Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

In Situ SIMS och IR-spektroskopi väldefinierade ytor förbehandlade av Soft Landing av Mass-utvalda Joner

Published: June 16, 2014 doi: 10.3791/51344
Automatic Translation
1, 1, 1
1Physical Sciences Division, Pacific Northwest National Laboratory

Summary

Mjuklandning för mass utvalda joner på ytor är en kraftfull metod för högt kontrollerad framställning av nya material. Tillsammans med analys av in situ sekundär jon masspektrometri (SIMS) och infraröd reflektion absorptionsspektroskopi (IRRAS), ger mjuklandning oanade insikter i samspelet mellan väldefinierade arter med ytor.

Abstract

Mjuklandning för mass utvalda joner på ytor är en kraftfull metod för högt styrda beredning av material som är otillgängliga med konventionella syntestekniker. Koppling mjuklandning med in situ karaktärisering med hjälp av sekundär jon masspektrometri (SIMS) och infraröd reflektion absorptionsspektroskopi (IRRAS) möjliggör analys av väldefinierade ytor under rena vakuum. Funktionerna i tre mjuklandningsinstrument byggda i vårt laboratorium illustreras för det representativa systemet för yt-bundna organometallics utarbetats av mjuklandning av mass utvalda rutenium-tris (bipyridin) Indikationen, [Ru (bpy) 3] 2 + (bpy = bipyridin), avslutas på karboxylsyra själv monterade monolager ytor på guld (COOH-SAM). in situ time-of-flight (TOF)-SIMS ger en inblick i reaktivitet mjuk landade joner. Dessutom kinetiken för laddningsreduktion, neutralisering och desorption inträffar på COOH-SAM både under och efter jon mjuklandning studeras med in situ Fouriertransform jon cyklotron resonans (FT-ICR)-SIMS mätningar. In situ IRRAS experiment ger insikt i hur strukturen av organiska ligander som omger metallcentra är störs genom immobilisering av metallorganiska joner på COOH-SAM ytor av mjuklandning. Tillsammans de tre instrumenten ger kompletterande information om den kemiska sammansättningen, reaktivitet och struktur väldefinierade arter stödda på ytor.

Introduction

Mjuklandning för mass utvalda joner på ytor är fortfarande ett ämne för aktuell forskning intresse på grund av de påvisade kapacitet tekniken för högt kontrollerad framställning av nya material 1-6. Nya insatser har visat potentiella framtida tillämpningar av mjuklandning av mass utvalda joner i beredningen av peptid-och proteinchip för användning i high-throughput biologisk kontroll 7,8, separation av proteiner och konforma anrikning av peptider 9-12, kovalent bindning av peptider till ytor 9,10,13,14, kirala anrikning av organiska föreningar 15, elektrokemisk karaktärisering av specifika redox-aktiva proteiner 16-18, produktion av tunna molekylära filmer 19,20, bearbetning av makromolekyler såsom grafén 21 och beredning av modell katalysatorsystem genom mjuklandning av joniska kluster 22-39, nanopartiklar 40-48 och metallorganiska complexes på bärarmaterial 19,49-56. Begreppet modifiera ytor genom mjuklandning av polyatomära joner ursprungligen föreslagits av kockar och medarbetare 1977 57. Under de följande åren en rad olika instrumentella metoder har utvecklats för den kontrollerade nedfallet av mass utvalda joner från gas- fas på ytor 1,4,5. Joner har producerats genom processer såsom elektrosprayjonisering (ESI) 10,58,59, matris-assisterad laser desorption / jonisering (MALDI) 21, elektron stötjonisering (EI) 60,61, pulsad båge ansvarsfrihet 62, inert gas kondensering 36 , 63, magnetron sputtering 64,65, och laser förångning 25,66,67. Mass urval av gas-fas joner före mjuklandning har uppnåtts främst anställa quadrupole massfilter 58,68,69, magnetiska avledningsanordningar 70, och linjära ion trap instrument 8,59. En särskilt notable framsteg i jon mjuklandning metodik inträffade nyligen med ett framgångsrikt genomförande av omgivnings jon mjuk-och reaktiv landning av kockar och medarbetare 71,72. Med hjälp av dessa olika jonisering och massurvalstekniker, har samspelet mellan hyper (<100 eV) polyatomära joner med ytor som studerats för att bättre förstå de faktorer som påverkar effektiviteten av jon mjuklandning och de konkurrerande processer av reaktiva och icke-reaktiva spridning som liksom ytan dissociation 4,73-75.

Beredningen av väldefinierade modell katalysatorer för forskningsändamål har en särskilt fruktbar tillämpning av mjuklandning av mass utvalda joner 25,34,35,56,76-81. I storleksordningen nanokluster, där fysikaliska och kemiska beteende inte skala linjärt med klusterstorlek, har det visats att tillägg eller borttagning av enstaka atomer till eller från kluster drastiskt kan påverka thEIR kemisk reaktivitet 82-84. Detta nanoskala fenomen, som är resultatet av quantum förlossning, visades övertygande av Heiz och medarbetare 85 för en modell katalysator som består av mjuka landade kluster av åtta guldatomer (Au ​​8) som stöds på en defekt rikt MgO yta. Flera ytterligare studier har gett belägg för storleksberoende reaktivitet kluster stöds på ytor 34,77,86,87. Dessutom hög upplösning elektronmikroskopiska bilder visar att kluster som innehåller så få som tio 88 och femtio fem 89 atomer kan vara till stor del ansvarig för den överlägsna aktiviteten av bulk-syntetiserade guld katalysatorer stöds på järnoxider. Under användning av mjuk landning för mass valda joner, är det möjligt att framställa stabila matriser av storleksvalda kluster och nanopartiklar som inte diffunderar och agglomerera till större strukturer på ytan av bärarmaterial 90-92. Dessa tidigare studier visar att med kontinuningsutveckling, kan mjuklandning av mass utvalda kluster och nanopartiklar blir en mångsidig teknik för att skapa högaktiva heterogena katalysatorer som utnyttjar emergent beteende av ett stort antal identiska kluster och nanopartiklar i utökade matriser på ytor. Dessa extremt väldefinierade system kan användas i forskningssyfte för att förstå hur kritiska parametrar såsom klusterstorlek, morfologi, elementär sammansättning och yttäckning inflytande katalytisk aktivitet, selektivitet och hållbarhet.

