masy, zbadano oddziaływania hipertermicznych (<100 eV) jonów wieloatomowych z powierzchniami, aby lepiej zrozumieć czynniki wpływające na efektywność miękkiego lądowania jonów oraz konkurencyjne procesy rozpraszania reaktywnego i niereaktywnego, a także dysocjacji indukowanej powierzchniowo4,73-75.

Przygotowanie dobrze zdefiniowanych katalizatorów modelowych do celów badawczych było szczególnie owocnym zastosowaniem miękkiego lądowania masowo wybranych jonów25,34,35,56,76-81. W zakresie wielkości klastrów w nanoskali, gdzie zachowanie fizyczne i chemiczne nie skaluje się liniowo wraz z rozmiarem klastra, wykazano, że dodawanie lub usuwanie pojedynczych atomów do lub z klastrów może drastycznie wpływać na ich reaktywność chemiczną82-84. To zjawisko w nanoskali, które wynika z uwięzienia kwantowego, zostało przekonująco zademonstrowane przez Heiza i współpracowników85 dla modelowego katalizatora składającego się z miękko lądujących klastrów ośmiu atomów złota (Au8) wspartych na bogatej w defekty powierzchni MgO. Kilka dodatkowych badań dostarczyło dowodów na zależną od wielkości reaktywność gromad podpartych na powierzchniach34,77,86,87. Co więcej, obrazy z mikroskopii elektronowej o wysokiej rozdzielczości wskazują, że klastry zawierające zaledwie dziesięć atomów88 i pięćdziesiąt pięć atomów89 mogą być w dużej mierze odpowiedzialne za wyższą aktywność masowo syntetyzowanych katalizatorów złota opartych na tlenkach żelaza. Wykorzystując miękkie lądowanie jonów wyselekcjonowanych masowo, możliwe jest przygotowanie stabilnych układów wybranych pod względem wielkości klastrów i nanocząstek, które nie dyfundują i nie aglomerują się w większe struktury na powierzchni materiałów nośnych90-92. Te wcześniejsze badania wskazują, że wraz z ciągłym rozwojem, miękkie lądowanie masowo wybranych klastrów i nanocząstek może stać się wszechstronną techniką tworzenia wysoce aktywnych katalizatorów heterogenicznych, które wykorzystują pojawiające się zachowanie dużej liczby identycznych klastrów i nanocząstek w rozszerzonych układach na powierzchniach. Te niezwykle dobrze zdefiniowane systemy mogą być wykorzystane do celów badawczych, aby zrozumieć, w jaki sposób krytyczne parametry, takie jak wielkość klastra, morfologia, skład pierwiastkowy i pokrycie powierzchni, wpływają na aktywność katalityczną, selektywność i trwałość.

Kompleksy metaloorganiczne, które są zazwyczaj używane w fazie roztworu jako jednorodne katalizatory, mogą być również unieruchomione na powierzchniach poprzez miękkie lądowanie jonów o wybranej masie56,80,81. Przyłączanie jonowych kompleksów metal-ligand do stałych nośników w celu wytworzenia hybrydowych materiałów organiczno-nieorganicznych jest obecnie aktywnym obszarem badań w społecznościach zajmujących się katalizą i powierzchnią93. Ogólnym celem jest uzyskanie wysokiej selektywności w stosunku do pożądanego produktu kompleksów metal-ligand w fazie roztworu, przy jednoczesnym ułatwieniu łatwiejszego oddzielania produktów od katalizatorów i reagentów pozostających w roztworze. W ten sposób unieruchomione powierzchniowo kompleksy metaloorganiczne czerpią korzyści zarówno z jednorodnych, jak i niejednorodnych katalizatorów. Poprzez dobór odpowiedniego podłoża możliwe jest utrzymanie lub nawet wzmocnienie środowiska ligandów organicznych wokół centrum metalu aktywnego, przy jednoczesnym osiągnięciu silnej immobilizacji powierzchni94. Samoorganizujące się powierzchnie jednowarstwowe (SAM) na złocie mogą być zakończone wieloma różnymi grupami funkcyjnymi i dlatego są idealnymi systemami do badania wykonalności wiązania kompleksów metaloorganicznych z powierzchniami poprzez miękkie lądowanie jonów o wybranej masie95. Co więcej, wykazano wcześniej, że metody jonizacji, takie jak jonizacja desorpcji termicznej pod ciśnieniem atmosferycznym (APTDI), dają nieorganiczne kompleksy metali mieszanych w fazie gazowej, które nie są dostępne przez syntezę w roztworze96. W podobnym duchu, nietermiczne, ograniczone kinetycznie techniki syntezy i jonizacji, takie jak rozpylanie magnetronowe65, agregacja gazów63 i odparowywanie laserowe66, mogą być również połączone z oprzyrządowaniem do miękkiego lądowania jonów, aby zapewnić wszechstronną drogę do nowych klastrów nieorganicznych i nanocząstek podtrzymywanych na powierzchniach.

Aby przekształcić miękkie lądowanie masowo wybranych jonów w dojrzałą technologię przygotowania materiałów, ważne jest, aby informacyjne metody analityczne były połączone z miękkim lądowaniem w celu zbadania chemicznych i fizycznych właściwości powierzchni przed, w trakcie i po osadzaniu jonów. Do tej pory zastosowano w tym celu wiele technik, w tym spektrometrię mas jonów wtórnych (SIMS)19,97-100, desorpcję i reakcję zaprogramowaną temperaturą50,52, desorpcję i jonizację laserową101, pulsacyjną reakcję wiązki molekularnej102, spektroskopię w podczerwieni (FTIR i Raman)98,103,104, powierzchniowo wzmocnioną spektroskopię Ramana103,105, spektroskopię pierścieniową wnęki106, fotoelektron rentgenowski spektroskopia35,107, skaningowa mikroskopia tunelowa33,108-111, mikroskopia sił atomowych112-114 i transmisyjna mikroskopia elektronowa39. Jednak, aby jak najdokładniej scharakteryzować powierzchnie przygotowane lub zmodyfikowane przez miękkie lądowanie jonowe, kluczowe jest, aby analiza była wykonywana in situ bez wystawiania podłoża na działanie środowiska w laboratorium. Wcześniejsze analizy przeprowadzone in situ dostarczyły informacji na temat takich zjawisk, jak redukcja ładunku jonowego jonów miękko lądujących w czasie37,38,115,116, desorpcja jonów miękko lądujących z powierzchni52, wydajność i zależność od energii kinetycznej lądowania jonów reaktywnych14,81 oraz wpływ wielkości na aktywność katalityczną klastrów i nanocząstek osadzonych na powierzchniach117. Na przykład w naszym laboratorium systematycznie badaliśmy kinetykę redukcji ładunku protonowanych peptydów na powierzchniach różnych SAMs3. Eksperymenty te przeprowadzono przy użyciu unikalnego instrumentu do miękkiego lądowania sprzężonego ze spektrometrem mas jonów wtórnych z transformacją Fouriera (FT-ICR-SIMS), który umożliwia analizę in situ powierzchni zarówno podczas, jak i po miękkim lądowaniu jonów97. Aby rozszerzyć te możliwości analityczne, skonstruowano kolejny instrument, który umożliwia charakteryzację in situ jonów miękko lądujących na powierzchniach za pomocą IRRAS104. Ta wrażliwa na powierzchnię technika podczerwieni umożliwia monitorowanie procesów tworzenia i niszczenia wiązań, a także zmian konformacyjnych w złożonych jonach i warstwach powierzchniowych w czasie rzeczywistym zarówno podczas, jak i po miękkim lądowaniu12. Na przykład, korzystając z IRRAS, wykazano, że miękkie lądowanie jonów może być używane do kowalencyjnego unieruchamiania wybranych masowo peptydów na SAM funkcjonalizowanych estrem N-hydroksysukcynimidylu13,14.

