Artykuł metodologiczny

Bezprzewodowa elektroda nanoporowa typu zamkniętego do analizy pojedynczych nanocząstek

DOI:

10.3791/59003

⸱

20 marca 2019

 ,  ,  ,  , 
1Key Laboratory for Advanced Materials, School of Chemistry and Molecular Engineering, East China University of Science and Technology

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tutaj prezentujemy protokół wytwarzania bezprzewodowej elektrody nanoporowej typu zamkniętego i późniejszego elektrochemicznego pomiaru zderzeń pojedynczych nanocząstek.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Pomiar wewnętrznych cech pojedynczych nanocząstek za pomocą nanoelektrochemii ma fundamentalne znaczenie i ma potencjalne znaczenie dla nanonauki. Jednak analiza elektrochemiczna pojedynczych nanocząstek jest trudna, ponieważ nanointerfejs wykrywający jest niekontrolowany. Aby sprostać temu wyzwaniu, opisujemy tutaj wytwarzanie i charakterystykę bezprzewodowej elektrody nanoporowej (WNE) typu zamkniętego, która wykazuje wysoce kontrolowaną morfologię i wyjątkową odtwarzalność. Łatwa produkcja WNE umożliwia przygotowanie dobrze zdefiniowanych nanoelektrod w laboratorium chemii ogólnej bez użycia czystego pomieszczenia i drogiego sprzętu. Zwrócono również uwagę na jedno zastosowanie 30 nm WNE typu zamkniętego w analizie pojedynczych nanocząstek złota w mieszaninie, które wykazuje wysoką rozdzielczość prądową 0,6 pA i wysoką rozdzielczość czasową 0,01 ms. W połączeniu z ich doskonałą morfologią i małymi średnicami, więcej potencjalnych zastosowań WNE typu zamkniętego można rozszerzyć od charakterystyki nanocząstek po wykrywanie pojedynczych cząsteczek/jonów i sondowanie pojedynczych komórek.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nanocząstki przyciągnęły ogromną uwagę ze względu na różnorodność cech, takich jak ich zdolność katalityczna, szczególne cechy optyczne, elektroaktywność i wysoki stosunek powierzchni do objętości1,2,3,4. Analiza elektrochemiczna pojedynczych nanocząstek jest bezpośrednią metodą zrozumienia wewnętrznych procesów chemicznych i elektrochemicznych na poziomie nanoskali. Aby uzyskać bardzo czułe pomiary pojedynczych nanocząstek, wcześniej zastosowano dwa podejścia elektrochemiczne do odczytywania informacji o nanocząstkach z bieżących odpowiedzi5,6,7. Jedno z tych podejść polega na unieruchomieniu lub wychwyceniu pojedynczej nanocząstki na granicy faz nanoelektrody w celu zbadania elektrokatalizy8,9. Druga strategia opiera się na zderzeniu pojedynczej nanocząstki z powierzchnią elektrody, co generuje przejściowe fluktuacje prądu w dynamicznym procesie redoks.

Obie te metody wymagają ultraczułego interfejsu wykrywania w nanoskali, który odpowiada średnicy pojedynczych nanocząstek. Jednak tradycyjna produkcja nanoelektrod obejmuje głównie systemy mikroelektromechaniczne (MEMS) lub techniki laserowe, które są żmudne i niedyscyplinujące10,11,12,13. Na przykład wytwarzanie nanoelektrod w oparciu o MEMS jest kosztowne i wymaga użycia czystego pomieszczenia, co ogranicza masową produkcję i popularyzację nanoelektrod. Z drugiej strony, wytwarzanie nanoelektrod za pomocą ciągnięcia laserowego opiera się w dużej mierze na doświadczeniu operatorów podczas uszczelniania i przeciągania metalowego drutu wewnątrz kapilary. Jeśli metalowy drut nie jest dobrze uszczelniony w kapilarze, szczelina między wewnętrzną ścianką nanopipety a drutem może drastycznie wprowadzić nadmierny szum prądu tła i zwiększyć obszar wykrywania elektroaktywnego. Te wady znacznie zmniejszają czułość nanoelektrody. Z drugiej strony, istnienie przerwy może powiększyć obszar elektrody i zmniejszyć czułość nanoelektrody. W związku z tym trudno jest zagwarantować powtarzalność ze względu na niekontrolowane morfologie elektrod w każdym procesie produkcyjnym14,15. W związku z tym pilnie potrzebna jest ogólna metoda wytwarzania nanoelektrod o doskonałej odtwarzalności, aby ułatwić elektrochemiczne badanie wewnętrznych cech pojedynczych nanocząstek.