Metallorganiska komplex som vanligtvis används i lösning-fas som homogena katalysatorer också kan immobiliseras på ytor genom mjuklandning av mass utvalda joner 56,80,81. Fästa joniska metall-ligand-komplex till fasta underlag för att producera hybrid organiska-oorganiska material är idag ett aktivt forskningsområde inom katalys och yta vetenskap samhällen 93. Det övergripande målet är att uppnå den högaselektivitet mot en önskad produkt av lösningsfas metall-ligand-komplex och samtidigt underlätta en enklare separation av produkter från katalysator och reaktanter som är kvar i lösningen. På detta sätt, yta immobiliserade metallorganiska komplex dra nytta av både homogena och heterogena katalysatorer. Genom val av ett lämpligt substrat är det möjligt att bibehålla eller till och med öka den organiska liganden miljön runt den aktiva metallcentret samtidigt uppnå stark yta immobilisering 94. Själv monterade monolager ytor (SAMS) på guld kan sägas upp med en rad olika funktionella grupper och är därför idealiska system för att undersöka möjligheten att tjudra metallorganiska komplex till ytor genom mjuklandning av mass utvalda jonerna 95. Dessutom har jonisering metoder såsom atmosfärstryck termisk desorption jonisering (APTDI) visats tidigare för att ge gas-fas blandad metall oorganiska komplexsom inte är tillgängliga via syntes i lösning 96. På liknande sätt, icke-termisk kinetiskt begränsad syntes och joniseringstekniker såsom magnetronförstoftning 65, gas aggregation 63 och laser förånga 66 också kan kopplas med jon mjuk landning instrumentering för att åstadkomma en mångsidig väg till nya oorganiska kluster och nanopartiklar uppburna på ytor.

För att utforma mjuklandning av mass utvalda joner in i en mogen teknik för framställning av material, är det viktigt att informativa analysmetoder kopplas med mjuklandning instrumentering för att undersöka de kemiska och fysikaliska egenskaper hos ytor före, under och efter deponering av joner. Hittills har en mängd tekniker som använts för detta ändamål, inklusive sekundär jon masspektrometri (SIMS) 19,97-100, temperatur programmerad desorption och reaktion 50,52, laserdesorption och jonisering 101, pulsad molekylär balk reaktion 102, infraröd spektroskopi (FTIR och Raman) 98.103.104, yta förstärkt Ramanspektroskopi 103.105, hålighet avklingningskontroll spektroskopi 106, röntgenfotoelektronspektroskopi 35107, sveptunnelmikroskopi 33,108-111, atomkraftsmikroskopi 112-114 och transmissionselektronmikroskopi 39. Men för att så exakt karakterisera ytor beredda eller modifieras av jon mjuklandning, är det viktigt att analysen utförs på plats utan exponering av substratet för miljön i laboratoriet. Tidigare analyser på plats har gett insikt i fenomen som minskning av joniska laddning av mjuka landade joner över tiden 37,38,115,116, desorption av mjuka landade joner från ytorna 52, effektivitet och rörelseenergi beroende av jon reaktiv landning 14,81 , och påverkan av storlekenpå den katalytiska aktiviteten hos kluster och nanopartiklar som avsatts på ytorna 117. Som exempel, i vårt laboratorium, vi har systematiskt studerat laddnings minskning kinetik protonerade peptider på ytan av olika SAM 3. Dessa experiment utfördes med en unik mjuk landning instrument kopplat till en Fourier-transform ion cyklotron resonance sekundär jon-mass-spektrometer (FT-ICR-SIMS) som möjliggör in situ-analys av ytor både under och efter mjuklandning av joner 97. För att utöka dessa analytisk förmåga, var ett annat instrument konstruerat som möjliggör in situ karakterisering av mjuka landade joner på ytor med IRRAS 104. Denna yta känsliga infraröd teknik möjliggör bindning och destruktionsprocesser samt konformationsförändringar i komplexa joner och ytskikt som skall övervakas i realtid, både under och efter mjuklandning 12. Till exempel med hjälp IRRAS det varvisat att jon mjuk landning kan användas för att kovalent immobilisera mass valda peptider på N-hydroxisuccinimidylester funktionaliserad SAM 13,14.

Häri vi illustrera funktionerna i tre unika specialbyggda instrument som ligger vid Pacific Northwest National Laboratory som är avsedda för in situ-TOF-SIMS, FT-ICR-SIMS, och IRRAS analys av substrat som produceras genom mjuklandning av mass utvalda joner på ytor. Som ett representativt system, presenterar vi resultaten för mjuklandning av mass utvalda metallorganiska rutenium-tris (bipyridin) Indikationen [Ru (bpy) 3] 2 + på karboxylsyra avslutluftvärnsrobotar (COOH-SAM) för att bereda immobiliserade metallorganiska komplex. Det visas att TOF-SIMS in situ erbjuder fördelarna med extremt hög känslighet och stora övergripande dynamiskt område som underlättar identifiering av låg förekomst arter, inklusive reaktiva mellanprodukter som endast får vara förtskickas för korta perioder på ytorna. TOF-SIMS ger också insikt i hur avlägsnandet av en ligand från en metallorganisk jon i gasfas, före mjuklandning, påverkar dess effektivitet mot immobilisering på ytor och dess kemiska reaktivitet mot gasformiga molekyler. Kompletterande karaktärisering med in situ FT-ICR-SIMS ger insikter i laddningsreduktion, neutralisering och desorptions-kinetik för de dubbelt laddade joner på ytan medan IRRAS in situ sonder strukturen av organiska ligander som omger de laddade metallcentra, som kan påverka elektroniska egenskaper och reaktivitet immobiliserade joner. Tillsammans vi illustrera hur mjuklandning av mass utvalda joner i kombination med in situ-analys av SIMS och IRRAS ger inblick i samspelet mellan väldefinierade arter och ytor som får konsekvenser för ett brett spektrum av vetenskapliga strävanden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Beredning av COOH-SAM Ytor guld för Soft Landing av Mass-utvalda Joner