Tutaj ilustrujemy możliwości trzech unikalnych, specjalnie zbudowanych instrumentów znajdujących się w Pacific Northwest National Laboratory, które są przeznaczone do analizy in situ TOF-SIMS, FT-ICR-SIMS i IRRAS substratów wytwarzanych przez miękkie lądowanie masowo wybranych jonów na powierzchniach. Jako system reprezentatywny przedstawiamy wyniki miękkiego lądowania wybranych masowo organicznych tris(bipirydynowych) rutenu [Ru(bpy)3]2+ na SAM zakończonych kwasem karboksylowym (COOH-SAM) w celu otrzymania immobilizowanych kompleksów metaloorganicznych. Wykazano, że in situ TOF-SIMS oferuje zalety niezwykle wysokiej czułości i szerokiego ogólnego zakresu dynamiki, co ułatwia identyfikację gatunków o niskiej liczebności, w tym reaktywnych produktów pośrednich, które mogą być obecne na powierzchniach tylko przez krótki czas. TOF-SIMS dostarcza również informacji na temat tego, w jaki sposób usunięcie liganda z jonu metaloorganicznego w fazie gazowej, przed miękkim lądowaniem, wpływa na jego skuteczność w kierunku immobilizacji na powierzchni i jego reaktywność chemiczną w stosunku do cząsteczek gazowych. Komplementarna charakterystyka przy użyciu in situ FT-ICR-SIMS dostarcza informacji na temat kinetyki redukcji ładunku, neutralizacji i desorpcji podwójnie naładowanych jonów na powierzchni, podczas gdy in situ IRRAS bada strukturę organicznych ligandów otaczających centra naładowanego metalu, które mogą wpływać na właściwości elektronowe i reaktywność unieruchomionych jonów. Wspólnie pokazujemy, w jaki sposób miękkie lądowanie wyselekcjonowanych masowo jonów w połączeniu z analizą in situ za pomocą SIMS i IRRAS zapewnia wgląd w interakcje między dobrze zdefiniowanymi gatunkami i powierzchniami, które mają implikacje dla szerokiego zakresu przedsięwzięć naukowych.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

1. Przygotowanie powierzchni COOH-SAM na złocie do miękkiego lądowania jonów wybranych masowo

  1. Uzyskać płaskie podłoża ze złota na podłożach z krzemu (Si) lub miki. Alternatywnie, należy przygotować złote warstwy na powierzchniach Si lub miki zgodnie z procedurami opisanymi w literaturze118,119. Uwaga: Używaj powierzchni o następujących specyfikacjach: 1 cm2 lub okrągłe i 5 mm średnicy, warstwa Si o grubości 525 μm, warstwa adhezyjna Ti o grubości 50 μm, warstwa 1,000 A.
  2. Umieść świeże powierzchnie złota na krzemie w szklanych fiolkach scyntylacyjnych i zanurz w czystym (niedenaturowanym) etanolu.
  3. Umieść fiolki scyntylacyjne zawierające złote powierzchnie zanurzone w etanolu w myjce ultradźwiękowej i myj przez 20 minut, aby usunąć wszelkie zanieczyszczenia powierzchniowe. Uwaga: Nie myj ultradźwiękowo złota na powierzchniach miki, ponieważ spowoduje to oderwanie złotej warstwy od materiału podkładowego z miki.
  4. Usunąć umyte złote powierzchnie z fiolek i osuszyć strumieniem czystegoN2, aby zapobiec tworzeniu się jakichkolwiek pozostałości po etanolu.
  5. Umieść wysuszone złote powierzchnie stroną zadrukowaną do góry w środku czyszczącym ultrafioletowym (UV) i naświetlaj przez 20 minut, aby usunąć materię organiczną z powierzchni.
  6. W szklanych fiolkach scyntylacyjnych przygotować 5 ml 1 mM roztworów kwasu 16-merkaptoheksadekanowego (COOH-SAM) w niedenaturowanym etanolu.
  7. Dodaj kwas solny do końcowego stężenia 1% HCl w etanolu, aby zapewnić protonowanie grup kwasów karboksylowych cząsteczek.
  8. Umyte, wysuszone i oczyszczone promieniami UV złote powierzchnie umieścić stroną zadrukowaną do góry w roztworach COOH-SAM, upewniając się, że cała złota powierzchnia jest całkowicie zanurzona w każdej fiolce. Pozwól, aby jednowarstwowe powierzchnie na złocie złożyły się przez co najmniej 24 godziny w ciemności (zawiń fiolki w folię).
  9. Usunąć powierzchnie z roztworów COOH-SAM i umieścić w nowych fiolkach scyntylacyjnych zawierających 5 ml 1% HCl w etanolu. Myj ultradźwiękowo powierzchnie SAM przez 5 minut, aby usunąć wszelkie cząsteczki fizysorbowane z powierzchni monowarstwy.
  10. Usunąć umyte powierzchnie z fiolek i przepłukać kilkoma 1 ml podwielokrotnościami 1% HCl w etanolu. Wysuszyć powierzchnie COOH-SAM pod strumieniem N2.
  11. Używając czystych metalowych kleszczy i nosząc rękawice, umieść powierzchnię SAM na jednym z trzech metalowych mocowań próbek, które są kompatybilne z każdym instrumentem do miękkiego lądowania, uważając, aby nie dotknąć przy tym przedniej złotej powierzchni. Upewnij się, że powierzchnia jest mocno zamocowana i że istnieje silny kontakt elektryczny między tylną stroną powierzchni a metalowym mocowaniem próbki.
  12. Wykorzystując możliwości wprowadzania próbki z blokadą obciążenia przyrządów do miękkiego lądowania (każdy z nich jest nieco inny), upewnij się, że zasuwa oddzielająca obszar wprowadzania próbki przyrządu od komory miękkiego lądowania jest zamknięta. Doprowadź komorę wprowadzania próbki do ciśnienia atmosferycznego, wyłączając turbomolekularną pompę próżniową i manometr jonizacji oraz zamykając zawór do przedniej mechanicznej pompy próżniowej.
  13. Gdy komora wprowadzania próbki osiągnie ciśnienie atmosferyczne, otwórz drzwiczki próbki i mocno przymocuj uchwyt próbki do manipulatora (stolik xyz lub translator z) wewnątrz urządzenia. Zamknij drzwi i otwórz zawór do przedniej linii mechanicznej pompy próżniowej. Gdy komora wprowadzania próbki osiągnie ciśnienie 10-3 Torr, włącz turbomolekularną pompę próżniową i manometr do jonizacji.
  14. Gdy komora wprowadzania próbki osiągnie ciśnienie 10-5 Torr, otwórz zasuwę do komory miękkiego lądowania. Użyj manipulatora magnetycznego lub stolika xyz, aby ustawić powierzchnię SAM w jednej linii z wiązką jonów, aby rozpocząć miękkie lądowanie.