Ostatnio technika nanoporów została opracowana jako eleganckie i bezetykietowe podejście do analizy pojedynczych cząsteczek16,17,18,19,20. Dzięki kontrolowanemu wytwarzaniu, nanopipeta zapewnia nanoskalowe uwięzienie o jednolitej średnicy w zakresie 30-200 nm za pomocą laserowego ściągacza kapilarnego21,22,23,24. Co więcej, ta prosta i powtarzalna procedura wytwarzania zapewnia uogólnienie nanopipety. Ostatnio zaproponowaliśmy bezprzewodową elektrodę nanoporową (WNE), która nie wymaga uszczelniania metalowego drutu wewnątrz nanopipety. Dzięki łatwemu i powtarzalnemu procesowi produkcji, WNE posiada nanoskalowe osadzanie metalu w nanopipecie, tworząc elektroaktywny interfejs25,26,27,28. Ponieważ WNE ma dobrze zdefiniowaną strukturę i jednolitą morfologię swoich ograniczeń, osiąga wysoką rozdzielczość prądową, a także stałą czasową o niskiej rezystancyjno-pojemnościowej (RC) do wykonywania wysokiej rozdzielczości czasowej. Wcześniej informowaliśmy o dwóch typach WNE, typu otwartego i typu zamkniętego, do realizacji analizy pojedynczej jednostki. WNE typu otwartego wykorzystuje warstwę nanometalu osadzoną na wewnętrznej ściance nanopipety, która przekształca prąd faradiczny pojedynczego elementu na odpowiedź prądu jonowego26. Zwykle średnica WNE typu otwartego wynosi około 100 nm. Aby jeszcze bardziej zmniejszyć średnicę WNE, zaprezentowaliśmy WNE typu zamkniętego, w którym nanokońcówka z litego metalu całkowicie zajmuje końcówkę nanopipety dzięki podejściu chemiczno-elektrochemicznemu. Ta metoda może szybko wygenerować złotą nanokońcówkę o długości 30 nm w zamknięciu nanoporowym. Dobrze zdefiniowany interfejs w obszarze końcówki WNE typu zamkniętego zapewnia wysoki stosunek sygnału do szumu w pomiarach elektrochemicznych pojedynczych nanocząstek. Gdy naładowana nanocząstka złota zderza się z WNE typu zamkniętego, ultraszybki proces ładowania-rozładowywania na granicy faz końcówki indukuje pojemnościową odpowiedź sprzężenia zwrotnego (CFR) w śladzie prądu jonowego. W porównaniu z poprzednim badaniem zderzeń pojedynczych nanocząstek za pomocą nanoelektrody z metalowym drutem wewnątrz29, WNE typu zamkniętego wykazało wyższą rozdzielczość prądową 0,6 pA ± 0,1 pA (RMS) i wyższą rozdzielczość czasową 0,01 ms.

Tutaj opisujemy szczegółową procedurę produkcji dla zamkniętego typu WNE, który ma ściśle kontrolowane wymiary i wyjątkową powtarzalność. W tym protokole prosta reakcja między AuCl4- i BH4- ma na celu wytworzenie złotej nanokońcówki, która całkowicie blokuje otwór nanopipety. Następnie stosuje się elektrochemię bipolarną do ciągłego wzrostu złotej nanokońcówki, która osiąga długość kilku mikrometrów wewnątrz nanopipety. Ta prosta procedura umożliwia realizację tej produkcji nanoelektrod, którą można przeprowadzić w dowolnym laboratorium chemii ogólnej bez czystego pomieszczenia i drogiego sprzętu. Aby określić rozmiar, morfologię i strukturę wewnętrzną WNE typu zamkniętego, protokół ten zapewnia szczegółową procedurę charakterystyki przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) i spektroskopii fluorescencyjnej. Zwrócono uwagę na jeden z ostatnich przykładów, który bezpośrednio mierzy wewnętrzne i dynamiczne oddziaływania nanocząstek złota (AuNP) zderzających się z nanointerfejsem WNE typu zamkniętego. Wierzymy, że WNE typu zamkniętego może utorować nową drogę dla przyszłych badań elektrochemicznych żywych komórek, nanomateriałów i czujników na poziomie pojedynczych jednostek.