  1. Skaffa platta guld substrat på kisel (Si) eller glimmerunderlagsmaterial. Alternativt förbereda guldfilmer på Si eller glimmerytor i enlighet med förfaranden som beskrivs i litteraturen 118119. Anm: Använd ytor som har följande specifikationer: 1 cm 2 eller cirkulär och 5 mm i diameter, 525 ^ m tjock Si-skiktet, 50 Å tjockt Ti vidhäftningsskikt, 1000 Å. Au-skiktet.
  2. Placera färska guld-på-kisel ytor i glas scintillationsflaskor och doppa i ren (icke-denaturerad) etanol.
  3. Placera scintillationsflaskor innehåller guld ytor nedsänkta i etanol i ett ultraljud renare och tvätta i 20 minuter för att ta bort alla ytor skräp. Obs: Använd inte ultraljud tvätta guld på glimmer ytor eftersom detta kommer att ta bort guldfilmen från glimmer baksida.
  4. Ta tvättade guld ytor från flaskor och torka med en ström avren N2 för att förhindra bildningen av eventuella kvarvarande fläckar från etanol.
  5. Placera de torkade guldytor sidan uppåt i en ultraviolett (UV) renare och bestråla i 20 min för att ta bort ytan organiskt material.
  6. I glasskintillationsflaskor, förbereda 5 ml av 1 mM lösningar av 16-merkaptohexadekansyra (COOH-SAM) i icke-denaturerad etanol.
  7. Tillsätt saltsyra till en slutlig koncentration av 1% HCl i etanol för att se till protonering av karboxylsyragrupperna hos molekylerna.
  8. Placera den tvättade, torkade och UV-rengjorda guld ytor möter upp i COOH-SAM-lösningar som säkerställer att hela guldytan är helt nedsänkt i varje flaska. Låt monolagerytorna på guld att samla minst 24 timmar i mörker (linda in flaskorna i folie).
  9. Ta ytorna från COOH-SAM-lösningar och plats i nya scintillationsfläskor innehåller 5 ml 1% HCl i etanol. Ultraljuds tvätta SAM ytor i 5 minuter för att avlägsna eventuella fysikaliskt sorberat molekyler frOM det monolager ytan.
  10. Ta bort de tvättade ytorna från flaskorna och skölj med flera 1 ml alikvoter av 1% HCl i etanol. Torka den COOH-SAM ytorna under en ström av N2.
  11. Med hjälp av ren metall pincett och handskar placera en SAM yta på en av tre metallprov fästen som är kompatibla med varje mjuklandning instrument till att inte röra vid fronten mot guldytan i processen. Se till att ytan är fäst tätt på plats och att det finns en stark elektrisk kontakt mellan den bakre sidan av ytan och provet metallfästet.
  12. Använda last-lås provintroduktions kapacitet mjuklandningsinstrument (var och är något annorlunda), se till att slussventil som separerar provet introduktionen regionen av instrumentet från mjuklandning kammaren är stängd. Låt provet införselkammare upp till atmosfärstryck genom att stänga av turbomolekylär vakuumpump och jonisering manometer och closing ventilen till foreline mekanisk vakuumpump.
  13. När provinföringskammaren uppnår atmosfärstryck öppna exempel dörren och säkra provhållaren ordentligt till manipulatorn (xyz-steg eller z-översättare) inuti instrumentet. Stäng luckan och öppna ventilen till den foreline mekanisk vakuumpump. När prov introduktion kammaren når ett tryck på 10 -3 Torr, slå på turbovakuumpumpen och jonisering tryckmätare.
  14. När provinföringskammaren når ett tryck av 10 -5 Torr, öppna slussventilen till den mjuka landning kammaren. Använd magnet manipulator eller xyz-scenen för att placera SAM ytan i linje med jonstrålar för att börja mjuklandning.

2. Soft Landing av Mass-utvalda Ru (bpy) 3 2 + på COOH-SAM Ytor

  1. Erhåll tris (2,2 '-bipyridyl) diklor-rutenium (II)-hexahydrat, fast ämne. Lös de röda kristaller i ren metanol att speate stamlösningar med en koncentration av 10 -3 M. Späd stamlösningar med en faktor av antingen 10 eller 100 med metanol för att uppnå optimal elektrosprayjonkälla ström av mass vald Ru (bpy) 3 2 + m / z = 285.
  2. Ladda utspädda lösningar i 1 ml glassprutor. Använd en sprutpump för att ingjuta lösningen genom en 360 ìm ytterdiameter 80 um innerdiameter kvarts kapillär som är förspänd mellan 2-3 kV generera positiva joner. Justera flödeshastigheten sprutpumpen mellan 20 till 40 | il / timme för att erhålla optimal jonström och stabilitet vid ytan.
  3. Justera kvadrupol-filter till massan av Ru (bpy) 3 2 + jon m / z = 285 för att förhindra mjuklandning av andra än Ru (bpy) 3 2 + arter på ytan. Med hjälp av en hög motståndskraft elektrometer ansluten till substratet genom en vakuum elektriska matnings-igenom, justera spänningen inställningarna för jon optik ochradiofrekvens jon guider för att maximera jonströmmen och stabilitet Ru (bpy) 3 2 + mätt på SAM ytan. Låt försöket att köra för en vald tidsperiod för att uppnå önskad täckning av joner på ytan av COOH-SAM.
  4. Öka potentialgradienten i högtrycks kollision quadrupol region i mjuka landningsinstrument för att skapa de hårda villkor som gör att gas-fas-ligand stripp från metallorganiska jon genom kollision inducerad dissociation. Anmärkning:. Undersök schematisk bild av en av de tre mjuklandningsinstrument, vilket också är representativa för de tidiga stadierna av de två andra instrumenten, som presenteras i figur 1 Fragmenteringen av Ru (bpy) 3 2 + jon sker i region 4. Öka spänningen appliceras på bakplatta av elektro ion tratt för att ta bort en bipyridin ligand från Ru (bpy) 3 2 + m / z = 285 producerar gas-fas Ru (bpy) 2 2 + m / z = 207 i region 4 av instrumentet 81. Mass väljer mycket reaktiva undercoordinated fragmentjon använder kvadrupol filtret i region 6 av instrumentet och mjuk mark på COOH-SAM ytor att undersöka hur omfattningen av ligation påverkar egenskaper som stöds metallorganiska joner.
  5. Justera de omgivande jon optik, däribland de likspänningar som appliceras på quadrupole stavarna liksom konduktansen gräns för att maximera den aktuella mass vald Ru (bpy) 2 2 + fragmentjoner vid ytan.