2. Miękkie lądowanie masowo wybranych Ru(bpy)32+ na powierzchniach COOH-SAM

  1. Otrzymać sześciowodny sześciowodny tris(2,2'-bipirydylo)dichloro-ruten(II) w postaci stałej. Rozpuść czerwone kryształy w czystym metanolu, aby uzyskać roztwory podstawowe o stężeniu 10-3 M. Rozcieńczyć roztwory podstawowe 10 lub 100 razy metanolem, aby uzyskać optymalny prąd jonów elektrorozpylania o wybranej masie Ru(bpy)32+ m/z = 285.
  2. Rozcieńczone roztwory należy umieścić w szklanych strzykawkach o pojemności 1 ml. Użyj pompy strzykawkowej, aby zainfuzjować roztwór przez kapilarnę ze stopionej krzemionki o średnicy zewnętrznej 360 μm i średnicy wewnętrznej 80 μm, która jest spolaryzowana w zakresie od +2 do +3 kV w celu wytworzenia jonów dodatnich. Wyreguluj natężenie przepływu pompy strzykawkowej w zakresie 20-40 μl/h, aby uzyskać optymalny prąd jonowy i stabilność na powierzchni.
  3. Dostosować kwadrupolowy filtr masowy do masy jonu Ru(bpy)32+ m/z = 285, aby zapobiec miękkiemu lądowaniu na powierzchni gatunków innych niż Ru(bpy)32+. Za pomocą elektrometru o wysokiej rezystancji podłączonego do podłoża za pomocą próżniowego przepustu elektrycznego, dostosuj ustawienia napięcia optyki jonowej i przewodników jonów o częstotliwości radiowej, aby zmaksymalizować prąd jonowy i stabilność Ru(bpy)32+ mierzone na powierzchni SAM. Pozwól eksperymentowi działać przez wybrany okres czasu, aby osiągnąć pożądane pokrycie jonów na powierzchni COOH-SAM.
  4. Zwiększenie gradientu potencjału w obszarze kwadrupolowym zderzenia pod wysokim ciśnieniem instrumentów do miękkiego lądowania, aby stworzyć trudne warunki, które umożliwiają usuwanie ligandów w fazie gazowej z jonów metaloorganicznych poprzez dysocjację wywołaną zderzeniem. Uwaga: Zapoznaj się ze schematem ideowym jednego z trzech przyrządów do miękkiego lądowania, który jest również reprezentatywny dla wczesnych etapów pozostałych dwóch instrumentów, który jest przedstawiony na rysunku 1. Fragmentacja jonu Ru(bpy)32+ zachodzi w regionie 4. Zwiększyć napięcie przyłożone do tylnej płyty elektrodynamicznego lejka jonowego, aby usunąć jeden ligand bipirydyny z Ru(bpy)32+ m/z = 285, wytwarzając fazę gazową Ru(bpy)22+ m/z = 207 w obszarze 4 przyrządu81. Dokonaj masowego wyboru wysoce reaktywnego, nieskoordynowanego jonu fragmentacyjnego za pomocą kwadrupolowego filtra masowego w obszarze 6 instrumentu i miękkiego lądowania na powierzchniach COOH-SAM, aby zbadać, w jaki sposób zakres ligacji wpływa na właściwości wspieranych jonów metaloorganicznych.
  5. Dostosuj otaczającą optykę jonową, w tym napięcia stałe przyłożone do prętów kwadrupolowych, a także limit przewodności, aby zmaksymalizować prąd wybranych masowo jonów fragmentacyjnych Ru(bpy)22+ na powierzchni.

3. Analiza metodą in situ TOF-SIMS przed i po ekspozycji na gazy reaktywne

  1. Wyłączyć pompę strzykawkową i wysokie napięcie do emitera ESI. Otwórz zasuwę, która oddziela dwa obszary przyrządu podczas pracy. Za pomocą manipulatora magnetycznego przesuń przygotowaną powierzchnię z komory miękkiego lądowania do etapu analizy wewnątrz części TOF-SIMS instrumentu.
  2. Odłącz manipulator od próbki i całkowicie wycofaj go z komory analitycznej SIMS. Zamknij zasuwę między częścią miękkiego lądowania a częściami SIMS przyrządu, ponieważ TOF-SIMS działa przy znacznie niższym ciśnieniu niż obszar miękkiego lądowania instrumentu.
  3. Aby przeprowadzić eksperyment TOF-SIMS, załaduj plik kontrolny przyrządu do oprogramowania i upewnij się, że źródło Ga+ wytwarza wystarczająco stabilny prąd jonów pierwotnych. Uwaga: Zastosuj pierwotne jony galu 15 keV (Ga+, 500 pA, szerokość impulsu 5 nsec, częstotliwość powtarzania 10 kHz) do wywołania desorpcji miękko wylądowanego materiału z powierzchni. Wyodrębnij jony wtórne wyrzucone z powierzchni do analizatora masy, który składa się z trzech oddzielnych sektorów elektrostatycznych.
  4. Uzyskaj profile linii osi x i y na powierzchni, aby określić środek osadzonego miejsca jonów na podłożu (zwykle w środku powierzchni i średnicy 3 mm). Ustaw powierzchnię tak, aby wiązka jonów pierwotnych Ga+ padała na środek osadzonego miejsca jonów. Uzyskaj widmo masowe TOF-SIMS przez 5 minut.
  5. Wyłącz pierwotną wiązkę jonów Ga+ i wysokie napięcia TOF-SIMS. Użyj manipulatora magnetycznego, aby przesunąć próbkę z powrotem do części instrumentu do miękkiego lądowania. Upewnij się, że zasuwa oddzielająca dwie komory jest zamknięta, zanim przejdziesz dalej.
  6. Użyj zaworu wyciekowego o wysokiej próżni w komorze miękkiego lądowania, aby wprowadzić kontrolowany przepływ tlenu o ultrawysokiej czystości (O2) z butli do instrumentu. Użyj regulowanego zaworu zasuwowego przed turbomolekularną pompą próżniową, aby zdławić prędkość pompowania pompy, aby osiągnąć ciśnienie w stanie ustalonym 10-4 TorrO2 wewnątrz komory miękkiego lądowania.
  7. Po wystawieniu powierzchni na działanieO2 przez 30 minut, zamknąć zawór wyciekowy, otworzyć zasuwę nad turbomolekularną pompą próżniową i pozwolić, aby pozostałyO2 odpompował. Po spadku ciśnienia w komorze otwórz zasuwę do części SIMS przyrządu i użyj manipulatora magnetycznego, aby ustawić powierzchnię na platformie analitycznej w celu przeprowadzenia drugiej rundy analizy TOF-SIMS.
  8. Po uzyskaniu drugiego widma TOF-SIMS zgodnie z opisem w sekcjach 3.3-3.4, otwórz zasuwę i umieść powierzchnię z powrotem w komorze miękkiego lądowania w celu wystawienia na działanie 10-4 Torr C2H4 przez 30 minut. Ponownie wykonaj analizę SIMS, jak opisano powyżej.