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

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Przygotowanie roztworów

UWAGA: Zwróć uwagę na ogólne środki ostrożności dla wszystkich chemikaliów. Wyrzuć chemikalia do dygestorium i załóż rękawice, okulary i fartuch laboratoryjny. Ciecze łatwopalne należy trzymać z dala od ognia lub iskier. Wszystkie roztwory wodne przygotowano przy użyciu wody ultraczystej (18,2 MΩ cm w temperaturze 25 °C). Przygotowane roztwory przefiltrowano za pomocą filtra o wielkości porów 0,22 μm.

  1. Przygotowanie roztworu KCl
    1. Rozpuścić 0,074 g chlorku potasu w 100 ml wody dejonizowanej.
  2. Przygotowanie roztworu NaBH4
    1. Rozpuścić 0,018 g borowodorku sodu w 10 ml etanolu.
  3. Przygotowanie roztworu HAuCl4
    1. Rozpuścić 0,010 g chlorku potasu w 1 ml 1% roztworu kwasu chloroaurowego.
  4. Przygotowanie kauczuku silikonowego
    1. Wymieszać gumę silikonową zawierającą część A i część B (patrz tabela materiałów) w stosunku 1:1 objętościowo.
    2. Użyj zmieszanej gumy silikonowej, aby pomalować obszar reakcji na szkiełku natychmiast w czasie garnka wynoszącym 1 minutę.
    3. Przygotowaną gumę silikonową utwardzamy na szkiełku przez 5 min.
  5. Przygotowanie nanocząstek złota30
    1. Dodać 4,8 ml kwasu chloroaurowego o ułamku masowym 1% do 40 ml wody dejonizowanej, energicznie mieszając.
    2. Podgrzej roztwór do wrzenia.
    3. Szybko dodać do roztworu 10 ml roztworu cytrynianu trisodowego o ułamku masowym 1%.
    4. Podgrzewaj roztwór przez dodatkowe 15 minut, aż końcowy roztwór będzie koloru czerwonego.
      UWAGA: W naszym przypadku roztwór kwasu chloroaurowego został szybko zredukowany przez cytrynian trisodowy i zaobserwowano, że roztwór szybko zmienił kolor z jasnożółtego na ciemnoczarny.

2. Przygotowanie Zestawu Eksperymentalnego

  1. Przygotowanie systemu pomiaru prądu
    1. Włącz układ pomiaru prądu zawierający wzmacniacz prądu (patrz Tabela materiałów) i system akwizycji danych o niskim poziomie szumów (patrz Tabela materiałów)
    2. Włączyć tryb cęgów napięciowych.
    3. Ustaw szerokość pasma filtra na 10 kHz i częstotliwość próbkowania na 100 kHz.
    4. Zmontuj samodzielnie zaprojektowaną, specjalnie wykonaną miedzianą klatkę, aby chronić przed hałasem zewnętrznym dla komórek eksperymentalnych i przedwzmacniacza na odwróconym mikroskopie (patrz Tabela materiałów).
    5. Uziemić obudowę klatki Faradaya, obudowy wzmacniacza i system odwróconego mikroskopu.
  2. Konfiguracja systemu detekcji ciemnego pola
    1. Wytwarzanie złotej nanokońcówki wewnątrz nanopipety jest monitorowane przez mikroskop ciemnego pola.
      UWAGA: System mikroskopu odwróconego (patrz tabela materiałów) służy do wykonywania zdjęć i rozpraszania widm. Cyfrowa kamera CCD o prawdziwych kolorach jest wykorzystywana do robienia zdjęć nanopipety i elektrody nanoporowej. Kondensator ciemnego pola [apertura numeryczna (NA) = 0,8–0,95)] jest wykorzystywany do tworzenia oświetlenia ciemnego pola. Obiektywy 10X (NA = 0,3), 20X (NA = 0,45) i 40X (NA = 0,6) służą do zbierania obrazów WNE typu zamkniętego. Detekcja fluorescencyjna służy do dalszej weryfikacji, czy istnieją szczeliny między nanokońcówką a wewnętrzną ścianką nanopipety. Eksperyment ten jest wykonywany przez inny EMCCD (patrz Tabela Materiałów) również zintegrowany z mikroskopem odwróconym, a światło wzbudzające to wbudowana lampa rtęciowa z filtrem pasmowo-przepustowym 450–490 nm.