3. Analys av In Situ TOF-SIMS före och efter exponering för reaktiva gaser

  1. Stäng av sprutpumpen och hög spänning till ESI emittern. Öppna slussventil som skiljer de två regionerna av instrumentet under drift. Använd den magnetiska manipulatorn för att flytta den behandlade ytan från mjuklandning kammaren till analysstadiet inutiTOF-SIMS-delen av instrumentet.
  2. Koppla ur roboten från provet och dra tillbaka den helt från SIMS analyskammaren. Stäng avstängningsventil mellan den mjuklandning och SIMS delar av instrumentet eftersom TOF-SIMS fungerar på en mycket lägre tryck än den mjuklandning regionen i instrumentet.
  3. För att genomföra TOF-SIMS experiment, ladda instrumentkontroll filen i programmet och se till att Ga + källan producerar en tillräckligt stabil ström av primära joner. OBS: Anställ 15 keV primära galliumjoner (Ga +, 500 Pa, 5 ns pulsbredd, 10 kHz repetitionsfrekvens) för att inducera desorption av mjukt landade material från ytorna. Extrahera sekundära joner kastas ut från ytan in i massan analysator, som består av tre separata elektrostatiska sektorerna.
  4. Skaffa x-och y-axellinjeprofiler över ytan för att bestämma centrum för det deponerade fläck av joner på substratet (typiskt vid centrum av ytan ennd 3 mm i diameter). Placera yta så att den Ga + primär jonstråle infaller mot centrum av den deponerade fläck av joner. Skaffa en TOF-SIMS-masspektrum för 5 min.
  5. Stäng av primära Ga + jonstrålar och höga spänningar i TOF-SIMS. Använd magnet manipulator för att flytta provet tillbaka in i mjuk landning del av instrumentet. Se till att slussventil som separerar de två kamrarna är stängd innan du går vidare.
  6. Använd en hög vakuumläckventilen på mjuk landning kammaren för att införa ett reglerat flöde av ultrahög renhet syre (O 2) gas från en cylinder i instrumentet. Använd den justerbara slussventilen framför den turbomolekylära vakuumpumpen för att strypa pumphastigheten på pumpen för att uppnå en steady-state tryck på 10 -4 Torr av O2 inuti mjuklandning kammaren.
  7. Efter exponering av ytan till O 2 i 30 min stänga läckventilen, öppna grinden ventilen över the turbomolekylära vakuumpumpen och låt resterande O 2 för att pumpa bort. Efter det att trycket i kammaren har minskat genom att öppna slussventilen till SIMS del av instrumentet och använda den magnetiska manipulator för att positionera ytan på analysen plattform för en andra omgång av TOF-SIMS-analys.
  8. Efter den andra TOF-SIMS-spektrumet som erhållits såsom beskrivits i avsnitten 3,3-3,4 öppnar slussventilen och placera yta tillbaka i området för mjuk landning kammaren för exponering till 10 -4 Torr, C 2 H 4 till 30 min. Utför en SIMS-analys igen såsom beskrivits ovan.

4. Analys av In Situ FT-ICR-SIMS under och efter Soft Landing

  1. Förbered SAM ytor för experiment med in situ FT-ICR-SIMS instrument på ett sätt som liknar det som beskrivs i avsnitt 1 utan på cirkulära substrat 5 mm i diameter. Anm: Använd substrat som är laserskurna från en guldbelagd kiselskiva (5 nm kromvidhäftningsskikt och 100 nm av polykristallint ångavsatt guld). Var medveten om att den mest anmärkningsvärda skillnaden är att ytan i FT-ICR-SIMS instrument är placerad inuti hålet i en supraledande magnet. Närvaron av magneten nödvändiggör att ytorna placeras vid änden av en 5 fot manuell z-översättare, så att de kan placeras på ett säkert och justerbart i den bakre plattan hos ICR-cellen.
  2. Användning av lastslussens gränssnitt, positionera en cirkulär SAM yta vid den bakre infångningsplattan hos ICR-cellen, som ligger inne i den 6 Tesla magnet. OBS: Var medveten om att detta instrument är en specialdesignad 6-Tesla FT-ICR masspektrometer konfigurerad för att studera jon-ytinteraktioner 97.120.
  3. Manövrera jon landa mjukt parti av FT-ICR-SIMS-instrumentet på ett sätt liknande det som beskrivs i avsnitt 2.
  4. Använd en cesium jonkälla för att skapa en kontinuerlig stråle av 8 kV Cs + primära joner att förstofta ytan under ennd efter jon mjuklandning.
  5. Utnyttja ESI källan placerad i 90 ° mot de viktigaste instrumentaxeln att generera joner för mjuklandning. Fokusera jonerna genom en 90 ° bock quadrupole 120. OBS: Var medveten detta instrument geometri underlättar samtidig mjuklandning av Ru (bpy) 3 2 + och överföring av den primära Cs + jonstråle till ytan vilket gör det möjligt att övervaka den mjuklandning processen både under och efter jon nedfall.
  6. Trap och analysera de sekundära joner utkastade från ytan med hjälp av FT-ICR-MS. Obs: Anställ statiska SIMS villkor motsvarande en total jon flöde av ca 10 10 joner / cm 2 (nuvarande 4 nA, längd 80 ^ sek, spot diameter 4,6 mm, 10 skott per spektrum, ~ 200 datapunkter) för dessa experiment som varar cirka 7 timmar. Genomsnitt varje SIMS spektrum över 10 skott som motsvarar en förvärvstidpunkten ~ 10 sek.
  7. Förvärva kinetiska data genom provtagning av SAM surface var 4 min i ca 7 timmar under och efter jon nedfall.
  8. Utför datainsamlings-och instrumentstyrning med användning av ett automatiskt modulärt datastyr system som beskrivs i litteraturen 121.

5. Analys av In Situ IRRAS under och efter Soft Landing

  1. Förbered SAM ytor för experiment med in situ IRRAS instrumentet på ett sätt som liknar det som beskrivs i avsnitt 1 Anmärkning:. Var medveten om att den största skillnaden med IRRAS instrument resultaten från den exakta placeringen av ytan med z-översättare som är nödvändiga för att lokalisera substratet i brännpunkten av de paraboliska speglar och i linje med den stråle av joner. Maximera överlappningen mellan den infraröda strålen och platsen av deponerade joner på ytan.
  2. Genomför de IRRAS experiment i ett bete-förekomst geometri anställa en FTIR-spektrometer utrustad med en flytande kväve kyld kvicksilver-kadmium-Telluride (MCT) Detektor.
  3. Utnyttja en guldbelagd platt spegel för att rikta ljuset som lämnar FTIR-spektrometer på en parabolisk guldspegel. Reflektera ljuset från den paraboliska spegeln via en mid-infrarött trådgaller polarisator och in i vakuumkammaren genom ett visningsområde.
  4. Rikta infrarött ljus från spektrometern på COOH-SAM yta placerad inuti vakuumkammaren. OBS: Vakuumkammaren hålls vid ett tryck på 10 -5 Torr under jon mjuklandning.
  5. Placera reflekterande SAM på guldytan inuti vakuumkammaren i brännpunkten för den första paraboliska spegeln med hjälp av motordrivna z-översättare.
  6. Reflektera IR-ljus som kommer in i vakuumkammaren från ytan av SAM och ut från kammaren genom ett andra visningsområdet. Använd en andra parabolisk guld spegel för att fokusera det reflekterade ljuset från ytan på en MCT-detektor.
  7. Purge vägen för IR-strålen utsidan av vakuumkammaren med N2.
  8. Aclägget spektra med jämna mellanrum under nedfall.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