4. Analiza metodą In Situ FT-ICR-SIMS podczas i po miękkim lądowaniu

  1. Przygotować powierzchnie SAM do eksperymentów z instrumentem in situ FT-ICR-SIMS w sposób podobny do opisanego w sekcji 1, ale na okrągłych podłożach o średnicy 5 mm. Uwaga: Używaj podłoży, które są wycinane laserowo z pokrytej złotem płytki krzemowej (warstwa adhezyjna chromu 5 nm i 100 nm polikrystalicznego złota osadzanego parami). Należy pamiętać, że najbardziej zauważalną różnicą jest to, że w instrumencie FT-ICR-SIMS powierzchnia jest umieszczona wewnątrz otworu magnesu nadprzewodzącego. Obecność magnesu wymaga, aby powierzchnie były umieszczone na końcu ręcznego translatora Z o długości 5 stóp, aby umożliwić ich bezpieczne i regulowane ustawienie na tylnej płycie komórki ICR.
  2. Korzystając z interfejsu load-lock, umieść okrągłą powierzchnię SAM na tylnej płycie pułapkowej komórki ICR znajdującej się wewnątrz magnesu 6 Tesli. Uwaga: Należy pamiętać, że ten instrument jest specjalnie zaprojektowanym spektrometrem masowym FT-ICR o mocy 6 Tesli, skonfigurowanym do badania oddziaływań jon-powierzchnia97 120.
  3. Obsługiwać część jonową instrumentu FT-ICR-SIMS do miękkiego lądowania w sposób podobny do opisanego w rozdziale 2.
  4. Użyj źródła jonów cezu, aby wytworzyć ciągłą wiązkę jonów pierwotnych Cs+ o napięciu 8 kV, aby rozpylić powierzchnię podczas i po miękkim lądowaniu jonów.
  5. Wykorzystaj źródło ESI ustawione pod kątem 90° w kierunku głównej osi instrumentu, aby wygenerować jony do miękkiego lądowania. Skoncentruj jony przez kwadrupol120 przy zginaniu pod kątem 90 °. Uwaga: Należy pamiętać, że ta geometria przyrządu ułatwia jednoczesne miękkie lądowanie Ru(bpy)32+ i transmisję pierwotnej wiązki jonów Cs+ na powierzchnię, umożliwiając w ten sposób monitorowanie procesu miękkiego lądowania zarówno podczas, jak i po osadzaniu jonów.
  6. Wychwytywanie i analizowanie jonów wtórnych wyrzuconych z powierzchni za pomocą FT-ICR-MS. Uwaga: Zastosuj statyczne warunki SIMS odpowiadające całkowitemu strumieniowi jonów około 1010 jonów/cm2 (prąd 4 nA, czas trwania 80 μs, średnica plamki 4,6 mm, 10 strzałów na widmo, ~200 punktów danych) dla tych eksperymentów, które trwają około 7 godzin. Uśrednij każde widmo SIMS z 10 ujęć, co odpowiada czasowi akwizycji ~10 sekund.
  7. Uzyskaj dane kinetyki, pobierając próbki z powierzchni SAM co 4 minuty przez około 7 godzin w trakcie i po osadzaniu jonów.
  8. Wykonywanie akwizycji danych i kontroli przyrządów za pomocą zautomatyzowanego modułowego systemu kontroli danych opisanego w literaturze121.

5. Analiza przez IRRAS in situ podczas i po miękkim lądowaniu

  1. Przygotować powierzchnie SAM do eksperymentów z użyciem przyrządu IRRAS in situ w sposób podobny do opisanego w sekcji 1. Uwaga: Należy pamiętać, że największa różnica w stosunku do instrumentu IRRAS wynika z precyzyjnego pozycjonowania powierzchni za pomocą translatora z, które jest niezbędne do zlokalizowania podłoża w ognisku zwierciadeł parabolicznych i w linii z wiązką jonów. Zmaksymalizuj nakładanie się wiązki podczerwieni na miejsce osadzonych jonów na powierzchni.
  2. Przeprowadzić eksperymenty IRRAS w geometrii padania wypasu przy użyciu spektrometru FTIR wyposażonego w detektor tellurku rtęciowo-kadmowego chłodzonego ciekłym azotem (MCT).
  3. Użyj płaskiego lustra pokrytego złotem, aby skierować światło wychodzące ze spektrometru FTIR na paraboliczne złote lustro. Odbijaj światło z lustra parabolicznego przez polaryzator z drutu w średniej podczerwieni i do komory próżniowej przez rzutnię.
  4. Skieruj światło podczerwone ze spektrometru na powierzchnię COOH-SAM umieszczoną wewnątrz komory próżniowej. Uwaga: Komora próżniowa jest utrzymywana pod ciśnieniem 10-5 Torr podczas miękkiego lądowania jonowego.
  5. Umieść odblaskowy SAM na złotej powierzchni wewnątrz komory próżniowej w ognisku pierwszego zwierciadła parabolicznego za pomocą napędzanego silnikiem z-translatora.
  6. Odbijać światło podczerwone wchodzące do komory próżniowej od powierzchni SAM i wychodzące z komory przez drugą wizjer. Użyj drugiego parabolicznego złotego lustra, aby skupić światło odbite od powierzchni na detektorze MCT.
  7. Przedmuchnąć drogę wiązki podczerwieni na zewnątrz komory próżniowej za pomocą N2.
  8. Pobieraj widma w określonych odstępach czasu podczas osadzania.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

1. Badanie reaktywności Ru(bpy)32+ na COOH-SAMs przy użyciu TOF-SIMS in situ

Miękkie lądowanie wyselekcjonowanych masowo jonów metaloorganicznych na funkcjonalizowanych SAM-ach zilustrowano najpierw za pomocą in situ TOF-SIMS, aby zapewnić maksymalną czułość w wykrywaniu adduktów tworzonych pomiędzy osadzonymi jonami a poszczególnymi cząsteczkami w monowarstwach, a także wszelkich produktów reakcji chemicznych następujących po wystawieniu powierzchni na dz...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Miękkie lądowanie jonów wyselekcjonowanych masowo odbywa się zazwyczaj przy użyciu unikalnego, specjalnie skonstruowanego oprzyrządowania, które istnieje w kilku laboratoriach na całym świecie, które są specjalnie wyposażone do tych eksperymentów. Do tych instrumentów stale wprowadzane są modyfikacje, aby ułatwić jonizację szerszego wachlarza związków, osiągnąć większe prądy jonowe i krótsze czasy osadzania, zwielokrotnić miękkie lądowanie, a tym samym osiągnąć jednoczesne osadzanie się kilku gatunków w różnych miejscach...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

Badania te zostały sfinansowane przez Biuro Podstawowych Nauk o Energii, Wydział Nauk Chemicznych, Nauk o Ziemi i Nauk Biologicznych Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych (DOE). GEJ dziękuje za wsparcie ze strony stypendium Linusa Paulinga oraz Programu Badawczo-Rozwojowego Kierowanego przez Laboratorium w Narodowym Laboratorium Północno-Zachodniego Pacyfiku (PNNL). Prace te zostały wykonane przy użyciu EMSL, krajowego ośrodka naukowego sponsorowanego przez Biuro Badań Biologicznych i Środowiskowych Departamentu Energii i zlokalizowanego w PNNL. PNNL jest obsługiwany przez Battelle dla Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Złoto na podłożach krzemowych 1 cm2Platypus TechnologiesAu.1000.SL1custom 
Złoto na podłożach krzemowych Okrągłemateriały eksploatacyjne SPI4176GSW-AB&nbsp;
Szklane fiolki scyntylacyjneFisher Scientific03-337-14 
Niedenaturowany etanolSigma-Aldrich459836-1L 
Środek do czyszczenia ultrafioletemBoekel Scientific 
Kwas 16-merkaptoheksadekanowySigma-Aldrich448303-5G 
Kwas solnySigma-Aldrich320331-500ML 
Folia aluminiowaSigma-AldrichZ185140-1EA&nbsp;
Kleszcze metaloweWiha49185 
Rękawice nitryloweFisher ScientificS66383 
Tris(2,2′-bipirydyna)dichlororuten(II) sześciowodnySigma-Aldrich224758-1G 
MetanolSigma-Aldrich322415-1L 
1 ml Strzykawka ze szkła gazoszczelnegoHamilton 
Pompa strzykawkowaKD Scientific100 
360 μ m ID Kapilarna stopiona krzemionkaPolymicro TechnologiesTSP075375 
Elektrometr o wysokiej rezystancjiKeithley6517A 
Komercyjny instrument TOF-SIMS ElektronikafizycznaTRIFT 
Tlen o ultra wysokiej czystościMathesonG1979175 
Badania Czystość EtylenMathesonG2250178 
Źródło jonów cezuHeat Wave Labs101502 
Komercyjny spektrometr FTIRBrukerVertex 70 
o średnicy 4,8 mm