3. Produkcja WNE typu zamkniętego

  1. Produkcja nanopipet
    1. Umieść kapilary kwarcowe (patrz Tabela materiałów) w 15 ml probówce wirówkowej wypełnionej acetonem na 10 minut czyszczenia ultradźwiękowego.
    2. Odlej aceton, a następnie dodaj etanol do tej samej probówki wirówkowej.
    3. Umieść probówkę wirówkową w myjce ultradźwiękowej na 10 minut czyszczenia.
    4. Umieść kapilary w kolejnej probówce wirówkowej o pojemności 15 ml z wodą dejonizowaną w celu usunięcia etanolu, po 10 minutach czyszczenia ultradźwiękowego.
    5. Ciągłe ultradźwiękowe czyszczenie naczyń włosowatych trzykrotnie wodą dejonizowaną w celu usunięcia resztek etanolu.
    6. Osuszyć naczynia włosowate za pomocą strumienia azotu.
    7. Trzymaj naczynia włosowate w nowej, czystej probówce wirówkowej.
    8. Włącz ściągacz laserowy CO2 (patrz Tabela materiałów)
    9. Rozgrzej ściągacz przez 15-20 minut, aby zapewnić stałą moc lasera.
    10. Zamontuj oczyszczoną kapilarnę w ściągaczu.
    11. Ustaw parametry ciągnięcia ciepła, żarnika, prędkości, opóźnienia i siły ciągnącej na panelu ściągacza laserowego CO2 dla określonej średnicy. Szczegółowy parametr pobierania nanopipety o średnicy 30 nm w tym protokole przedstawiono w tabeli 1 (Rysunek 1).
    12. Przygotować nanopipetę umieścić na szalce Petriego za pomocą kleju wielokrotnego użytku (patrz Tabela materiałów) w celu dalszej charakterystyki.
  2. Wytwarzanie WNE typu zamkniętego
    1. Wstrzyknąć 10 μl przygotowanego roztworu HAuCl4 do nanopipety za pomocą mikroładowarki.
    2. Odwirować nanopipetę przez 5 minut przy temperaturze około 1878 x g w celu usunięcia pęcherzyków powietrza z nanopipety.
      UWAGA: Na tym etapie umieściliśmy nanopipetę końcówką skierowaną w dół w domowym uchwycie w probówce wirówkowej o pojemności 2 ml.
    3. Zamocuj nanopipetę na szkiełku nakrywkowym za pomocą przygotowanej gumy silikonowej (patrz krok 1.4) i określ obszar wewnątrz nanopipety jako stronę "cis" i na zewnątrz jako stronę "trans".
    4. Odczekaj 5 minut, aż guma się utwardzi .
    5. Umieść zintegrowany zestaw na stole obiektywu mikroskopu odwróconego.
    6. Włącz i wyreguluj oświetlenie ciemnego pola, aby ustawić ostrość końcówki nanopipety pod obiektywem mikroskopu 10X.
    7. Zmień obiektywy na 20X i 40X, aby uzyskać wyższą rozdzielczość przestrzenną.
    8. Umieścić jedną elektrodę Ag/AgCl w nanopipecie.
    9. Umieść drugą uziemioną elektrodę Ag/AgCl po stronie trans.
    10. Podłącz parę elektrod Ag/AgCl do przedwzmacniacza.
    11. Włącz system pomiaru prądu i odpowiednie oprogramowanie (patrz Tabela materiałów) do rejestracji prądu jonowego.
    12. Ustaw przyłożony potencjał na 300 mV.
    13. Powoli dodaj 150 μl roztworu NaBH4 do strony trans, aby wywołać reakcję między HAuCl4 i NaBH4 (Rysunek 2).
      UWAGA: Redukcja NaBH4 w roztworze wodnym odbywa się z szybkością gwałtownej reakcji. W związku z tym wytwarzanieH2 z redukcji NaBH4 może indukować wadliwą strukturę nanokońcówki poprzez generowanie ubytków podczas wzrostu złotej nanokońcówki.
    14. Równocześnie, elektrycznie i optycznie rejestruj ślad prądu i widma obrazu/rozpraszania ciemnego pola za pomocą systemów pomiaru prądu i detekcji ciemnego pola (Rysunek 3).
      UWAGA: Roztwór etanolu jest lotny w świetle ciemnego pola. Zwróć uwagę na objętość etanolu podczas procesu produkcyjnego.
    15. Wyłącz przyłożony potencjał po prądzie jonowym wstecz do 0 pA.
    16. Przygotowany WNE typu zamkniętego umyć płynącą wodą dejonizowaną od dna do końcówki.
  3. Charakterystyka WNE typu zamkniętego
    1. Scharakteryzuj WNE typu zamkniętego za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM), który jest ogólną metodą charakteryzowania nanopipet22,31,32,33,34.
    2. Użyj eksperymentu fluorescencyjnego z jonami wapnia, aby sprawdzić stan uszczelnienia złotej nanokońcówki wewnątrz nanopipety.
      1. Wstrzyknąć 10 μl roztworu CaCl2 po stronie cis roztworu WNE typu zamkniętego i Fluo-8 po stronie trans.
      2. Podłącz elektrody Ag/AgCl do sceny czołowej.
    3. Zastosuj potencjał polaryzacji 400 mV i użyj EMCCD (patrz Tabela materiałów) do monitorowania odpowiedzi fluorescencyjnej w obszarze końcówki. Użyj wiązki jonów skupiających (FIB), aby wyrzeźbić WNE typu zamkniętego od końcówki do dołu, a następnie określ długość wewnętrznej warstwy metalu lub nanokońcówki za pomocą charakterystyki SEM.
  4. Zderzenie pojedynczej nanocząstki z WNE typu zamkniętego
    1. Zmienić roztwór po stronie trans i cis na roztwór KCl po wytworzeniu WNE typu zamkniętego.
    2. Przenieść 50 μl roztworu nanocząstek złota o długości fali 30 nm na stronę trans. Rejestruj bieżący sygnał zderzeń pojedynczych nanocząstek o potencjale 300 mV (Rysunek 5).
    3. Zmień przyłożone napięcie, aby monitorować częstotliwość, amplitudę i zmianę kształtu bieżącego sygnału.