1. Undersöka reaktivitet av Ru (bpy) 3 2 + på COOH-luftvärnsrobotar med in situ TOF-SIMS

Mjuklandning för mass utvalda metallorganiska joner på funktionalisluftvärnsrobotar är först illustreras med hjälp av in situ-TOF-SIMS för att ge maximal känslighet mot upptäckt av addukter som bildas mellan de deponerade joner och de enskilda molekylerna i monolager samt eventuella produkter av kemiska reaktioner efter exponering av ytorna till reaktiva gaser. Den dubbelt laddad Ru (bpy) 3 2 +-jon härrör från upplösning och dissociering av fastfas-tris (2,2 '-bipyridyl) dichlororuthenium (II) hexahydrat kristaller i metanol. De Ru (bpy) 3 2 + m / z = 285 dikatjon vald för de representativa mjuka landnings experiment som beskrivs häri är den mest förekommande jon genereras från elektrosprayjonisering av lösningen. Undercoordinated Ru (bpy) 2 2 +-jons bereds genom fragmentering av en bipyridin ligand från varje helt ligerat Ru (bpy) 3 2 + jon. Detta induceras av gasfas kollision inducerad-dissociation i den första kvadrupol regionen av mjuk landning instrumentet visas schematiskt i Figur 1. En jonström på omkring 100 Pa och 60 pA är riktad vid COOH-SAM ytorna för 30 och 45 min för Ru (bpy) 3 2 + och Ru (bpy) 2 2 + respektive, vilket motsvarar en total leverans av 5 x 10 11 mass utvalda joner till en cirkulär fläck ungefär 3 mm i diameter. Den kinetiska energin hos jonerna som närmar sig ytan bestäms genom att justera potentialerna som tillämpas på den andra kollisionen kvadrupol (se figur 1) och ytan. Den kinetiska energin är satt till cirka 10 eV per avgift för alla de mjuka landnings experiment som utförts med hjälp av in situ-TOF-SIMS apparat.

Efter mjuklandning av 5 x10 11 intakt Ru (bpy) 3 2 +-joner på ytan av den COOH-SAM, ett antal nya toppar som inte är närvarande före deponering blir framträdande i TOF-SIMS spektra. Isotop kuvert motsvarande intakt dubbelt laddade Ru (bpy) 3 2 + m / z = 285 och för sig laddade Ru (bpy) 3 + m / z = 570 har iakttagits efter mjuklandning av Ru (bpy) 3 2 + på COOH- SAM yta. Den relativa förekomsten av dessa arter tyder på att minskningen av jonladdningen hos Ru (bpy) 3 2 + till Ru (bpy) 3 + sker snabbt på ytan av den COOH-SAM. En annan isotopisk kuvert föreligger vid m / z = 414, som motsvarar fragmentet Ru (bpy) 2 +. Detta var för sig laddad jon, som är resultatet av förlust av en bipyridin-liganden från enkelt laddade Ru (bpy) 3 +, och sannolikt bildas genom dissociation av Ru (bpy) 3+ Under analys av TOF-SIMS. Däremot erhöll TOF-SIMS spektrum efter mjuklandning av fragmentet Ru (bpy) 2 2 + saknar någon av de karakteristiska toppar i samband med det intakta komplexet (dvs. Ru (bpy) 3 2 + eller Ru (bpy) 3 +) . Viktigast är en topp som motsvarar en Ru (bpy) 2-tiol + addukt vid m / z = 700 observeras vilket indikerar mycket stark bindning mellan undercoordinated jon och monolager ytan. De toppar som motsvarar denna art är framträdande plats i figur 2a.

Efter mjuk landning, är de COOH-SAM ytor utsätts för kontrollerade tryck av antingen O 2 eller C 2 H 4 i avsättningsområdet för instrumentet för att undersöka den kemiska reaktiviteten hos de immobiliserade organometalliska komplex. Efter gas exponering är ytorna analyseras igen genom in situ TOF-SIMS.Presenteras i Figurerna 2b och 2c är in situ-TOF-SIMS-spektra erhålles direkt efter exponering av den COOH-SAM ytor innehållande mjuk landat Ru (bpy) 3 2 + och Ru (bpy) 2 2 + joner till O 2 och C 2 H 4. Som diskuterats i föregående stycke, efter mjuklandning av Ru (bpy) 2/3 2 + på COOH-SAM ytor en isotopfördelning motsvarande en elektro addukt bildas mellan jonerna och ytmolekyler observeras. Efter exponering av ytan till 10 -4 Torr av O2 under 30 min de TOF-SIMS-spektra indikerar att det finns en uppenbar minskning i överflödet av addukten topp vid m / z = 700 åtföljs av en samtidig ökning av mängden av två nya isotop kuvert centrerade vid m / z = 716,2 och 732,2. Dessa toppar är i överensstämmelse med tillsats av atom (O) och molekylära (O2) syretill den organometalliska yta addukten, respektive. Dessutom verkar den addukt som skall oxideras med effektivitet nära till 50% omvandling. Efter exponering för O 2 och analys med in situ-TOF-SIMS-ytorna är placerade tillbaka in i mjuk landning regionen av instrumentet och exponerades för 10 -4 Torr, C 2 H 4 till 30 min. Efter den andra gasen exponering ytan överförs igen till SIMS regionen av instrument för en annan runda av analys. Inspektion av TOF-SIMS-spektrat efter exponering för C 2 H 4 indikerar en minskning i den relativa förekomsten av den ensamma oxiderade organometallisk addukt vid m / z = 716. Denna observation är i överensstämmelse med deoxigenering av den immobiliserade organometalliskt komplex vid exponering för C-2 H 4. Detta är en hypotes för att resultera i bildning av det oxiderade kolväte (C 2 H 4 O), som övergår till gasfas. Därför thrgrundlig en kombination av mjuklandning av mass utvalda joner och analys av in-situ TOF-SIMS är det möjligt att selektivt isolera metallorganiska föreningar på ytor och undersöka deras reaktivitet mot gasformiga molekyler. Dessutom kan beteendet hos undercoordinated joner som inte är tillgängliga i lösning skall undersökas. Ett system som beskriver vad som uppnåtts för denna representativa systemet genom en kombination av jon mjuklandning och analys av in-situ-TOF-SIMS presenteras i figur 3.