Bibliografia

  1. Gologan, B., Green, J. R., Alvarez, J., Laskin, J., Cooks, R. G. Ion/surface reactions and ion soft-landing. Physical Chemistry Chemical Physics. 7, 1490-1500 (2005).
  2. Perez, A., et al. Functional nanostructures from clusters. Int J Nanotechnol. 7, 523-574 (2010).
  3. Laskin, J., Wang, P., Hadjar, O. Soft-landing of peptide ions onto self-assembled monolayer surfaces: an overview. Physical Chemistry Chemical Physics. 10, 1079-1090 (2008).
  4. Cyriac, J., Pradeep, T., Kang, H., Souda, R., Cooks, R. G. Low-Energy Ionic Collisions at Molecular Solids. Chem Rev. 112, 5356-5411 (2012).
  5. Verbeck, G., Hoffmann, W., Walton, B. Soft-landing preparative mass spectrometry. Analyst. 137, 4393-4407 (2012).
  6. Johnson, G. E., Hu, Q. C., Laskin, J. Soft Landing of Complex Molecules on Surfaces. Annu Rev Anal Chem. 4, 83-104 (2011).
  7. Ouyang, Z., et al. Preparing protein microarrays by soft-landing of mass-selected ions. Science. 301, 1351-1354 (2003).
  8. Blake, T. A., et al. Preparative linear ion trap mass spectrometer for separation and collection of purified proteins and peptides in arrays using ion soft landing. Anal Chem. 76, 6293-6305 (2004).
  9. Blacken, G. R., Volny, M., Vaisar, T., Sadilek, M., Turecek, F. In situ enrichment of phosphopeptides on MALDI plates functionalized by reactive landing of zirconium(IV)-n-propoxide ions. Anal Chem. 79, 5449-5456 (2007).
  10. Blacken, G. R., et al. Reactive Landing of Gas-Phase Ions as a Tool for the Fabrication of Metal Oxide Surfaces for In Situ Phosphopeptide Enrichment. J Am Soc Mass Spectr. 20, 915-926 (2009).
  11. Wang, P., Laskin, J. Helical peptide arrays on self-assembled monolayer surfaces through soft and reactive landing of mass-selected ions. Angew Chem Int Edit. 47, 6678-6680 (2008).
  12. Hu, Q. C., Wang, P., Laskin, J. Effect of the surface on the secondary structure of soft landed peptide ions. Phys Chem Chem Phys. 12, 12802-12810 (2010).
  13. Wang, P., Hadjar, O., Laskin, J. Covalent immobilization of peptides on self-assembled monolayer surfaces using soft-landing of mass-selected ions. J Am Chem Soc. 129, 8682-8683 (2007).
  14. Wang, P., Hadjar, O., Gassman, P. L., Laskin, J. Reactive landing of peptide ions on self-assembled monolayer surfaces: an alternative approach for covalent immobilization of peptides on surfaces. Physical Chemistry Chemical Physics. 10, 1512-1522 (2008).
  15. Nanita, S. C., Takats, Z., Cooks, R. G., Myung, S., Clemmer, D. E. Chiral enrichment of serine via formation, dissociation, and soft-landing of octameric cluster ions. J Am Soc Mass Spectr. 15, 1360-1365 (2004).
  16. Pepi, F., et al. Soft landed protein voltammetry. (33), 3494-3496 (2007).
  17. Mazzei, F., et al. Soft-landed protein voltammetry: A tool for redox protein characterization. Anal Chem. 80, 5937-5944 (2008).
  18. Mazzei, F., Favero, G., Frasconi, M., Tata, A., Pepi, F. Electron-Transfer Kinetics of Microperoxidase-11 Covalently Immobilised onto the Surface of Multi-Walled Carbon Nanotubes by Reactive Landing of Mass-Selected Ions. Chemistry-a European Journal. 15, 7359-7367 (2009).
  19. Rauschenbach, S., et al. Electrospray Ion Beam Deposition: Soft-Landing and Fragmentation of Functional Molecules at Solid Surfaces. Acs Nano. 3, 2901-2910 (2009).
  20. Saf, R., et al. Thin organic films by atmospheric-pressure ion deposition. Nat Mater. 3, 323-329 (2004).
  21. Rader, H. J., et al. Processing of giant graphene molecules by soft-landing mass spectrometry. Nature Materials. 5, 276-280 (2006).
  22. Xirouchaki, C., Palmer, R. E. Pinning and implantation of size-selected metal clusters: a topical review. Vacuum. 66, 167-173 (2002).
  23. Xirouchaki, C., Palmer, R. E. Deposition of size-selected metal clusters generated by magnetron sputtering and gas condensation: a progress review. Philos T Roy Soc A. 362, 117-124 (2004).
  24. Li, Z. Y., et al. Three-dimensional atomic-scale structure of size-selected gold nanoclusters. Nature. 451, (2008).
  25. Heiz, U., Vanolli, F., Trento, L., Schneider, W. D. Chemical reactivity of size-selected supported clusters: An experimental setup. Rev Sci Instrum. 68, 1986-1994 (1997).
  26. Heiz, U., et al. Chemical reactions on size-selected clusters on surfaces. Nobel Symp. 117, 87-98 (2001).
  27. Kunz, S., et al. Size-selected clusters as heterogeneous model catalysts under applied reaction conditions. Phys Chem Chem Phys. 12, 10288-10291 (2010).
  28. Wepasnick, K. A., et al. Surface Morphologies of Size-Selected Mo-100 +/- 2.5 and (MoO3)(67+/-1.5) Clusters Soft-Landed onto HOPG. J Phys Chem C. 115, 12299-12307 (2011).
  29. Lim, D. C., Dietsche, R., Gantefor, G., Kim, Y. D. Size-selected Au clusters deposited on SiO2/Si: Stability of clusters under ambient pressure and elevated temperatures. Appl Surf Sci. 256, 1148-1151 (2009).
  30. Woodward, W. H., Blake, M. M., Luo, Z. X., Weiss, P. S., Castleman, A. W. Soft-Landing Deposition of Al-17(-) on a Hydroxyl-Terminated Self-Assembled Monolayer. J Phys Chem C. 115, 5373-5377 (2011).
  31. Benz, L., et al. Landing of size-selected Ag-n(+) clusters on single crystal TiO2 (110)-(1x1) surfaces at room temperature. J Chem Phys. 122, (2005).
  32. Tong, X., et al. Intact size-selected Au-n clusters on a TiO2(110)-(1 x 1) surface at room temperature. J Am Chem Soc. 127, 13516-13518 (2005).
  33. Kahle, S., et al. The Quantum Magnetism of Individual Manganese-12-Acetate Molecular Magnets Anchored at Surfaces. Nano Lett. 12, 518-521 (2012).
  34. Proch, S., Wirth, M., White, H. S., Anderson, S. L. Strong Effects of Cluster Size and Air Exposure on Oxygen Reduction and Carbon Oxidation Electrocatalysis by Size-Selected Pt-n (n <= 11) on Glassy Carbon Electrodes. J Am Chem Soc. 135, 3073-3086 (2013).
  35. Kaden, W. E., Wu, T. P., Kunkel, W. A., Anderson, S. L. Electronic Structure Controls Reactivity of Size-Selected Pd Clusters Adsorbed on TiO2 Surfaces. Science. 326, 826-829 (2009).
  36. Binns, C. Nanoclusters deposited on surfaces. Surf Sci Rep. 44, 1-49 (2001).
  37. Johnson, G. E., Priest, T., Laskin, J. Coverage-Dependent Charge Reduction of Cationic Gold Clusters on Surfaces Prepared Using Soft Landing of Mass-Selected Ions. J Phys Chem C. 116, 24977-24986 (2012).
  38. Johnson, G. E., Priest, T., Laskin, J. Charge Retention by Gold Clusters on Surfaces Prepared Using Soft Landing of Mass Selected Ions. Acs Nano. 6, 573-582 (2012).
  39. Johnson, G. E., Wang, C., Priest, T., Laskin, J. Monodisperse Au-11 Clusters Prepared by Soft Landing of Mass Selected Ions. Anal Chem. 83, 8069-8072 (2011).
  40. Zachary, A. M., Bolotin, I. L., Asunskis, D. J., Wroble, A. T., Hanley, L. Cluster Beam Deposition of Lead Sulfide Nanocrystals into Organic Matrices. Acs Appl Mater Inter. 1, 1770-1777 (2009).
  41. Ayesh, A. I., Qamhieh, N., Ghamlouche, H., Thaker, S., El-Shaer, M. Fabrication of size-selected Pd nanoclusters using a magnetron plasma sputtering source. J Appl Phys. 107, (2010).
  42. Ayesh, A. I., Thaker, S., Qamhieh, N., Ghamlouche, H. Size-controlled Pd nanocluster grown by plasma gas-condensation method. J Nanopart Res. 13, 1125-1131 (2011).
  43. Ayesh, A. I., Qamhieh, N., Mahmoud, S. T., Alawadhi, H. Fabrication of size-selected bimetallic nanoclusters using magnetron sputtering. J Mater Res. 27, 2441-2446 (2012).
  44. Datta, D., Bhattacharyya, S. R., Shyjumon, I., Ghose, D., Hippler, R. Production and deposition of energetic metal nanocluster ions of silver on Si substrates. Surf Coat Tech. 203, 2452-2457 (2009).
  45. Majumdar, A., et al. Surface morphology and composition of films grown by size-selected Cu nanoclusters. Vacuum. 83, 719-723 (2008).
  46. Tang, J., Verrelli, E., Tsoukalas, D. Assembly of charged nanoparticles using self-electrodynamic focusing. Nanotechnology. 20, 10(2009).
  47. Gracia-Pinilla, M. A., Martinez, E., Vidaurri, G. S., Perez-Tijerina, E. Deposition of Size-Selected Cu Nanoparticles by Inert Gas Condensation. Nanoscale Res Lett. 5, 180-188 (2010).
  48. Banerjee, A. N., Krishna, R., Das, B. Size controlled deposition of Cu and Si nano-clusters by an ultra-high vacuum sputtering gas aggregation technique. Appl Phys. 90, 299-303 (2008).
  49. Judai, K., et al. A soft-landing experiment on organometallic cluster ions: infrared spectroscopy of V(benzene)(2) in Ar matrix. Chemical Physics Letters. 334, 277-284 (2001).
  50. Mitsui, M., Nagaoka, S., Matsumoto, T., Nakajima, A. Soft-landing isolation of vanadium-benzene sandwich clusters on a room-temperature substrate using n-alkanethiolate self-assembled monolayer matrixes. J Phys Chem B. 110, 2968-2971 (2006).
  51. Nagaoka, S., Matsumoto, T., Okada, E., Mitsui, M., Nakajima, A. Room-temperature isolation of V(benzene)(2) sandwich clusters via soft-landing into n-alkanethiol self-assembled monolayers. J Phys Chem B. 110, 16008-16017 (2006).
  52. Nagaoka, S., Matsumoto, T., Ikemoto, K., Mitsui, M., Nakajima, A. Soft-landing isolation of multidecker V-2(benzene)(3) complexes in an organic monolayer matrix: An infrared spectroscopy and thermal desorption study. J Am Chem Soc. 129, 1528-1529 (2007).
  53. Nagaoka, S., Ikemoto, K., Matsumoto, T., Mitsui, M., Nakajima, A. Soft-landing isolation of gas-phase-synthesized transition metal-benzene complexes into a fluorinated self-assembled monolayer matrix. J Phys Chem C. 112, 15824-15831 (2008).
  54. Ikemoto, K., Nagaoka, S., Matsumoto, T., Mitsui, M., Nakajima, A. Soft-Landing Experiments of Cr(benzene)(2) Sandwich Complexes onto a Carboxyl-Terminated Self-Assembled Monolayer Matrix. J Phys Chem C. 113, 4476-4482 (2009).
  55. Nagaoka, S., Ikemoto, K., Horiuchi, K., Nakajima, A. Soft- and Reactive-Landing of Cr(aniline)(2) Sandwich Complexes onto Self-Assembled Monolayers: Separation between Functional and Binding Sites. J Am Chem Soc. 133, 18719-18727 (2011).
  56. Pepi, F., et al. Chemically Modified Multiwalled Carbon Nanotubes Electrodes with Ferrocene Derivatives through Reactive Landing. J Phys Chem C. 115, 4863-4871 (2011).
  57. Franchetti, V., Solka, B. H., Baitinger, W. E., Amy, J. W., Cooks, R. G. Soft Landing of Ions as a Means of Surface Modification. International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes. 23, 29-35 (1977).
  58. Hadjar, O., et al. Design and performance of an instrument for soft landing of Biomolecular ions on surfaces. Anal Chem. 79, 6566-6574 (2007).
  59. Peng, W. P., et al. Ion soft landing using a rectilinear ion trap mass spectrometer. Anal Chem. 80, 6640-6649 (2008).
  60. Shen, J. W., et al. Soft landing of ions onto self-assembled hydrocarbon and fluorocarbon monolayer surfaces. Int J Mass Spectrom. 182, 423-435 (1999).
  61. Bottcher, A., Weis, P., Bihlmeier, A., Kappes, M. M. C-58 on HOPG: Soft-landing adsorption and thermal desorption. Physical Chemistry Chemical Physics. 6, 5213-5217 (2004).
  62. Klipp, B., et al. Deposition of mass-selected cluster ions using a pulsed arc cluster-ion source. Appl Phys a-Mater. 73, 547-554 (2001).
  63. Baker, S. H., et al. The construction of a gas aggregation source for the preparation of size-selected nanoscale transition metal clusters. Rev Sci Instrum. 71, 3178-3183 (2000).
  64. Haberland, H., Karrais, M., Mall, M., Thurner, Y. Thin-Films from Energetic Cluster Impact - a Feasibility Study. J Vac Sci Technol A. 10, 3266-3271 (1992).
  65. Pratontep, S., Carroll, S. J., Xirouchaki, C., Streun, M., Palmer, R. E. Size-selected cluster beam source based on radio frequency magnetron plasma sputtering and gas condensation. Rev Sci Instrum. 76, (2005).
  66. Duncan, M. A. Invited Review Article: Laser vaporization cluster sources. Rev Sci Instrum. 83, (2012).
  67. Wagner, R. L., Vann, W. D., Castleman, A. W. A technique for efficiently generating bimetallic clusters. Rev Sci Instrum. 68, 3010-3013 (1997).
  68. Harbich, W., et al. Deposition of Mass Selected Silver Clusters in Rare-Gas Matrices. J Chem Phys. 93, 8535-8543 (1990).
  69. Denault, J. W., Evans, C., Koch, K. J., Cooks, R. G. Surface modification using a commercial triple quadrupole mass spectrometer. Anal Chem. 72, 5798-5803 (2000).