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

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Demonstrujemy proste podejście do produkcji dobrze zdefiniowanej bezprzewodowej elektrody nanoporowej o długości fali 30 nm opartej na kwarcowej stożkowej nanopipecie. Sposób wytwarzania nanopipety przedstawiono na rysunku Rysunek 1, który obejmuje trzy główne etapy. W ściągaczu mocuje się mikrokapilę o średnicy wewnętrznej 0,5 mm i średnicy zewnętrznej 1,0 mm, następnie laser jest ogniskowany na środku kapilary w celu stopienia kwarcu. Przykładając siły do k...

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

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wytwarzanie dobrze zdefiniowanej nanopipety jest pierwszym krokiem w procesie wytwarzania WNE typu zamkniętego. Poprzez skupienie lasera CO2 na środku kapilary, jedna kapilara rozdziela się na dwie symetryczne nanopipety ze stożkowymi końcówkami w nanoskali. Średnicę można łatwo kontrolować, w zakresie 30-200 nm, poprzez regulację parametrów ściągacza laserowego. Należy zauważyć, że parametry ciągnięcia mogą się różnić w zależności od ściągacza do pipet. Temperatura i wilgotność otoczenia mogą również wpływać ...

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

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

To badanie było wspierane przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (61871183,21834001), Program Innowacji Komisji Edukacji Miejskiej w Szanghaju (2017-01-07-00-02-E00023), Projekt "Chen Guang" z Komisji Edukacji Miejskiej w Szanghaju oraz Fundację Rozwoju Edukacji w Szanghaju (17CG27).