2. Studera Charge Retention av Ru (bpy) 3 2 + på COOH-luftvärnsrobotar med in situ FT-ICR-SIMS

Mjuklandning av mass utvalda joner sker även anställa ett andra instrument som möjliggör analys av ytorna med in situ FT-ICR-SIMS. Denna kompletterande strategi, som gör det möjligt SIMS analys av ytor både under och efter mjuklandning av joner, kan ge insight i kinetiken för minskning laddning och neutralisering samt desorption av joner avsatta på ytor 115. Det är en särskilt kraftfull teknik eftersom den relativa förekomsten av olika joniska laddningstillstånd på ytan får övervakas under perioder av flera timmar. Representativa resultat för Ru (bpy) 3 2 + mjuk landat på en COOH-SAM yta redovisas i Figur 4. Under mjuk landning den dubbelt laddade Ru (bpy) 3 2 + jon uppvisar en linjär ökning i överflöd på COOH-SAM yta . Den uppmätta överflöd når ett maximum vid slutet av mjuk landning och följs av en utsträckt platå på COOH-SAM yta. Detta indikerar att den COOH-SAM yta är särskilt effektiv på att bevara den joniska laddningstillstånd de intakta joner efter mjuklandning. Den enkelladdade Ru (bpy) 3 +-jon uppvisar också en linjär ökning i överflöd i förhållande till tid under mjuk landning . Vid slutet av mjuk landning, minskar emellertid enkelt laddade joner i överflöd. Förekomsten av enstaka laddade fragmentjon följd av förlust av en bipyridin ligand från Ru (bpy) 3 + bildar Ru (bpy) 2 + visas också i fig 4. Denna jon visar en linjär ökning i överflöd under mjuk landning, följt av en nedgång i överflöd på COOH-SAM efter slutet av deponeringen. Eftersom bindningsenergin av joner till ytan ökar med laddningstillstånd, är det rimligt att anta att enstaka laddade joner genomgå mer lättköpt desorption från ytan jämfört med de dubbelt laddade joner, vilket är i linje med den snabbare förlust av enstaka laddade joner observerades i denna studie. Mjuklandning i kombination med in situ FT-ICR-SIMS är därför en kraftfull teknik för att undersöka processer såsom minskning av avgiften, neutralisering och desorption av joner deponeras på ytor.

ove_title "> 3. Probing de strukturella drag av Ru (bpy) 3 2 + på COOH-luftvärnsrobotar Anställa In Situ IRRAS

Det tredje instrumentet som används för att karakterisera mjuka landat joner kan erhålla vibrationsspektra av Ru (bpy) 3 2 + joner på COOH-SAM i tillägg till att detektera förändringar i den kemiskt modifierade ytan på grund av interaktioner jon-yta. Detta instrument är särskilt kraftfull eftersom den mäter förändringar i de vibrationella särdrag hos ytan både under och efter mjuk landning. Därför kan en mängd strukturell information om mjuk landade joner erhållas med hjälp av detta instrument, förutsatt att sub-cellslager nivåer av joner deponeras och att övergången dipolmoment av den mjuka landade joner inriktade positivt och har tillräcklig intensitet för att interagera med polariserad IR fotoner som faller in på ytan.

Den infraröda spektrumet erhölls efter mjuk Landing av 5 x 10 12 Ru (bpy) 3 2 +-joner på den COOH-SAM yta presenteras i fig 5. Vi noterar att eftersom IR-spektrum för den nakna COOH-SAM användes som bakgrundsspektrum, observerade särdragen följande ion nedfall enbart har sitt ursprung från vibrationssätt mjuklandat joner. Nio vibrations funktioner är markerade med en asterisk i IR-spektrum som unika spektroskopiska underskrifter av Ru (bpy) 3 2 +. Dessa IR-funktioner är i god överensstämmelse med tidigare tilldelade värden för denna metallorganiska jon 122.123. Av de observerade vibrations, CC stretching (1606, 1570, 1042 cm-1) och CCH böjning (1,466, 1,450, 1,420, 1,257, 1,186 cm-1) band samt IR-signatur ett KN sträcka på 1,549 cm -1 tilldelas som unika funktioner i den molekylära strukturen av Ru (bpy) 3 2 +. Vid genomförande av jonmjuka landningsförsök, är det önskvärt att karakterisera ytan med spektroskopi tekniker för att bekräfta identiteten på de arter som deponerats och att få insikt i eventuella förändringar i strukturen som kan följa av interaktioner jon-yta. Därför IRRAS in situ mjuklandning instrument visar sig vara en värdefull resurs som bidrar till den bredare information som samlas om systemet med intresse att använda TOF-och FT-ICR-SIMS.

Figur 1
. Figur 1 Schematisk illustration av jon nedfall instrument kopplad till TOF-SIMS: Jag, jon tratt region (7 x 10 -1 Torr). II, kollision quadrupol region (1 x 10 -1 Torr). III, massa val och fokusering region (2 x 10 -4 Torr). IV, nedfall region (1 x 10 -6 torr). (1) upphettad kapillär, (2) elektro jon tratt, (3) första konduktans gräns, (4) första kollisions quadrupole, (5) andra konduktans gräns, (6) lösa quadrupole, (7) 2 fokuseringslinser, (8) andra kollisions quadrupole, (9) tredje konduktans gräns, (10) Einzel lins, (11) kvadrupol Bender, (12) två Einzel linser, (13) mål plattform, (14) ytmontering, (15) magnetiska översättare. Denna siffra har modifierats [Analytical Chemistry 2010, 82 (13), 5718-5727]. Klicka här för att visa en större bild .

Figur 2
Figur 2. TOF-SIMS-spektra (m / z 690 till 740). Erhölls a) efter mass-vald avsättning av Ru (bpy) 2 2 + (svart) och Ru (bpy) 3 2 + (röd) på ytan av COOH-SAM, b) efter exponering för O 2, och c) efter exponering för C 2 H 4. Denna siffra har modifierats [Kemi-A European Journal 2010, 16 (48), från 14.433 till 14.438]. Klicka här för att visa en större bild .