  70. Mayer, P. S., et al. Preparative separation of mixtures by mass spectrometry. Anal Chem. 77, 4378-4384 (2005).
  71. Badu-Tawiah, A. K., Wu, C. P., Cooks, R. G. Ambient Ion Soft Landing. Anal Chem. 83, 2648-2654 (2011).
  72. Badu-Tawiah, A. K., Campbell, D. I., Cooks, R. G. Reactions of Microsolvated Organic Compounds at Ambient Surfaces: Droplet Velocity, Charge State, and Solvent Effects. J Am Soc Mass Spectr. 23, 1077-1084 (2012).
  73. Laskin, J., Futrell, J. H. Activation of large ions in FT-ICR mass spectrometry. Mass Spectrom Rev. 24, 135-167 (2005).
  74. Laskin, J., Futrell, J. H. Collisional activation of peptide ions in FT-ICR mass spectrometry. Mass Spectrom Rev. 22, 158-181 (2003).
  75. Wysocki, V. H., Joyce, K. E., Jones, C. M., Beardsley, R. L. Surface-induced dissociation of small molecules, peptides,and non-covalent protein complexes. J Am Soc Mass Spectr. 19, 190-208 (2008).
  76. Abbet, S., Judai, K., Klinger, L., Heiz, U. Synthesis of monodispersed model catalysts using softlanding cluster deposition. Pure Appl Chem. 74, 1527-1535 (2002).
  77. Molina, L. M., et al. Size-dependent selectivity and activity of silver nanoclusters in the partial oxidation of propylene to propylene oxide and acrolein: A joint experimental and theoretical study. Catal Today. 160, 116-130 (2011).
  78. Lei, Y., et al. Increased Silver Activity for Direct Propylene Epoxidation via Subnanometer Size Effects. Science. 328, 224-228 (2010).
  79. Lee, S., et al. Selective Propene Epoxidation on Immobilized Au6-10 Clusters: The Effect of Hydrogen and Water on Activity and Selectivity. Angew Chem Int Edit. 48, 1467-1471 (2009).
  80. Peng, W. P., et al. Redox chemistry in thin layers of organometallic complexes prepared using ion soft landing. Phys Chem Chem Phys. 13, 267-275 (2011).
  81. Johnson, G. E., Laskin, J. Preparation of Surface Organometallic Catalysts by Gas-Phase Ligand Stripping and Reactive Landing of Mass-Selected Ions. Chem-Eur J. 16, 14433-14438 (2010).
  82. Castleman, A. W., Jena, P. Clusters: A bridge between disciplines. P Natl Acad Sci USA. 103, 10552-10553 (2006).
  83. Jena, P., Castleman, A. W. Clusters: A bridge across the disciplines of physics and chemistry. P Natl Acad Sci USA. 103, 10560-10569 (2006).
  84. Castleman, A. W., Jena, P. Clusters: A bridge across the disciplines of environment, materials science, and biology. P Natl Acad Sci USA. 103, 10554-10559 (2006).
  85. Yoon, B., et al. Charging effects on bonding and catalyzed oxidation of CO on Au-8 clusters on MgO. Science. 307, 403-407 (2005).
  86. Landman, U., Yoon, B., Zhang, C., Heiz, U., Arenz, M. Factors in gold nanocatalysis: oxidation of CO in the non-scalable size regime. Top Catal. 44, 145-158 (2007).
  87. Habibpour, V., et al. Novel Powder-Supported Size-Selected Clusters for Heterogeneous Catalysis under Realistic Reaction Conditions. J Phys Chem C. 116, 26295-26299 (2012).
  88. Herzing, A. A., Kiely, C. J., Carley, A. F., Landon, P., Hutchings, G. J. Identification of active gold nanoclusters on iron oxide supports for CO oxidation. Science. 321, 1331-1335 (2008).
  89. Turner, M., et al. Selective oxidation with dioxygen by gold nanoparticle catalysts derived from 55-atom clusters. Nature. 454, (2008).
  90. Yin, F., Xirouchaki, C., Guo, Q. M., Palmer, R. E. High-temperature stability of size-selected gold nanoclusters pinned on graphite. Adv Mater. 17, 731-734 (2005).
  91. Palomba, S., Palmer, R. E. Patterned films of size-selected Au clusters on optical substrates. J Appl Phys. 101, (2007).
  92. Yin, F., Lee, S. S., Abdela, A., Vajda, S., Palmer, R. E. Communication: Suppression of sintering of size-selected Pd clusters under realistic reaction conditions for catalysis. J Chem Phys. 134, (2011).
  93. Zamboulis, A., Moitra, N., Moreau, J. J. E., Cattoen, X., Man, M. W. C. Hybrid materials: versatile matrices for supporting homogeneous catalysts. J Mater Chem. 20, 9322-9338 (2010).
  94. Notestein, J. M., Katz, A. Enhancing heterogeneous catalysis through cooperative hybrid organic-inorganic interfaces. Chem-Eur J. 12, 3954-3965 (2006).
  95. Love, J. C., Estroff, L. A., Kriebel, J. K., Nuzzo, R. G., Whitesides, G. M. Self-assembled monolayers of thiolates on metals as a form of nanotechnology. Chem Rev. 105, 1103-1169 (2005).
  96. Peng, W. P., Goodwin, M. P., Chen, H., Cooks, R. G., Wilker, J. Thermal formation of mixed-metal inorganic complexes at atmospheric pressure. Rapid Commun Mass Sp. 22, 3540-3548 (2008).
  97. Alvarez, J., et al. Preparation and in situ characterization of surfaces using soft landing in a Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer. Anal Chem. 77, 3452-3460 (2005).
  98. Cyriac, J., Li, G. T., Cooks, R. G. Vibrational Spectroscopy and Mass Spectrometry for Characterization of Soft Landed Polyatomic Molecules. Anal Chem. 83, 5114-5121 (2011).
  99. Johnson, G. E., Lysonski, M., Laskin, J. In Situ Reactivity and TOF-SIMS Analysis of Surfaces Prepared by Soft and Reactive Landing of Mass-Selected Ions. Anal Chem. 82, 5718-5727 (2010).
  100. Nie, Z. X., et al. In Situ SIMS Analysis and Reactions of Surfaces Prepared by Soft Landing of Mass-Selected Cations and Anions Using an Ion Trap Mass Spectrometer. J Am Soc Mass Spectr. 20, 949-956 (2009).
  101. Gologan, B., et al. Ion soft-landing into liquids: Protein identification, separation, and purification with retention of biological activity. J Am Soc Mass Spectr. 15, 1874-1884 (2004).
  102. Judai, K., Abbet, S., Worz, A. S., Rottgen, M. A., Heiz, U. Turn-over frequencies of catalytic reactions on nanocatalysts measured by pulsed molecular beams and quantitative mass spectrometry. Int J Mass Spectrom. 229, 99-106 (2003).
  103. Cyriac, J., Wleklinski, M., Li, G. T., Gao, L., Cooks, R. G. In situ Raman spectroscopy of surfaces modified by ion soft landing. Analyst. 137, 1363-1369 (2012).
  104. Hu, Q. C., Wang, P., Gassman, P. L., Laskin, J. In situ Studies of Soft- and Reactive Landing of Mass-Selected Ions Using Infrared Reflection Absorption Spectroscopy. Anal Chem. 81, 7302-7308 (2009).