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

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
AcetonSigma-Aldrich650501Wysoce łatwopalny i lotny
Waga analitycznaMettler ToledoME104E
Wzmacniacz Axopatch 200BMolecular Devices
Blu-Tack klej wielokrotnego użytkuBostik
Probówka wirówkowaCorning Inc.Probówki wirówkowe z nasadką CentriStar, 15 ml
Kwas chloroaurowyEnergia Chemia E0601760010Oprogramowanie HAuCl4
Clampfit 10.4Urządzenia molekularne Digidata
1550A digitizerUrządzenia
Kamera CCD DS Fi1c Nikon
Ecoflex 5 Addtion utwardzanie silikonu gumoweSmooth-On17050377
Eppendorf Reference 2Eppendorf49200090410, 100 i 1000 µ L
EtanolSigma-Aldrich24102Wysoce łatwopalna i lotna
klatkaMiedziane
iXon 888 EMCCDAndor
Axygen Scientific0,6, 1,5 i 2,0 ml
MikroładowarkaEppendorf5242 956.00320 µ L
Szklana osłona mikroskopuFisher ScientificLOT 1693820 mm * 60 mm-1 mm grubości
Oczyszczacz wody Milli-Q MilliporeSIMS00000Parownik wiązki elektronów Denton
Ściągacz laserowy P-2000Instrument Sutter Końcówki
do pipetAxygen Scientific10, 200 i 1,000 &mikro; L
Chlorek potasu, + D25 + A2: F2 + A2: F25Sigma AldrichP9333-500GKCl
Pipety kwarcoweSutterQF100-50-7,5O.D.: 1,0 mm, ID: 0,5 mm, długość 75 mm
LodówkaSiemens
Smooth-On1506330
Drut srebrnyAlfa Aesar11466
Sód borowodorek,Tianlian Chem. Tech.71320Mikroskop ciemnego pola naBH4
Ti-UNikon
molekularne pipety Faradaya probówki do mikrowirówek Rozcieńczalnik silikonowy

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Vajda, S., et al. Subnanometre platinum clusters as highly active and selective catalysts for the oxidative dehydrogenation of propane. Nature Materials. 8 (3), 213-216 (2009).
  2. Liu, G. L., Long, Y. T., Choi, Y., Kang, T., Lee, L. P. Quantized plasmon quenching dips nanospectroscopy via plasmon resonance energy transfer. Nature Methods. 4 (12), 1015-1017 (2007).
  3. Hu, J. S., et al. Mass production and high photocatalytic activity of ZnS nanoporous nanoparticles. Angewandte Chemie International Edtion. 44 (8), 1269-1273 (2005).
  4. Martinez, B., Obradors, X., Balcells, L., Rouanet, A., Monty, C. Low temperature surface spin-glass transition in γ-Fe 2 O 3 nanoparticles. Physical Review Letters. 80 (1), 181(1998).
  5. Fang, Y., et al. Plasmonic Imaging of Electrochemical Reactions of Single Nanoparticles. Accounts of Chemical Research. 49 (11), 2614-2624 (2016).
  6. Mirkin, M. V., Sun, T., Yu, Y., Zhou, M. Electrochemistry at One Nanoparticle. Accounts of Chemical Research. 49 (10), 2328-2335 (2016).
  7. Murray, R. W. Nanoelectrochemistry: metal nanoparticles, nanoelectrodes, and nanopores. Chemical Reviews. 108 (7), 2688-2720 (2008).
  8. Anderson, T. J., Zhang, B. Single-Nanoparticle Electrochemistry through Immobilization and Collision. Accounts of Chemical Research. 49 (11), 2625-2631 (2016).
  9. Fu, K., Bohn, P. W. Nanopore Electrochemistry: A Nexus for Molecular Control of Electron Transfer Reactions. ACS Central Science. 4 (1), 20-29 (2018).
  10. Zaino, L. P., Ma, C., Bohn, P. W. Nanopore-enabled electrode arrays and ensembles. Microchimica Acta. 183 (3), 1019-1032 (2016).
  11. Katemann, B. B., Schuhmann, W. Fabrication and Characterization of Needle-Type. Electroanalysis. 14 (1), 22-28 (2002).
  12. Penner, R. M., Heben, M. J., Longin, T. L., Lewis, N. S. Fabrication and use of nanometer-sized electrodes in electrochemistry. Science. 250 (4984), 1118-1121 (1990).
  13. Watkins, J. J., et al. Zeptomole voltammetric detection and electron-transfer rate measurements using platinum electrodes of nanometer dimensions. Analytical Chemistry. 75 (16), 3962-3971 (2003).
  14. Liu, Y., Li, M., Zhang, F., Zhu, A., Shi, G. Development of Au Disk Nanoelectrode Down to 3 nm in Radius for Detection of Dopamine Release from a Single Cell. Analytical Chemistry. 87 (11), 5531-5538 (2015).
  15. Li, Y., Bergman, D., Zhang, B. Preparation and electrochemical response of 1-3 nm Pt disk electrodes. Analytical Chemistry. 81 (13), 5496-5502 (2009).
  16. Kasianowicz, J. J., Brandin, E., Branton, D., Deamer, D. W. Characterization of individual polynucleotide molecules using a membrane channel. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (24), 13770-13773 (1996).
  17. Cao, C., et al. Discrimination of oligonucleotides of different lengths with a wild-type aerolysin nanopore. Nature Nanotechnology. 11 (8), 713-718 (2016).
  18. Cao, C., Long, Y. -T. Biological Nanopores: Confined Spaces for Electrochemical Single-Molecule Analysis. Accounts of Chemical Research. 51 (2), 331-341 (2018).
  19. Sha, J. J., Si, W., Xu, W., Zou, Y. R., Chen, Y. F. Glass capillary nanopore for single molecule detection. Science China-Technological Sciences. 58 (5), 803-812 (2015).
  20. Ying, Y. L., Zhang, J., Gao, R., Long, Y. T. Nanopore-based sequencing and detection of nucleic acids. Angewandte Chemie International Edition. 52 (50), 13154-13161 (2013).
  21. Lan, W. J., Holden, D. A., Zhang, B., White, H. S. Nanoparticle transport in conical-shaped nanopores. Analytical Chemistry. 83 (10), 3840-3847 (2011).
  22. Karhanek, M., Kemp, J. T., Pourmand, N., Davis, R. W., Webb, C. D. Single DNA molecule detection using nanopipettes and nanoparticles. Nano Letters. 5 (2), 403-407 (2005).
  23. Morris, C. A., Friedman, A. K., Baker, L. A. Applications of nanopipettes in the analytical sciences. Analyst. 135 (9), 2190-2202 (2010).
  24. Yu, R. -J., Ying, Y. -L., Gao, R., Long, Y. -T. Confined Nanopipette Sensing: From Single Molecules, Single Nanoparticles to Single Cells. Angewandte Chemie Interntaional Edition. , (2018).
  25. Gao, R., et al. A 30 nm Nanopore Electrode: Facile Fabrication and Direct Insights into the Intrinsic Feature of Single Nanoparticle Collisions. Angewandte Chemie Interntaional Edition. 57 (4), 1011-1015 (2018).
  26. Ying, Y. L., et al. Asymmetric Nanopore Electrode-Based Amplification for Electron Transfer Imaging in Live Cells. Journal of the American Chemical Society. 140 (16), 5385-5392 (2018).
  27. Gao, R., Ying, Y. L., Hu, Y. X., Li, Y. J., Long, Y. T. Wireless Bipolar Nanopore Electrode for Single Small Molecule Detection. Analytical Chemistry. 89 (14), 7382-7387 (2017).
  28. Gao, R., et al. Dynamic Self-Assembly of Homogenous Microcyclic Structures Controlled by a Silver-Coated Nanopore. Small. 13 (25), 1700234-n/a (2017).
  29. Kim, B. K., Kim, J., Bard, A. J. Electrochemistry of a single attoliter emulsion droplet in collisions. Journal of the American Chemical Society. 137 (6), 2343-2349 (2015).
  30. Lee, P. C., Meisel, D. Adsorption and surface-enhanced Raman of dyes on silver and gold sols. Journal of Physical Chemistry. 86 (17), 3391-3395 (1982).
  31. Steinbock, L. J., Otto, O., Chimerel, C., Gornall, J., Keyser, U. F. Detecting DNA folding with nanocapillaries. Nano Letters. 10 (7), 2493-2497 (2010).
  32. Gong, X., et al. Label-free in-flow detection of single DNA molecules using glass nanopipettes. Analytical Chemistry. 86 (1), 835-841 (2013).
  33. Cadinu, P., et al. Double Barrel Nanopores as a New Tool for Controlling Single-Molecule Transport. Nano Letters. 18 (4), 2738-2745 (2018).
  34. Bell, N. A., Keyser, U. F. Digitally encoded DNA nanostructures for multiplexed, single-molecule protein sensing with nanopores. Nature Nanotechnology. 11 (7), 645-651 (2016).

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

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Wireless Nanopore ElectrodeNanoparticle AnalysisNanopore FabricationGold Nanoparticle DetectionCurrent ResolutionTemporal ResolutionNanopipette PullingChloroauric Acid ReductionSodium Borohydride ReactionDark Field Imaging

Powiązane artykuły