Figur 3
Figur 3. Schematisk bild av immobilisering av Ru (bpy) 2 2 + på COOH-SAM ytor genom gas-fas-ligand strippning och mjuklandning av mass utvalda joner. Siffran har modifierats [Kemi-A European Journal 2010, 16 (48), från 14.433 till 14.438]. Klicka här för att visa en större bild .

Figur 4
Figur 4. FT-ICR SIMS kinetiska kurvor. Erhölls för Ru (bpy) 3 2 + (m / z = 285, svarta kvadrater), Ru (bpy) 3 + (m / z = 570, blåa trianglar) och Ru (bpy ) 2 + (m / z = 414, röda prickar) efter mjuklandning av Ru (bpy) 3 2 + på en COOH-SAM yta. Klicka här för att visa en större bild .

Figur 5 Figur 5. IRRAS-spektrum av ~ 5 x 10 12 Ru (bpy) 3 2 +-joner mjuk landning på ytan av en COOH-SAM. De stora vibrations funktioner som tilldelats Ru (bpy) 3 2 + är betecknade med en asterisk. Klicka här för att visa en större bild .

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Mjuklandning för mass utvalda joner utförs i allmänhet anställa unika specialbyggda instrument som finns i flera laboratorier runt om i världen som är speciellt utrustade för dessa experiment. Ändringar ständigt görs för att dessa instrument för att underlätta jonisering av ett bredare spektrum av ämnen, för att uppnå större jonströmmar och kortare nedfall tider, för att multiplexa mjuklandning och därmed uppnå samtidig deponering av flera arter på olika platser på ytan, och att tillåta mer exakt val av joner genom både massa-till-laddningsförhållande och jonrörlighet före deponering. På ett liknande sätt, är en ständigt föränderlig lineup av karakteriseringsmetoder är kopplad med ion mjuklandning instrumentering för att göra det möjligt för in situ analys av deponerat material. Trots dessa skillnader mellan enskilda instrument, en av de vanligaste problemen i mjuka landningsförsök är oförmågan attrutten en tillräckligt stark och stabil stråle för mass valda joner från källregionen av instrumentet till ytan. Detta kan bero på dålig joniseringseffektivitet vid källan, felaktigt justerad spänningar som styr jonerna genom instrumentet, och dålig elektrisk kontakt mellan ytan och elektro används för att mäta ström av mjuka landade joner. I dessa besvärliga situationer kan jonstrålen dras genom instrumentet manuellt genom att först maximera jonströmmen mätt så tidigt av instrumentet och sedan systematiskt optimera den nuvarande mätt på varje efterföljande optisk längs den sammanlagda strålens väg. Vanliga problem vid in situ-analys av mjuka landade material inkluderar stora bakgrundssignaler från kontaminerande molekyler såsom tillfälliga kolväten. Av denna anledning är det viktigt att de ytor framställes noggrant och reproducerbart före varje mjuk landning experiment.

Såft landning av mass utvalda joner kan användas för att framställa extremt väldefinierade ytor för senare analys av in situ SIMS och IRRAS spektroskopi samt en mängd ytterligare ex situ mikroskopi och spektroskopi metoder 6. Mass val ger exakt kontroll över den molekylära sammansättning och joniska laddningstillstånd mjuka landade material. Dessutom är oöverträffad ytrenhet erhållas med ion mjuklandning, eftersom vanliga föroreningar som neutrala molekyler, motjoner och lösningsmedel som finns i lösningen avlägsnas från jonstrålar före deponering, så att endast de mass utvalda joner levereras till substratet under sterila vakuum. Täckningen av joner på ytan kan styras noggrant genom övervakning av strömmen av mjuka landat joner och att variera längden av deponerings därefter. Den kinetiska energin hos jonerna kan reduceras för att uppnå mjuka landningsförhållanden eller ökas för att främja reageraive landning genom bildning av kovalent bindning 14 eller "fastlåsning" av joner i ytan 22.

In situ TOF-SIMS, jämfört med de andra FT-ICR-SIMS teknik kännetecknas generellt av större känslighet, större dynamiskt omfång, mindre fragmentering av finfördelat sekundära joner, och färre reaktioner av finfördelat material i plymen av sekundära joner. Den större dynamiskt omfång och högre känslighet för TOF-SIMS möjliggör detektion av låg-abundans arter som produceras av jon mjuklandning på ytor. Med användning in situ TOF-SIMS-det är möjligt att identifiera addukter som bildas mellan mjuka landat joner och enskilda molekyler på monolagerytor. Dessutom in situ TOF-SIMS illustrerar att undercoordinated joner framställda genom gasfas-kollision inducerad dissociation kan vara mer aktiv mot ytan immobilisering än fullständigt ligerade joner. Det bör noteras att dessa undercoordinated metalljoner inte existerar i the-lösning fas och därför representerar nya arter som framställts med hjälp av funktionerna i den mjuklandning instrumentering och identifieras med hjälp av TOF-SIMS. En annan kraftfull funktion av in situ-TOF-SIMS-instrumentet är förmågan att utsätta ytorna på kontrollerade tryck av reaktiva gaser och därefter analysera eventuella förändringar i ytsammansättningen utan att bryta vakuum.

In situ FT-ICR-SIMS, medan allmänhet mindre känslig och utsatt för något högre avkastning av fragmentjoner och produkter från gas-fas jon-molekyl reaktioner än TOF-SIMS, erbjuder den ytterligare kapaciteten att kunna övervaka sammansättningen av ytan både under och efter mjuklandning under en period av flera timmar. Denna information är av avgörande betydelse för förståelsen av processer såsom reduktion av kostnad och desorption av joner från ytan. Exempelvis har detta instrument använts tidigare för att övervaka redoxkemi äger rum mellan två olika jonermjuk landade på samma SAM 80. Dessutom reduktions och desorption avgift kinetik multiplicera protonepeptidjoner också har studerats med hjälp av detta instrument och de uppgifter som tillämpades för att producera en kinetisk modell som beskriver utvecklingen av olika laddade ämnen på ytan av SAM över tiden.