  105. Volny, M., et al. Surface-enhanced Raman spectroscopy of soft-landed polyatomic ions and molecules. Anal Chem. 79, 4543-4551 (2007).
  106. Kartouzian, A., et al. Cavity ring-down spectrometer for measuring the optical response of supported size-selected clusters and surface defects in ultrahigh vacuum. J Appl Phys. 104, (2008).
  107. Kaden, W. E., Kunkel, W. A., Roberts, F. S., Kane, M., Anderson, S. L. CO adsorption and desorption on size-selected Pdn/TiO2(110) model catalysts: Size dependence of binding sites and energies, and support-mediated adsorption. J Chem Phys. 136, (2012).
  108. Price, S. P., et al. STM characterization of size-selected V-1, V-2, VO and VO2 clusters on a TiO2 (110)-(1 x 1) surface at room temperature. Surf Sci. 605, 972-976 (2011).
  109. Benz, L., et al. Pinning mononuclear Au on the surface of titania. J Phys Chem B. 110, 663-666 (2006).
  110. Deng, Z. T., et al. A Close Look at Proteins: Submolecular Resolution of Two- and Three-Dimensionally Folded Cytochrome c at Surfaces. Nano Lett. 12, 2452-2458 (2012).
  111. Di Vece, M., Palomba, S., Palmer, R. E. Pinning of size-selected gold and nickel nanoclusters on graphite. Phys Rev B. , (2005).
  112. Benesch, J. L. P., et al. Separating and visualising protein assemblies by means of preparative mass spectrometry and microscopy. J Struct Biol. 172, 161-168 (2010).
  113. Davila, S. J., Birdwell, D. O., Verbeck, G. F. Drift tube soft-landing for the production and characterization of materials: Applied to Cu clusters. Rev Sci Instrum. 81, (2010).
  114. Rauschenbach, S., et al. Electrospray ion beam deposition of clusters and biomolecules. Small. 2, 540-547 (2006).
  115. Hadjar, O., Futrell, J. H., Laskin, J. First observation of charge reduction and desorption kinetics of multiply protonated peptides soft landed onto self-assembled monolayer surfaces. J Phys Chem C. 111, 18220-18225 (2007).
  116. Hadjar, O., Wang, P., Futrell, J. H., Laskin, J. Effect of the Surface on Charge Reduction and Desorption Kinetics of Soft Landed Peptide Ions. J Am Soc Mass Spectr. 20, 901-906 (2009).
  117. Heiz, U., Bullock, E. L. Fundamental aspects of catalysis on supported metal clusters. J Mater Chem. 14, 564-577 (2004).
  118. Nogues, C., Wanunu, M. A rapid approach to reproducible, atomically flat gold films on mica. Surf Sci. 573, (2004).
  119. Kawasaki, M., Uchiki, H. Sputter deposition of atomically flat Au(111) and Ag(111) films. Surf Sci. 388, (1997).
  120. Laskin, J., Denisov, E. V., Shukla, A. K., Barlow, S. E., Futrell, J. H. Surface-induced dissociation in a Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer: Instrument design and evaluation. Anal Chem. 74, 3255-3261 (2002).
  121. Mize, T. H., et al. A modular data and control system to improve sensitivity, selectivity, speed of analysis, ease of use, and transient duration in an external source FTICR-MS. Int J Mass Spectrom. 235, 243-253 (2004).
  122. Mallick, P. K., Danzer, G. D., Strommen, D. P., Kincaid, J. R. Vibrational-Spectra and Normal-Coordinate Analysis of Tris(Bipyridine)Ruthenium(Ii). J Phys Chem-Us. 92, 5628-5634 (1988).
  123. Strommen, D. P., Mallick, P. K., Danzer, G. D., Lumpkin, R. S., Kincaid, J. R. Normal-Coordinate Analyses of the Ground and 3mlct Excited-States of Tris(Bipyridine)Ruthenium(Ii). J Phys Chem-Us. 94, 1357-1366 (1990).
  124. Kim, H., Lee, H. B. R., Maeng, W. J. Applications of atomic layer deposition to nanofabrication and emerging nanodevices. Thin Solid Films. 517, 2563-2580 (2009).
  125. Du, Y., George, S. M. Molecular layer deposition of nylon 66 films examined using in situ FTIR spectroscopy. J Phys Chem C. 111, 8509-8517 (2007).
  126. Yoshimura, T., Tatsuura, S., Sotoyama, W. Polymer-Films Formed with Monolayer Growth Steps by Molecular Layer Deposition. Appl Phys Lett. 59, 482-484 (1991).
  127. Loscutoff, P. W., Zhou, H., Clendenning, S. B., Bent, S. F. Formation of Organic Nanoscale Laminates and Blends by Molecular Layer Deposition. Acs Nano. 4, 331-341 (2010).
  128. George, S. M., Yoon, B., Dameron, A. A. Surface Chemistry for Molecular Layer Deposition of Organic and Hybrid Organic-Inorganic Polymers. Accounts Chem Res. 42, 498-508 (2009).
  129. Marginean, I., Page, J. S., Tolmachev, A. V., Tang, K. Q., Smith, R. D. Achieving 50% Ionization Efficiency in Subambient Pressure Ionization with Nanoelectrospray. Anal Chem. 82, 9344-9349 (2010).
  130. Page, J. S., Tang, K., Kelly, R. T., Smith, R. D. Subambient pressure ionization with nanoelectrospray source and interface for improved sensitivity in mass spectrometry. Anal Chem. 80, 1800-1805 (2008).
  131. Kelly, R. T., Page, J. S., Tang, K. Q., Smith, R. D. Array of chemically etched fused-silica emitters for improving the sensitivity and quantitation of electrospray ionization mass spectrometry. Anal Chem. 79, 4192-4198 (2007).
  132. Spraggins, J. M., Caprioli, R. High-Speed MALDI-TOF Imaging Mass Spectrometry: Rapid Ion Image Acquisition and Considerations for Next Generation Instrumentation. J Am Soc Mass Spectr. 22, 1022-1031 (2011).
  133. Majumdar, A., et al. Development of metal nanocluster ion source based on dc magnetron plasma sputtering at room temperature. Rev Sci Instrum. 80, (2009).
  134. Ganeva, M., Pipa, A. V., Hippler, R. The influence of target erosion on the mass spectra of clusters formed in the planar DC magnetron sputtering source. Surf Coat Tech. , 213-241 (2012).
  135. Tang, J., Verrelli, E., Tsoukalas, D. Selective deposition of charged nanoparticles by self-electric focusing effect. Microelectron Eng. 86, 898-901 (2009).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Analiza powierzchnijony organometalicznesamorganizuj ca si monowarstwaSIMS czasu przelotuFT ICR SIMSpodczerwona spektroskopia absorpcyjna z odbiciem
In Situ Spektroskopia SIMS i IR dobrze zdefiniowanych powierzchni przygotowanych przez miękkie lądowanie jonów o wybranej masie
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki Korzystania

Zasady

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.