Usando Graphene líquido celular microscopia eletrônica de transmissão para estudar em Situ Nanocrystal gravura

O objetivo geral deste procedimento é encapsular pequenas bolsas de líquido entre folhas de grafeno para imagens de nanomateriais usando microscopia eletrônica de transmissão, ou TEM. Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo dos nanomateriais, como o crescimento e a corrosão de nanocristais com a alta resolução espacial da microscopia eletrônica. A principal vantagem desta técnica é a capacidade dos grupos de pesquisa de realizar experimentos de MET de células líquidas usando um suporte existente com baixo custo inicial e alta resolução espacial.

Geralmente, os indivíduos novos neste método terão dificuldades, porque o manuseio de grades TM revestidas com grafeno é difícil e requer muita prática. Para começar, corte um pedaço de grafeno pré-fabricado de cerca de dois centímetros quadrados em cobre, que cabe em cerca de seis a oito grades TEM. Depois de limpar o grafeno conforme detalhado no protocolo de texto, alise o grafeno na peça de cobre para remover quaisquer rugas microscópicas.

Para fazer isso, pegue duas lâminas de vidro limpas e coloque um pano dobrado na lâmina de vidro inferior. Em cima do lenço, coloque o grafeno em uma peça de cobre. Por fim, coloque a segunda lâmina de vidro por cima.

Pressione a corrediça superior, suavizando gradualmente quaisquer rugas no grafeno na peça de cobre. Reduza o número de dobras no tecido e repita o processo de prensagem. Continue o processo até uma prensagem final entre as duas lâminas de vidro sem lenço de papel.

Coloque as grades TEM no grafeno na peça de cobre, colocando primeiro as grades TEM de folha de suporte de carbono amorfo furado no grafeno com o carbono amorfo em contato com o grafeno. Coloque algumas gotas de isopropanol nas grades. Deixe as grades secarem por mais de duas horas para garantir que as grades estejam devidamente coladas.

Este processo de secagem traz o carbono amorfo furado em melhor contato com o grafeno. Em seguida, condicione o cobre usando uma solução de persulfato de sódio. Usando uma pinça, coloque cuidadosamente o grafeno na peça de cobre sobre a solução de persulfato de sódio com o lado de cobre voltado para baixo.

Deixe a peça flutuar no topo da solução de persulfato de sódio. Mantenha a solução com grades revestidas de grafeno durante a noite. Observe que a solução ficará azul à medida que o cobre grava e não haverá cobre visível atrás da folha de grafeno quando a gravação terminar.

Lave as grades para limpar o persulfato de sódio, removendo as grades flutuantes da solução e colocando-as em cima de água limpa e deionizada em uma segunda placa de Petri. Repita esse processo três vezes para remover todos os resíduos de persulfato de sódio das grades revestidas com grafeno. Pegue as grades com uma pinça.

Coloque as grades, com o lado do grafeno voltado para cima, em um papel de filtro e deixe secar. Pegue duas grades TEM revestidas de grafeno e coloque-as com o lado do grafeno para cima em uma lâmina de vidro. Usando uma pequena lâmina de bisturi cirúrgico, corte a borda de uma das grades MET revestidas com grafeno, aproximadamente um quarto a um oitavo da área da grade.

Em seguida, coloque aproximadamente 0,5 microlitros de uma gota de solução a ser encapsulada na grade MET revestida com grafeno não cortada. Use uma pinça para segurar a borda da grade MET para baixo enquanto coloca a gota para que as forças capilares não peguem a grade MET. É fundamental colocar a gota no centro da grade MET, de preferência uma gota tão pequena quanto possível.

Se as grades TEM forem feitas corretamente, o líquido formará uma forma semelhante a uma conta na superfície hidrofóbica do grafeno. Coloque rápida e cuidadosamente a grade MET revestida de grafeno com o canto cortado no topo da gota. O objetivo é fazer com que a segunda grade fique em cima da primeira grade, sem que nenhum líquido seja espremido.

Aguarde cinco minutos para que as bolsas de células líquidas de grafeno se formem. Colocar a segunda grade MET em cima da gota de líquido requer um controle manual cuidadoso. Normalmente, funciona melhor colocar a borda da grade superior para baixo primeiro e, em seguida, remover gradualmente a pinça.

Coloque a célula líquida de grafeno em um suporte de inclinação única MET tradicional. Carregue o suporte MET na coluna MET. Depois de preparar o MET conforme descrito no protocolo de texto, comece a procurar nanopartículas em bolsas líquidas, mantendo a taxa de dose baixa.

Quando uma nanopartícula é encontrada em uma bolsa de líquido, ajuste o foco na nanopartícula, mantendo uma taxa de dose baixa. Use a curva de calibração para definir a corrente da lente do condensador para a taxa de dose desejada. Comece a coletar uma série temporal de imagens TEM com metadados de taxa de dose e carimbos de data/hora incorporados no arquivo de imagem.

O vídeo TEM da gravação de nanocristais pode ser dividido em cada um dos quadros individuais. Para cada quadro, o nanocristal pode ser delineado usando um software de análise de imagem. A partir do esboço, o eixo maior e menor do nanobastão pode ser determinado.

O contorno bidimensional pode ser cortado ao longo do eixo maior. Cada um desses novos contornos de metade do nanobastão pode ser usado para reconstruir a forma tridimensional, girando o contorno em torno do eixo principal. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como fabricar células líquidas de grafeno para imagens de nanomateriais usando microscopia eletrônica.

Embora esse método possa ser aplicado a nanomateriais, ele também pode ser usado para estudar materiais macios ou biológicos em seu ambiente líquido nativo.