Anställa in situ IRRAS kan strukturellt information om mjuka landade joner på ytor erhållas för att kontrollera att jonerna behålla sin integritet under deponeringsprocessen. Detta uppnås genom att jämföra den uppmätta infrarödspektra av joner på ytor med föregående spektra erhållna genom infrarödspektroskopi i gasfasen och lösningsfasen liksom IR-spektra beräknas med teoretisk modellering. Genom att jämföra denna kända strukturell information med de uppmätta vibrations funktionerna i de deponerade proverna, kan förändringar i gas-fas strukturer identifieras. Dessutom får insikt i växelverkan jon-yta vara såcertained från observation av vibrations funktioner som ökar i intensitet under mjuklandning. En sådan observation är förenlig med bildandet av nya obligationer på ytan. På liknande sätt kan vibrationsfunktioner som minskar under mjuklandning processen tyda på obligationsbrytande reaktioner.

Den kontrollerade beredning av hög renhet tunna filmer på ytor så för en mängd olika tillämpningar inom materialvetenskap och mikrofabrikation 124. För närvarande är en populär metod för framställning av tunna organiska filmer och hybrid organiska-oorganiska gränssnitt molekylära lager nedfall (MLD) som är beroende av självbegränsande gränskiktsvetenskap reaktioner som uppstår mellan molekyler och ytor 125.126. MLD möjliggör att en hel del kontroll över avsättningsprocessen och därmed ger generellt högre kvalitet filmer på ytor än lösningsfas metoder 127. Trots den utbredda commercial användning av MLD, är denna teknik känd för att lida av flera viktiga begränsningar som har granskats i en ny publikation 128. Viktigast av allt, på grund av det faktum att MLD relies på avsättning av neutrala molekyler från gasfasen den är begränsad till termiskt stabila reaktanter som har tillräckligt ångtryck för att ge effektiva avsättningshastigheter, utan att orsaka termisk nedbrytning av föreningen. En annan begränsning av MLD härrör från det faktum att reaktiviteten av molekyler med fasta stöd kan minskas betydligt i frånvaro av lösningsmedel. Mjuklandning för mass utvalda joner på ytor vinner dessa stora begränsningar av MLD. Först, kan mild jonisering anställa elektro producera joner av stora termiskt labila molekyler som har mycket låg volatilitet utan att inducera fragmentering eller nedbrytning. Dessutom kan icke-termiska jonkälla användas för att generera ett intervall av homogena eller heterogena kluster och nanopartiklar som inte är mottagliga för thermal förflyktigande. Dessutom kan joner accelereras före avsättning till den rörelseenergi som behövs för att övervinna eventuella hinder i samband med gränskiktsvetenskap reaktioner.

Mjuklandning för mass utvalda joner är särskilt väl lämpade för kontrollerad immobilisering av komplexa molekyler, kluster och nanopartiklar på substrat. Dock är begränsad på grund av det faktum att den typiska jonströmmar erhållits med ESI är flera storleksordningar lägre än de som för närvarande används i existerande mikro-och nanofabrikation metoder kommersiell skala beredning av material med denna teknik. Den fortsatta utvecklingen av ljusa höga överförings ESI källor 129-131, hög effekt och snabb repetitionsfrekvens pulsade laserkällor 25.132 och kontinuerliga källor baserade på DC och RF-magnetron sputtering 43,65,133-135 är en avgörande förutsättning för att övergången mjuklandning av ett kraftfullt verktyg i grundläggande vetenskap till ett praktiskt tillvägagångssättför mikrofabrikation. I framtiden kommer kombinerar mjuklandning med jonrörlighet separation 113 lätta noggrann styrning av både den primära och den sekundära strukturen av komplexa joner, vilket är viktigt både för praktiska tillämpningar samt för att undersöka effekten av olika ytor på sekundärstruktur immobiliserade joner. Dessutom kommer de unika funktionerna i mjuklandning instrumentering användas för att manipulera molekyler i gasfas, antingen genom kollisions fragmentering eller jon-molekyl reaktioner, för att generera nya arter som inte kan erhållas genom syntes i lösning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna har ingenting att lämna ut.

Acknowledgments

Denna forskning har finansierats av Office of Basic Energy Sciences, Division of Chemical Sciences, geovetenskaper och biovetenskaper av US Department of Energy (DOE). Gej erkänner stöd från Linus Pauling Fellowship och Laboratory Regi Research and Development Program vid Pacific Northwest National Laboratory (PNNL). Arbetet utfördes med hjälp EMSL, ett nationellt vetenskapligt användare anläggning sponsras av Department of Energy: s kontor för bio-och miljöforskning och ligger vid PNNL. PNNL drivs av Battelle för den amerikanska DOE.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Gold on Silicon Substrates 1 cm2 Platypus Technologies Au.1000.SL1custom  
Gold on Silicon Substrates 4.8 mm diameter circular SPI Supplies 4176GSW-AB  
Glass Scintillation Vials Fisher Scientific 03-337-14  
Non-denatured Ethanol Sigma-Aldrich 459836-1L  
Ultraviolet Cleaner Boekel Scientific  
16-Mercaptohexadecanoic Acid Sigma-Aldrich 448303-5G  
Hydrochloric Acid Sigma-Aldrich 320331-500ML  
Aluminum Foil Sigma-Aldrich Z185140-1EA  
Metal Forceps/Tweezers Wiha 49185  
Nitrile Gloves Fisher Scientific S66383  
Tris(2,2′-bipyridine)dichlororuthenium(II) hexahydrate Sigma-Aldrich 224758-1G  
Methanol Sigma-Aldrich 322415-1L  
1 ml Gas Tight Glass Syringe Hamilton  
Syringe Pump KD Scientific 100  
360 μm ID Fused Silica Capillary Polymicro Technologies TSP075375  
High Resistance Electrometer Keithley 6517A  
Commercial TOF-SIMS Instrument Physical Electronics TRIFT  
Ultra High Purity Oxygen Matheson G1979175  
Research Purity Ethylene Matheson G2250178  
Cesium Ion Source Heat Wave Labs 101502  
Commercial FTIR Spectrometer Bruker Vertex 70  

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

Kemi mjuklandning mass utvalda joner elektrospray sekundär jon masspektrometri infraröd spektroskopi metallorganiska katalys
<em>In Situ</em> SIMS och IR-spektroskopi väldefinierade ytor förbehandlade av Soft Landing av Mass-utvalda Joner
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Johnson, G. E., Gunaratne, K. D. D., … More

Johnson, G. E., Gunaratne, K. D. D., Laskin, J. In Situ SIMS and IR Spectroscopy of Well-defined Surfaces Prepared by Soft Landing of Mass-selected Ions. J. Vis. Exp. (88), e51344, doi:10.3791/51344 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter