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Chemistry

Rastreando Eletroquímica em Nanopartículas Únicas com Espectroscopia e Microscopia de Espalhamento Raman Intensificado por Superfície

Published: May 12, 2023 doi: 10.3791/65486
Automatic Translation
*1, *1, 1
1Department of Chemistry, University of Louisville
* These authors contributed equally

Summary

O protocolo descreve como monitorar eventos eletroquímicos em nanopartículas individuais usando espectroscopia de espalhamento Raman e imagens aprimoradas por superfície.

Abstract

O estudo de reações eletroquímicas em nanopartículas individuais é importante para entender o desempenho heterogêneo de nanopartículas individuais. Essa heterogeneidade em nanoescala permanece oculta durante a caracterização média das nanopartículas. Técnicas eletroquímicas têm sido desenvolvidas para medir correntes a partir de nanopartículas isoladas, mas não fornecem informações sobre a estrutura e identidade das moléculas que sofrem reações na superfície do eletrodo. Técnicas ópticas como microscopia de espalhamento Raman intensificado por superfície (SERS) e espectroscopia podem detectar eventos eletroquímicos em nanopartículas individuais e, ao mesmo tempo, fornecer informações sobre os modos vibracionais de espécies de superfície de eletrodos. Neste trabalho, um protocolo para rastrear a oxidação-redução eletroquímica do Azul do Nilo (NB) em nanopartículas únicas de Ag usando microscopia SERS e espectroscopia é demonstrado. Primeiramente, um protocolo detalhado para a fabricação de nanopartículas de Ag em um filme de Ag liso e semitransparente é descrito. Um modo de plásmons dipolar alinhado ao longo do eixo óptico é formado entre uma única nanopartícula de Ag e um filme de Ag. A emissão de SERS do NB fixada entre a nanopartícula e o filme é acoplada ao modo plásmon, e a emissão de alto ângulo é coletada por uma objetiva de microscópio para formar um padrão de emissão em forma de rosquinha. Esses padrões de emissão de SERS em forma de rosquinha permitem a identificação inequívoca de nanopartículas únicas no substrato, a partir das quais os espectros SERS podem ser coletados. Neste trabalho, um método para empregar o substrato SERS como eletrodo de trabalho em uma célula eletroquímica compatível com um microscópio óptico invertido é fornecido. Finalmente, o rastreamento da oxidação-redução eletroquímica de moléculas de NB em uma nanopartícula de Ag individual é mostrado. A configuração e o protocolo aqui descritos podem ser modificados para estudar várias reações eletroquímicas em nanopartículas individuais.

Introduction

A eletroquímica é uma importante ciência de medição para o estudo de transferência de carga, armazenamento de carga, transporte de massa, etc., com aplicações em diversas disciplinas, incluindo biologia, química, física e engenharia 1,2,3,4,5,6,7 . Convencionalmente, a eletroquímica envolve medições sobre um conjunto – uma grande coleção de entidades únicas, como moléculas, domínios cristalinos, nanopartículas e locais de superfície. No entanto, entender como tais entidades únicas contribuem para respostas médias de conjunto é fundamental para trazer novos entendimentos fundamentais e mecanicistas em química e campos relacionados, devido à heterogeneidade das superfícies dos eletrodos em ambientes eletroquímicos complexos 8,9. Por exemplo, a redução em conjunto revelou potenciais de redução/oxidação sítio-específicos 10, formação de intermediários e produtos de catálise menores 11, cinética de reação sítio-específica 12,13 e dinâmica portadora de carga 14,15. A redução da média de conjunto é particularmente importante para melhorar nossa compreensão além dos sistemas modelo para sistemas aplicados, como células biológicas, eletrocatálise e baterias, nos quais uma extensa heterogeneidade é frequentemente encontrada 16,17,18,19,20,21,22.

Na última década, surgiram técnicas para estudar a eletroquímica de entidade única1,2,9,10,11,12. Essas medidas eletroquímicas têm fornecido a capacidade de medir pequenas correntes elétricas e iônicas em diversos sistemas e revelado novas características químicas e físicas fundamentais 23,24,25,26,27,28. Entretanto, medidas eletroquímicas não fornecem informações sobre a identidade ou estrutura de moléculas ou intermediários na superfície do eletrodo 29,30,31,32. A informação química na interface eletrodo-eletrólito é fundamental para a compreensão das reações eletroquímicas. O conhecimento químico interfacial é tipicamente obtido pelo acoplamento da eletroquímica com a espectroscopia31,32. A espectroscopia vibracional, como o espalhamento Raman, é adequada para fornecer informações químicas complementares sobre transferência de carga e eventos relacionados em sistemas eletroquímicos que utilizam predominantemente, mas não se limitam a, solventes aquosos30. Acoplada à microscopia, a espectroscopia de espalhamento Raman fornece resolução espacial até o limite de difração da luz33,34. A difração apresenta, entretanto, uma limitação, pois as nanopartículas e os sítios superficiais ativos são menores em comprimento do que os limites de difração óptica, o que, portanto, impossibilita o estudo de entidades individuais35.

O espalhamento Raman intensificado por superfície (SERS) tem se mostrado uma ferramenta poderosa no estudo da química interfacial em reações eletroquímicas 20,30,36,37,38. Além de fornecer os modos vibracionais de moléculas reagentes, moléculas de solvente, aditivos e a química de superfície de eletrodos, o SERS fornece um sinal localizado na superfície de materiais que suportam oscilações coletivas de elétrons de superfície, conhecidas como ressonâncias localizadas de plásmons de superfície. A excitação de ressonâncias de plásmons leva à concentração de radiação eletromagnética na superfície do metal, aumentando assim tanto o fluxo de luz para quanto o espalhamento Raman dos adsorbatos superficiais. Metais nobres nanoestruturados como Ag e Au são materiais plasmônicos comumente usados porque suportam ressonâncias de plásmons de luz visível, que são desejáveis para detectar emissões com dispositivos altamente sensíveis e eficientes acoplados a carga. Embora os maiores aprimoramentos no SERS venham de agregados de nanopartículas39,40, um novo substrato SERS foi desenvolvido que permite medidas de SERS a partir de nanopartículas individuais: substrato SERS em modo gap (Figura 1)41,42. Em substratos SERS em modo gap, um espelho metálico é fabricado e revestido com um analito. Em seguida, as nanopartículas são dispersas sobre o substrato. Quando irradiado com luz laser circularmente polarizada, uma ressonância de plásmons dipolares formada pelo acoplamento da nanopartícula e substrato é excitada, o que permite medidas SERS em nanopartículas únicas. A emissão de SERS é acoplada à ressonância do plásmons dipolar43,44,45, que é orientada ao longo do eixo óptico. Com o alinhamento paralelo do dipolo elétrico irradiante e da óptica de coleta, apenas a emissão de alto ângulo é coletada, formando padrões distintos de emissão em forma de rosquinha46,47,48,49 e permitindo a identificação de nanopartículas isoladas. Agregados de nanopartículas no substrato contêm dipolos irradiantes que não são paralelos ao eixo óptico50. Neste último caso, as emissões de baixo e alto ângulo são coletadas e formam padrões de emissão sólida46.

Aqui, descrevemos um protocolo para fabricação de substratos SERS em modo gap e um procedimento para empregá-los como eletrodos de trabalho para monitorar eventos redox eletroquímicos em nanopartículas únicas de Ag usando SERS. É importante ressaltar que o protocolo usando substratos SERS em modo gap permite a identificação inequívoca de nanopartículas únicas por imagens SERS, o que é um desafio chave para as metodologias atuais em eletroquímica de nanopartículas únicas. Como um sistema modelo, demonstramos o uso de SERS para fornecer uma leitura da redução eletroquímica e oxidação do Azul do Nilo A (NB) em uma única nanopartícula de Ag impulsionada por um potencial de varredura ou escalonado (i.e., voltametria cíclica, cronoamperometria). NB sofre uma reação de redução/oxidação multipróton, multi-elétrons, na qual sua estrutura eletrônica é modulada fora de/em ressonância com a fonte de excitação, o que proporciona um contraste nos espectros SERS correspondentes 10,51,52. O protocolo aqui descrito também é aplicável a moléculas redox-ativas não ressonantes e técnicas eletroquímicas, que podem ser pertinentes a aplicações como a eletrocatálise.

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Protocol

1. Preparação do substrato SERS em modo de lacuna

  1. Limpe as lamínulas nº 1 (consulte a Tabela de Materiais) usando uma acetona e lavagem com água, conforme descrito abaixo. Execute esta etapa em uma sala limpa para garantir que nenhum detrito ou outra matéria indesejada seja depositada nas tampas.
    1. Coloque as tampas em um rack deslizante. Use pinças ao mover as lamínulas/substratos. Coloque a cremalheira deslizante em um recipiente de vidro e encha-a com acetona.
      CUIDADO: A acetona é altamente inflamável e tem potenciais efeitos negativos para a saúde. Manuseie em uma área bem ventilada usando luvas, óculos e máscara.
    2. Ajuste o controle de energia do gerador ultrassônico para 8 e sonice o recipiente de vidro com o rack deslizante por 15 minutos.
    3. Remova o rack deslizante do recipiente e enxágue bem o rack deslizante e as lamínulas com água ultrapura (resistividade de 18,2 MΩ·cm).
    4. Coloque o rack deslizante com tampas em um recipiente de vidro e encha-o com água ultrapura. Sonicate o recipiente de vidro com o rack deslizante por mais 15 minutos usando as mesmas configurações.
    5. Remova o rack deslizante do recipiente e lave bem o rack deslizante e as tampas com água ultrapura.
    6. Usando uma pistola de pulverização, seque as tampas com uma corrente de gás N2 de alta pureza.
  2. Deposite e Ag nas tampas limpas. Para fazer isso, use o sistema de deposição de filme fino por feixe de elétrons seguindo procedimentos padrão, conforme recomendado pelo fabricante no manual oficial do usuário.
    NOTA: Para qualquer outro depoimento, favor seguir as instruções dadas pelo fabricante, conforme fornecido nas instalações institucionais53.
    1. Ajuste a posição da placa para 180° e ventile a câmara de vácuo.
    2. Disponha as tampas limpas lado a lado na placa do instrumento para que não se sobreponham. Use fita adesiva resistente ao calor (filme de poliimida) para fixar as lamínulas à placa.
      NOTA: Isso garante que as lamínulas não se movam ou caiam durante o procedimento.
    3. Encha um cadinho de grafite a meio caminho com pellets de e insira-o no suporte do cadinho. Faça o mesmo com Ag em um segundo cadinho. Feche a câmara de vácuo e comece a bombear; a pressão de deposição recomendada é da ordem de 10−7 – 10−6 Torr.
    4. Carregue as propriedades de na aplicação do sensor. Ligue a rotação da placa a 20 RPM. Ajuste a posição da placa para 225°.
      NOTA: Isso posiciona o espelho na parte inferior da placa de forma que o feixe de elétrons possa ser visto da porta de visão.
    5. Ligue o disjuntor para a fonte de alimentação do feixe de elétrons e aguarde pelo menos 2 min. Ligue o feixe de elétrons e aguarde mais 2 min. Abra o obturador do substrato.
      NOTA: Isso torna o feixe e o cadinho visíveis através do espelho.
    6. Aumente gradualmente (em torno de 10 mA/min) a corrente de emissão até que o sensor leia uma taxa de deposição próxima de 10 Å/s. Feche o obturador e ajuste a posição da placa para 0°.
      NOTA: O feixe pode mudar de forma durante este processo. É importante verificá-lo regularmente durante esta etapa e corrigir sua posição, amplitude e frequência usando os respectivos botões. O feixe deve aquecer uniformemente o conteúdo do cadinho. Fechar o obturador neste ponto garante que nenhum metal seja depositado nas amostras enquanto a placa gira para posicionar as lamínulas no caminho do metal evaporado.
    7. Abra o obturador para iniciar a deposição e monitore a espessura conforme exibido pelo sensor. Feche o obturador quando a espessura desejada for atingida (1 nm para), conforme determinado pelo sensor de deposição.
    8. Diminua gradualmente a corrente do feixe de elétrons até que o sensor leia perto de 0 A, mas a corrente é alta o suficiente para que o cadinho seja visível.
    9. Ajuste a posição da placa para 225° e abra o obturador para poder ver o cadinho.
    10. Gire o suporte do cadinho usando o botão para que o feixe seja direcionado para o cadinho com pellets de Ag.
    11. Carregue as propriedades Ag na aplicação do sensor. Repita os passos 1.2.6 – 1.2.7, mas utilize uma taxa de deposição de 20 Å/s e uma espessura de 25 nm para Ag.
    12. Diminua gradualmente a corrente para 0 A, e desligue o feixe de elétrons e o disjuntor. Ajuste a posição da placa para 180° e ventile a câmara de vácuo. Abra a câmara de vácuo.
    13. As lamínulas devem estar no mesmo local de antes, livres de matéria estranha ou partículas de poeira, e com a aparência de um espelho. Remova lenta e cuidadosamente a fita adesiva resistente ao calor.
      OBS: Puxe a fita para trás, paralela à superfície da placa; há risco de quebra das tampas. O filme deve ser homogêneo e parcialmente transparente (ver Figura 2A).
  3. Incubar o filme fino de Ag com uma solução de Azul do Nilo, conforme descrito abaixo.
    1. Adicionar 500 μL de solução de 50 μM de NB à superfície do filme fino de Ag.
    2. Após 15 min, enxágue bem o filme fino de Ag com água ultrapura para remover quaisquer moléculas de NB fracamente adsorvidas. Secar o filme fino de Ag com gás N2 .
    3. Nanopartículas de Ag drop-cast sobre o filme fino de Ag incubado NB. Adicionar 500 μL de uma diluição de 100x do coloide de nanopartículas de Ag na mesma região do filme fino de Ag onde a solução de NB foi lançada a gota e incubada.
      CUIDADO: As nanopartículas metálicas são tóxicas para o corpo humano. Manuseie-os em uma área bem ventilada usando luvas e óculos.
    4. Após 20 min, enxágue o substrato (SERS modo gap) com água ultrapura. Secar o substrato com gás N2 .

2. Caracterização do substrato SERS em modo de folga

  1. Espectroscopia ultravioleta-visível
    1. Ligue o instrumento pressionando o botão liga/desliga. Inicie o software Scan clicando duas vezes em seu atalho na área de trabalho.
    2. Clique em Setup para abrir a janela de configuração. Em Modo Y, clique no menu suspenso Modo e selecione %T para medir a transmitância. Em Modo X, altere Start para 800 e Stop para 200 para digitalizar de 800 nm para 200 nm.
    3. Na guia Linha de Base, selecione o botão de opção Correção da Linha de Base e feche a janela de configuração. Clique em Linha de base para realizar uma correção de fundo com o ar atmosférico.
    4. Abra o compartimento da amostra. Tape uma extremidade do filme Ag no porta-amostras, perpendicularmente ao caminho do feixe.
    5. Clique em Iniciar para obter um espectro de transmitância da amostra.
  2. Medições de microscopia de força atômica (AFM)
    1. Conecte o AFM ao computador (usando uma porta USB), ligue o instrumento AFM e inicie o Nanosurf Easyscan 2.
    2. Remova suavemente a cabeça do AFM (que tem o cantilever AFM na parte inferior) do estágio da amostra e coloque-a de lado de cabeça para baixo.
    3. Fixe um substrato de filme fino Ag no estágio da amostra usando fita adesiva. Coloque a cabeça do AFM acima do estágio de amostragem. Verifique se a cabeça do AFM está paralela ao estágio de amostragem (monitore com o indicador de nível). Se a cabeça do AFM e o estágio da amostra não estiverem nivelados, use os parafusos de nivelamento para ajustar o estágio e centralizar a bolha de nivelamento dentro do indicador de nível.
    4. Usando as vistas lateral e superior no software, mova suavemente o estágio de amostra o mais próximo possível da cabeça do AFM (cantilever AFM) sem fazer contato. Certifique-se de que o estágio de amostra não esteja tocando o cantilever AFM na cabeça do AFM.
    5. Na guia Aquisição , escolha Contraste de fase como o modo de imagem e PPP-XYNCHR como o tipo cantilever. Clique em Laser Align para garantir que o laser esteja focado na ponta do cantilever e que o feixe refletido da ponta esteja atingindo o centro do detector de fotodiodo.
    6. Meça a frequência vibracional ressonante do cantilever com o software AFM clicando no botão Varredura de frequência e certifique-se de que a curva de frequência tenha uma forma de sino. Ao clicar em Approach, coloque a ponta do cantilever na superfície do filme fino Ag.
    7. No Assistente de Geração de Imagens, escolha um Tamanho de Imagem de 10,8 μm x 10,8 μm e uma velocidade de varredura de 0,5 s/linha. No controlador Z, use um Setpoint de 50%, um P-Gain de 2.500 e um I-Gain de 2.500. Em Propriedades do modo, use uma amplitude de vibração livre de 300 mV.
    8. Clique em Iniciar para adquirir uma imagem. Salve a imagem clicando com o botão direito do mouse nela, selecione Copiar e cole-a no processador de imagem.
    9. No software AFM, escolha a imagem a ser processada clicando sobre ela. Na guia Análise , execute uma análise de área e rugosidade de linha clicando em Calcular rugosidade de linha e Calcular área, respectivamente.
    10. Retire a ponta do cantilever da superfície do filme fino Ag clicando em Retirar. Afaste o estágio de amostra da ponta monitorando o movimento usando as vistas lateral e superior. Remova a amostra.
  3. Medidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV)54
    1. Lançar 30 μL do coloide de nanopartículas de Ag recebido em gota sobre um wafer de Si e deixá-lo secar completamente ao ar. Fixe o wafer de Si em um stub de amostra usando fita condutora de dupla face.
    2. Ventile a câmara de MEV usando a interface de usuário do instrumento. Abra a câmara de MEV e monte o esboço em um dos orifícios do palco.
    3. Feche a câmara de MEV e bombeie a câmara de MEV usando a interface do usuário do instrumento.
    4. Posicionar a amostra a aproximadamente 10 mm de distância do canhão de feixe de elétrons. Ligue o feixe de elétrons usando a interface do usuário do instrumento.
    5. Imagem da amostra usando um detector Everhart-Thornley com um tamanho de ponto de 6, uma corrente de feixe de 25 pA e uma alta tensão de 5 kV.
    6. Clique duas vezes na área de interesse do canhão de elétrons para alinhar automaticamente o feixe de elétrons. Realize imagens com aumento de 3.500x usando a interface do usuário do instrumento (Figura 3A).
    7. Depois que a imagem estiver completa, desligue o feixe de elétrons e mova a amostra para longe do canhão de feixe de elétrons pelo menos 20 mm.
    8. Ventile a câmara de MEV. Abra a câmara de MEV e remova o esboço de amostra do palco. Feche a câmara de MEV e bombeie-a para baixo usando a interface de usuário do instrumento.

3. Preparação da célula eletroquímica

  1. Obtenha um poço de vidro de 5 cm de comprimento cortando um tubo de vidro com um cortador de tubo de vidro, conforme descrito abaixo.
    1. Enrole as correntes do cortador de tubo de vidro ao redor do tubo. Conecte o último segmento da corrente ao outro lado da ferramenta.
    2. Usando uma mão, segure a ferramenta pela alça. Com a outra mão, segure o tubo de vidro. Gire o tubo de vidro continuamente para que as rodas da corrente comecem a cortar o vidro.
    3. Aperte suavemente a ferramenta aplicando gradualmente mais força nas alças. Quando o som muda de deslizamento para arranhão, é quando a peça de vidro (bem) está prestes a se separar do tubo de vidro.
    4. Alise bem a extremidade quebrada do vidro com uma lixa de 120 grãos (ou mais grossa). Esmalte com lixa de 220 grãos (ou mais fina).
  2. Corte o substrato em modo de abertura com um escriba de diamante, conforme descrito abaixo.
    1. Coloque o substrato em modo de abertura em uma superfície plana. Mova o escriba de diamante para cima e para baixo no meio do substrato em modo de folga enquanto aplica uma leve pressão na superfície do substrato.
    2. Quebre o substrato em dois pedaços manualmente quando um arranhão estiver visível.
  3. Fixar o poço de vidro cortado (a partir do passo 3.1) à superfície do substrato, conforme descrito abaixo.
    1. Distribua resina epóxi de duas partes em uma pequena folha de papel alumínio. Misture o produto usando um palito de mexer ou uma ponta de pipeta.
    2. Aplique bem a mistura na borda inferior do vidro. Aplique o mínimo possível de mistura para cobrir bem a borda do vidro cortado para minimizar a propagação da resina para a parte interna da célula.
    3. Cole bem o vidro na superfície do substrato em modo gap. Aplicar o produto misturado restante na parte externa do poço, onde se encontra com o substrato, para eliminar a chance de vazamento da solução derramada dentro do poço de vidro (ver Figura 4A).
    4. Deixe o epóxi curar sem ser perturbado por 5 min.
  4. Conecte a conexão elétrica ao substrato SERS de modo de folga, conforme descrito abaixo.
    1. Obtenha um fio de cobre de 5 cm de comprimento. Distribua resina epóxi condutora de duas partes em uma pequena folha de folha de alumínio. Misture os componentes do produto usando o fio de cobre.
    2. Fixe o fio na superfície do substrato (fora do poço, mas ligado ao filme fino de Ag condutor; ver Figura 4A). Deixe o epóxi condutor curar sem ser perturbado pelo tempo recomendado.
      NOTA: Recomenda-se deixar a cura epóxi condutora à temperatura ambiente para minimizar o recozimento térmico do substrato do filme Ag.

4. Medições de voltametria cíclica a granel

  1. Adicionar 10 mL de NB 0,5 mM e tampão fosfato 0,1 M (pH = 5) a um copo de 20 mL. Insira um eletrodo de disco Ag polido mecanicamente, um fio de Pt e um eletrodo de Ag/AgCl (3 M KCl) na solução eletrolítica.
  2. Conecte cada eletrodo ao seu respectivo clipe de potenciostato (determinado pelo fabricante do potenciostato). Certifique-se de que os eletrodos não estão em contato uns com os outros.
  3. Execute voltametria cíclica (CV) de 0 a -0,6 V com uma taxa de varredura de 50 mV/s.

5. Medidas eletroquímicas SERS de nanopartículas únicas e espectroscopia

  1. Coloque a célula eletroquímica preparada usando o substrato SERS de modo gap no palco de um microscópio óptico invertido.
  2. Tape as bordas do substrato no palco do microscópio para que ele não se mova durante as medições espectroeletroquímicas devido à tensão dos fios que conectam a célula ao potenciostato (ver Figura 4B).
  3. Coloque o eletrodo de referência Ag/AgCl (3 M KCl) no suporte construído em casa e fixe sua posição apertando o parafuso no suporte do suporte do eletrodo.
  4. Encaixe o eletrodo de referência no clipe do jacaré do eletrodo de referência do potenciostático (cor branca). Encaixe o contra-eletrodo de fio Pt no clipe do conta-eléctrodo do potenciostático (cor vermelha). Clipe o fio de preso ao filme Ag ao clipe de jacaré do eletrodo de trabalho do potenciostático (cor verde).
  5. Insira o fio Pt junto com o clipe do jacaré no suporte do eletrodo e aperte o parafuso para fixar sua posição.
  6. Coloque o suporte de eletrodos sobre a célula eletroquímica para inserir os eletrodos na célula. Cuidado para não deixar os eletrodos tocarem no filme Ag; Isso não só formará um curto-circuito, mas também danificará o filme.
  7. Ligue o espectrômetro e a câmera EMCCD e inicie o software "LightField".
  8. Ligue o laser de 642 nm e ajuste o laser para uma potência de 500 μW.
    CUIDADO: A exposição à luz laser pode causar danos permanentes aos olhos e à pele. Consulte e siga as diretrizes de segurança do órgão regulador oficial relevante em seu país/região.
  9. Adicione uma gota de óleo de imersão sobre o objetivo. Mova o botão de foco para elevar cuidadosamente a objetiva até que o óleo entre em contato com o fundo do substrato.
    NOTA: Uma vez que a célula é gravada para baixo, forçar a objetiva contra o substrato pode quebrar a célula e/ou danificar a objetiva.
  10. Focalize o laser na superfície do substrato SERS de modo gap. Escaneie o substrato SERS em modo gap (coberto pelo poço de vidro) para procurar um padrão de emissão NB SERS isolado em forma de rosquinha movendo o estágio do microscópio (ver Figura 5A).
    NOTA: Quanto menor a concentração do RN, mais difícil se torna encontrar padrões de emissões em forma de rosquinha, mas maior a probabilidade de o eventual padrão de emissão em forma de rosquinha ser isolado. Os anéis de café são um bom ponto de partida e, em seguida, pode-se mover para dentro em relação à área de incubação de nanopartículas NB e Ag no substrato SERS em modo gap. As câmeras (veja a próxima etapa) são úteis nesse processo, pois são mais sensíveis à luz do que o olho humano ao escanear o substrato SERS em modo gap.
  11. Conecte um telefone ao adaptador de telefone do microscópio. Para alinhar a câmera do telefone com a lente do adaptador, ligue o aplicativo da câmera no telefone e altere a posição do dispositivo para ver através da lente.
  12. Remova uma das oculares do microscópio e insira o adaptador em seu lugar. No aplicativo da câmera, altere o modo para vídeo e aumente o zoom o máximo possível. O padrão de emissão em forma de rosquinha pode ser visto claramente.
  13. Uma vez que o padrão de emissão em forma de rosquinha esteja claramente localizado, mova a alavanca do desviador de luz do microscópio para direcionar a luz emitida para o espectrômetro.
  14. Na guia Experiência do LightField, clique em Configurações de Aquisição Comuns e ajuste o Tempo de Exposição para 0,1 s e os Quadros para Salvar para 50. Em Exportar Dados, selecione Exportar Dados Adquiridos e altere o Tipo de Arquivo para CSV (.csv).
  15. Em Regiões de Interesse, selecione o botão de opção Regiões de Interesse Personalizadas . Clique em Editar ROIs e, na nova janela, crie um ROI de 25 pixels x 25 pixels em torno da emissão em forma de rosquinha alterando os valores X, Y, W e H.
  16. Em Espectrômetro, selecione a grade de chama de 600 g/mm, 750 nm. Altere o comprimento de onda central para 642 nm. Clique em Adquirir para iniciar as medições.
  17. Após a conclusão da aquisição, vá para a guia Dados . Abra o último experimento realizado e clique em Processos e, em seguida, em Combinação de quadros.
  18. No espectro combinado, anote o comprimento de onda do laser no qual a maior intensidade é observada.
  19. Volte para Experimento e, em Espectrômetro, clique em nm. Na janela pop-up, altere o modo de medição para números de onda relativos e insira o comprimento de onda do laser medido na caixa. Altere a posição da grade para 1.000/cm para detectar o espalhamento Raman deslocado por Stokes de cerca de 400/cm para 1.600/cm.
  20. Coletar e somar pelo menos 50 quadros de espectros NB SERS usando um tempo de exposição de 0,1 s (ver Figura 5C). Procure um pico forte em 592/cm para confirmar que a emissão é de NB (ver Figura 5C)52. Pegue um espectro SERS da região adjacente ao padrão de emissão em forma de rosquinha (uma região sem emissão) para compensar o sinal de fundo.
  21. Mantendo a luz laser focada no padrão de emissão em forma de rosquinha, adicione 3 mL da solução tampão fosfato 0,1 M (pH = 5) na célula eletroquímica usando uma pipeta ajustável de 5 mL.
    NOTA: Uma vez que a solução eletrolítica é adicionada, o padrão de emissão em forma de rosquinha pode desaparecer, e um padrão de emissão sólido pode aparecer, pois os modos dipolares da nanopartícula única fora do eixo óptico irradiam espectros SERS das moléculas de eletrólito e solvente.
  22. Refoque, se necessário, e certifique-se de que a luz laser ainda esteja focada no padrão de emissão.
  23. No software do potenciostato, prepare um experimento de voltamograma cíclico com pelo menos três ciclos de 0 a −0,6 V versus Ag/AgCl (3 M KCl) e uma taxa de varredura de 50 mV/s. Para sincronizar a coleta de dados espectrais e eletroquímicos, configure o potenciostato a ser acionado pela aquisição espectral do espectrômetro.
  24. Execute os experimentos CV e SERS simultâneos. Os espectros NB SERS devem ser modulados pelo potencial aplicado ao substrato SERS em modo gap (ver Figura 6B).
  25. Mova a alavanca do desviador de luz para que a luz seja direcionada para a câmera do telefone. Comece a gravar um vídeo e execute o experimento CV conforme descrito. A intensidade da imagem SERS deve ser modulada de acordo com o potencial aplicado ao substrato SERS em modo gap (veja as inserções na Figura 6A).

6. Análise por imagem

  1. Processe as imagens coletadas para melhorar a nitidez e o contraste, conforme descrito abaixo.
    NOTA: O processamento de imagens foi realizado com a biblioteca OpenCV em Python e o script está disponível no GitHub (github.com/jvhemmer/jove_specsers).
    1. Recorte a imagem para remover a maior parte do espaço em branco e centralize-a em torno do padrão de emissão.
    2. Exclua os canais verde e azul do quadro. Aumente a nitidez subtraindo uma máscara desfocada gaussiana do quadro.
    3. Aumente o contraste por expansão de faixa dinâmica com um operador de aumento de potência.
  2. Adicione barras de escala às imagens usando o ImageJ, conforme descrito abaixo.
    1. Usando o adaptador da câmera do telefone, crie uma imagem de um objeto com dimensões conhecidas, como uma lâmina de calibração de microscópio.
    2. Usando o ImageJ, carregue a imagem coletada. Desenhe um segmento em uma área do objeto com imagens com dimensões conhecidas.
    3. Defina a escala (ou seja, pixels por unidade de distância) com base no comprimento do segmento desenhado usando a função Definir escala . Adicione a escala usando a ferramenta Escala .

7. Análise do tamanho das nanopartículas

  1. Carregue a imagem SEM no ImageJ. Desenhe um segmento na barra de escala fornecida pelo instrumento e defina-o usando a função Definir escala .
  2. Vá para Imagem > Digite > 16 bits. Vá para Imagem > Ajustar > limite automático. No menu suspenso, selecione Padrão.
  3. Usando a ferramenta Retângulo , selecione e exclua os recursos que não são nanopartículas únicas.
  4. Use a ferramenta Analisar partículas . Calcule o diâmetro das partículas com as áreas obtidas assumindo uma forma circular.

8. Análise de dados espectroeletroquímicos

  1. Execute a correção de fundo nos dados espectrais coletados. Realizar processamento e plotagem de dados no MATLAB; os scripts estão disponíveis no mesmo repositório do GitHub, conforme mencionado anteriormente.
  2. Média dos dados espectrais de três experimentos de fundo diferentes (dados espectrais coletados juntamente com o padrão de emissão SERS). Subtraia o espectro de fundo médio do espectro da amostra.
  3. Crie uma matriz de tempo de 0 até o tempo total do experimento (voltametria cíclica), na qual o intervalo é a soma do tempo de exposição, do tempo de leitura do EMCCD e dos tempos de abertura e fechamento do obturador.
  4. Converta as medidas de comprimento de onda para deslocamento Raman usando o comprimento de onda laser.
  5. Gere um gráfico em cascata usando a função de malha do MATLAB, onde X é o deslocamento Raman, Y é o tempo e Z é a intensidade.

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Representative Results

A Figura 2A mostra substratos de filmes finos de Ag preparados usando um sistema de deposição de metais por feixe de elétrons. O substrato "bom" mostrado na Figura 2A tem uma cobertura homogênea de Ag metálico sobre a lamínula de vidro, enquanto o substrato "ruim" tem uma cobertura não uniforme de Ag. O espectro ultravioleta-visível do filme fino de Ag "bom" é mostrado na Figura 2B, o que demonstra que o filme é parcialmente transparente para a porção visível do espectro eletromagnético. O substrato de filme fino Ag "bom" tem uma transparência óptica de 34% para a luz laser de 642 nm que é usada para os experimentos espectroeletroquímicos no protocolo atual. A Figura 2C mostra uma imagem representativa do AFM de uma área de 10,8 μm x 10,8 μm do substrato "bom". O valor da rugosidade quadrática média da raiz da área representativa é de 0,7 nm, o que indica que o filme fino de Ag é atomicamente liso. A variação na altura do substrato do filme fino Ag é representada pelo perfil de linhas mostrado na Figura 2D, demonstrando ainda mais a uniformidade e a suavidade do filme.

A Figura 3A mostra uma imagem representativa de MEV de nanopartículas de Ag lançadas e secas ao ar em um wafer de Si. A partir da análise de 243 nanopartículas, o diâmetro médio das nanopartículas de Ag utilizadas neste protocolo foi de 79,2 nm ± 8,4 nm. Deve-se notar que diferentes tamanhos de nanopartículas de Au ou Ag também podem ser usados55. Adicionalmente, este protocolo utiliza nanopartículas altamente monodispersas, mas não há necessidade de dispersão, uma vez que este protocolo permite a medição de nanopartículas únicas. Para a construção de um substrato SERS em modo gap, neste trabalho, as nanopartículas de Ag foram depositadas sobre a superfície de um substrato de filme fino de Ag previamente incubado com NB (Figura 3B).

Um substrato SERS em modo gap foi usado como eletrodo de trabalho para construir uma célula eletroquímica, como mostrado na Figura 4A. A célula eletroquímica foi imobilizada em um palco de microscópio e conectada a um potenciostato, como mostra a Figura 4B. Com a célula eletroquímica montada em um microscópio óptico invertido, um laser de 642 nm foi focalizado no eletrodo de trabalho do substrato SERS em modo gap, em uma geometria de epi-iluminação. Nanopartículas individuais de Ag no filme fino de Ag no ar podem ser identificadas de forma inequívoca por um padrão de emissão em forma de rosquinha, como mostrado na Figura 5A. Esses padrões de emissão em forma de rosquinha podem ser usados de forma confiável como uma assinatura para identificar nanopartículas individuais de Ag49. Se mais de uma única nanopartícula (dímero, trímero ou multímero) estiver presente no volume de iluminação, observa-se um padrão de emissão sólida, como mostrado na Figura 5B. Após a introdução da solução eletrolítica, o padrão de emissão em forma de rosquinha normalmente é convertido em um padrão de emissão sólida. A razão para isso é que os modos de plásmons dipolares dentro da nanopartícula única (não alinhada com o eixo óptico) irradiam emissão das moléculas de solvente e eletrólitos em todas as direções. Portanto, o padrão de emissão é uma superposição da emissão de alto ângulo de NB SERS a partir do gap nanopartícula-substrato e emissão de SERS de baixo ângulo das moléculas de eletrólito e solvente. A remoção da solução eletrolítica recupera os padrões de emissão em forma de rosquinha. Neste protocolo, após a identificação de uma única nanopartícula por imagem SERS, a espectroscopia SERS é usada para identificar a molécula de sonda redox. O espectro SERS na Figura 5C corresponde ao padrão de emissão em forma de rosquinha mostrado na Figura 5A. Os modos vibracionais representam uma impressão digital para as moléculas NB.

A Figura 6A mostra voltamogramas cíclicos representativos do NB em tampão fosfato (pH = 5) obtidos usando um eletrodo de trabalho de disco Ag e um contra-eletrodo de fio Pt. Um voltamograma cíclico é obtido antes de medições espectroeletroquímicas de nanopartículas individuais para entender o comportamento redox das moléculas da sonda – NB neste caso. Neste trabalho, à medida que o potencial aplicado foi varrido de 0 a −0,6 V, um pico catódico foi observado em −0,27 V versus Ag/AgCl (3 M KCl). À medida que o potencial era varrido de volta para 0 V, um pico anódico foi observado em −0,21 V. A mesma faixa de potencial aplicada foi utilizada para as medidas espectroeletroquímicas, como mostra a Figura 6B. Após a identificação de uma única nanopartícula de Ag exibindo um padrão de emissão em forma de rosquinha, a solução eletrolítica foi pipetada para dentro da célula eletroquímica. Sob iluminação a laser, os espectros SERS foram então coletados continuamente à medida que o potencial aplicado era varrido entre 0 e −0,6 V a uma taxa de varredura de 50 mV/s (Figura 6B). As moléculas de NB dentro e ao redor do intervalo entre a nanopartícula de Ag e o filme de Ag foram reduzidas eletroquimicamente (off state), e a intensidade de SERS diminuiu, como mostrado no gráfico em cascata dos espectros SERS (também um inset na Figura 6A). À medida que o potencial aplicado foi varrido de −0,6 para 0 V, a intensidade de SERS aumentou, à medida que as moléculas de NB foram eletroquimicamente oxidadas (on state). A modulação em sinais SERS representa um método para determinar os potenciais de redução e oxidação do NB sobre uma única nanopartícula. Outras técnicas eletroquímicas podem ser substituídas pela voltametria para caracterizar as reações redox. A Figura 7A mostra a resposta SERS do RN quando o potencial do eletrodo de trabalho foi escalonado para −0,4 V (isto é, cronoamperometria). Quando o potencial do eletrodo foi escalonado para −0,4 V, o sinal SERS decaiu devido à redução do RN. Esta técnica espectroeletroquímica permite investigar o comportamento transiente de reações redox em nível de nanopartícula única. A Figura 7B demonstra como a cinética de redução foi alterada pela magnitude do viés elétrico aplicado, evidenciado pelo decaimento da área sob o pico de 592/cm. Curiosamente, as variações acentuadas na área normalizada demonstram como os eventos estocásticos desempenham um papel maior nessa escala. Como demonstrado com voltametria convencional e cronoamperometria, o protocolo descrito neste artigo permite que os pesquisadores rastreiem os modos vibracionais das moléculas à medida que elas são eletroquimicamente reduzidas ou oxidadas em uma única nanopartícula. Além disso, análises vibracionais de moléculas na superfície de nanopartículas individuais permitem a diferenciação entre etapas químicas e eletroquímicas, o que é útil no estudo de mecanismos de reação.

Figure 1
Figura 1: Substrato SERS em modo gap. Esquema de um substrato em modo gap preparado pela colocação de nanopartículas metálicas individuais sobre um espelho metálico. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2: Caracterização do substrato de filme fino Ag. (A) Fotografias digitais de um bom e um mau substrato de filme fino Ag preparado por um sistema de evaporação de metal por feixe de elétrons. (B) Um espectro de transmitância ultravioleta-visível de um bom substrato. (C) Imagem AFM de uma área representativa de 10,8 μm x 10,8 μm de um bom substrato. (D) Um perfil de linha da imagem AFM indicado pela linha tracejada preta mostrada em (C). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3: Caracterização das nanopartículas de Ag. (A) Imagem de MEV de um coloide aquoso de nanopartículas de Ag fundido e seco ao ar em wafer de Si. O diâmetro médio das nanopartículas é de 79,2 nm, com desvio padrão de 8,4 nm. (B) Diagrama esquemático do substrato SERS em modo gap. As estrelas azuis representam moléculas de NB. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 4
Figura 4: Preparação da célula espectroeletroquímica. (A) Uma célula espectroeletroquímica representativa preparada usando um substrato SERS de modo gap como eletrodo de trabalho. (B) Uma célula espectroeletroquímica imobilizada em um estágio de microscópio óptico invertido para experimentos de espectroscopia eletroquímica e microscopia de nanopartículas únicas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 5
Figura 5: Identificação de uma única nanopartícula de Ag no substrato do filme fino de Ag. (A) Um padrão de emissão NB SERS em forma de rosquinha, indicando que o sinal se origina de uma nanopartícula de Ag individual. (B) Um padrão sólido de emissão NB SERS, indicando que o sinal se origina de mais de uma única nanopartícula. (C) O espectro SERS da emissão em forma de rosquinha mostrado em (A), mostrando o pico característico a 592/cm do modo vibracional de deformação do anel da NB52. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 6
Figura 6: Eletroquímica e espectroeletroquímica do NB. (A) Voltamogramas cíclicos de 0,5 mM NB em tampão fosfato 0,1 M (pH = 5) usando um eletrodo de trabalho de disco Ag. As inserções mostram imagens eletroquímicas SERS de NB em uma nanopartícula de Ag individual no substrato SERS em modo gap nos potenciais de oxidação e redução (imagem superior) do NB. As barras de escala representam 300 nm. (B) Modulação eletroquímica do espectro NB SERS por voltametria cíclica em uma única nanopartícula de Ag sobre o substrato SERS de modo gap. Um fio de Pt e um eletrodo Ag/AgCl (KCl 3 M) foram usados como contador e eletrodos de referência, respectivamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 7
Figura 7: Espectroeletroquímica de etapa de potencial do NB . (A) Modulação eletroquímica do espectro NB SERS por um passo de potencial de 0 a −0,4 V (vs. Ag/AgCl) aplicado a t = 0 (linha tracejada). A intensidade do pico a 592/cm diminui com o tempo devido à redução das moléculas de NB próximas à nanopartícula Ag. (B) Perfil transitório da área normalizada sob o pico de 592/cm em função do potencial aplicado: −0,2 V (curva azul), −0,4 V (curva verde) e −0,6 V (curva vermelha). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

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Discussion

Depositar filmes metálicos finos de e Ag em lamínulas limpas é vital para garantir que o filme final tenha uma rugosidade não superior a duas a quatro camadas atômicas (ou uma rugosidade quadrada média da raiz menor ou igual a cerca de 0,7 nm). Poeira, arranhões e detritos presentes na tampa antes da deposição de metal são problemas comuns que impedem a fabricação da película lisa necessária para produzir padrões de emissão em forma de rosquinha. Assim, recomenda-se sonicar as lamínulas em diferentes solventes antes da deposição do metal e, se possível, realizar esse processo em uma sala limpa. Além disso, deve-se prestar muita atenção ao procedimento de deposição. Pode ser necessário limpar todas as superfícies dentro da câmara de vácuo (incluindo a gaveta do suporte de cadinho) e os cadinhos, uma vez que essas partes tendem a acumular poeira e detritos.

As altas taxas de deposição usadas durante o processo de deposição de metais permitem que o filme depositado seja atomicamente liso, mas também pode ser mais difícil de controlar. A leitura incorreta dos sensores de espessura do filme pode levar a filmes não homogêneos, excessivamente espessos ou excessivamente finos. Se as películas metálicas forem muito finas, ilhas de material podem ser depositadas em vez de uma superfície contínua. Filmes muito espessos resultarão em substratos opacos, o que impedirá que a luz de excitação excite eficientemente as moléculas de NB e impedirá a coleta de luz de emissão; isso, por sua vez, diminuirá a sensibilidade geral do método e produzirá imagens SERS de baixa qualidade e espectros com baixas relações sinal-ruído. A deposição de antes do Ag é crucial para a adesão deste último metal, mas a deposição do excesso de reduzirá a transparência óptica do substrato, enquanto uma quantidade insuficiente de levará à delaminação do Ag das lamínulas de vidro. Além disso, se as dimensões da placa de amostra forem maiores do que as do obturador, o metal evaporado pode se depositar nas lamínulas enquanto o obturador estiver fechado, resultando em não homogeneidade do substrato, como mostrado na Figura 2A.

As concentrações e os tempos de incubação das soluções NB e das suspensões de nanopartículas de Ag desempenham um papel fundamental na produção de um substrato SERS em modo gap de boa qualidade. O uso de soluções de NB com concentrações superiores às recomendadas no protocolo ou o uso de tempos de incubação mais longos podem levar a altos sinais de fundo e, assim, representar desafios para a localização de nanopartículas individuais de Ag. Por outro lado, uma baixa concentração da solução de NB e um curto tempo de incubação levarão a uma baixa cobertura das moléculas de NB no filme fino de Ag, o que tornará a identificação de nanopartículas únicas de Ag um processo demorado. Da mesma forma, o uso de uma suspensão de nanopartículas de Ag com concentração superior à recomendada no protocolo ou o uso de tempos de incubação mais longos levará à aglomeração das nanopartículas de Ag no filme fino de Ag; essa aglomeração levará, assim, a substratos SERS que produzem uma alta porcentagem de padrões de emissão de sólidos e uma diminuição no número de sítios de substrato que podem ser identificados como nanopartículas únicas. Em contraste, o uso de uma suspensão de nanopartículas de Ag de menor concentração ou um menor tempo de incubação levará a uma baixa cobertura de nanopartículas de Ag. Neste caso, uma fração maior dos padrões de emissão de SERS se originará de nanopartículas Ag únicas, mas o rendimento do experimento será reduzido.

Para a implementação bem-sucedida da técnica de espectroscopia e imagem eletroquímica SERS de nanopartículas únicas descrita neste artigo, atenção especial deve ser dada à configuração experimental espectroeletroquímica. Primeiro, a identificação de nanopartículas únicas de Ag no substrato SERS em modo gap usando padrões de emissão em forma de rosquinha é fundamental para o uso bem-sucedido do método descrito. Aumentos superiores a 100x da imagem óptica e uma objetiva de microscópio com alta abertura numérica (por exemplo, 1,45) são tipicamente necessários para observar os padrões de emissão em forma de rosquinha. A alta abertura numérica é particularmente importante para coletar emissões de alto ângulo. Em segundo lugar, é importante sincronizar a coleta dos espectros SERS com o programa eletroquímico. Neste protocolo, um pulso lógico transistor-transistor é enviado do detector do espectrômetro para o potenciostato para disparar a coleta simultânea dos espectros SERS e dados eletroquímicos. Além disso, o tempo de leitura do detector deve ser considerado para correlacionar com precisão os potenciais aplicados com os espectros SERS em voltametria.

A interpretação de modos vibracionais é um componente importante da espectroscopia SERS. O Ag é propenso à formação de óxidos, o que pode afetar o processo eletroquímico em estudo56. Nenhuma camada de óxido foi detectada pelo SERS neste protocolo, mas a exposição prolongada ao ar ou potenciais oxidantes causam a formação de óxidos no espelho de Ag e/ou nanopartículas. As camadas de óxido podem alterar a adsorção de moléculas redox-ativas, induzindo mudanças nos modos vibracionais. No protocolo atual, não observamos mudanças nos modos vibracionais entre as moléculas de NB adsorvidas no Si, no filme de Ag ou nas nanopartículas de Ag. Observamos também que a excitação de ressonâncias plasmônicas, como as do substrato em modo gap, resulta na geração de elétrons quentes fora do equilíbrio e buracos quentes que podem participar de reações redox57,58,59,60. Para minimizar a interferência de portadores de carga quente induzidos pela luz, as fluências de baixa luminosidade são encorajadas.

A técnica aqui descrita pode abordar as limitações de outras técnicas de nanopartículas únicas, como a eletroquímica baseada em colisão61,62,63, a microscopia eletroquímica de varredura 64,65,66 e a microscopia celular eletroquímica de varredura67,68,69. É possível medir a resposta eletroquímica de nanopartículas isoladas utilizando estas técnicas eletroquímicas; no entanto, não é possível obter diretamente a identidade e informações estruturais sobre os reagentes, intermediários e produtos. A técnica descrita neste protocolo permite rastrear reações eletroquímicas em nanopartículas individuais e obter informações químicas através de espectroscopia vibracional. No entanto, este método eletroquímico SERS em modo de lacuna produz os melhores resultados quando os substratos SERS são preparados usando os metais mais ativos do SERS sob excitação por luz visível: Ag e Au. Isso pode limitar a escolha dos metais que podem ser empregados na técnica. Além disso, enquanto o SERS em modo gap fornece informações químicas sobre processos eletroquímicos que ocorrem em nanopartículas únicas, ele só produz informações eletroquímicas médias de conjunto, pois a resposta de corrente é medida em todo o substrato. No entanto, a técnica demonstrada neste trabalho é uma ferramenta poderosa que pode ser usada para obter conhecimentos mecanicistas fundamentais em diversas áreas da eletroquímica, incluindo nos campos de reações eletrocatalíticas, que são importantes para o armazenamento de energia 70,71, síntese de matérias-primas químicas 72,73 e sensores 74,75.

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Disclosures

Os autores declaram não ter interesses financeiros concorrentes.

Acknowledgments

Este trabalho foi apoiado por fundos de start-up da Universidade de Louisville e financiamento de Oak Ridge Associated Universities através de um Ralph E. Powe Junior Faculty Enhancement Award. Os autores agradecem ao Dr. Ki-Hyun Cho pela criação da imagem na Figura 1. A deposição de metais e a MEV foram realizadas no Micro/Nano Technology Center da Universidade de Louisville.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Acetone, microelectronic grade J. T. Baker 9005-05
Adjustable pipette, Eppendorf Reference 2 5000 mL Eppendorf 4924000100
Analytical Balance, AB54-S/FACT Metter Toledo N.A.
Atomic Force Microscope, Easy scan 2 Nanosurf N.A.
AXXIS Electron Beam Thin Film Deposition System Kurt J. Lesker N.A.
Cary 60 UV-Vis Spectrophotometer Agilent N.A.
Conductive epoxy, two part Electron Microscopy Sciences 12642-14
Copper pellets, 99.99% pure Kurt J. Lesker EVMCU40EXE
Copper wire, bare, 18 AWG VWR 66248-040
Crucible, Graphite E-Beam Kurt J. Lesker EVCEB-23
Diamond Scriber Ted Pella 54484
EMCCD Camera, ProEM HS: 1024BX3 Teledyne Princeton Instruments N.A.
Epoxy, Clear Gorilla Glue N.A.
Glass Tube Cutter Wheeler-Rex 69012
Glass Tube, Borossilicate (OD 0.75", ID 0.62", L 12") McMaster-Carr 8729K45
Immersion oil, Type-F Olympus IMMOIL-F30CC
Inverted Microscope, IX73 Olympus N.A.
Laser, Excelsior One 642 nm Free space Spectra-Physics N.A.
LightField Teledyne Princeton Instruments N.A.
MATLAB 2022b MathWorks N.A.
Micro cover glass (coverslips), 24×60 mm No. 1 VWR 48404-455
Microscope Smartphone Camera Adapter qhma QHMC017A-S01
Nile Blue A, pure Acros Organics 415690100
Nitrogen, Ultra Pure, Compressed Specialty Gases N.A.
Objective, UPLanXApo 100× Oil Immersion Olympus 14-910
Polyimide Film, Kapton 3M 16089-4
Potassium Phosphate Monobasic VWR P285
Potentiostat, 660E  CH Instruments N.A.
Pt wire Alfa Aesar 10956-BS
Scanning Electron Microscope, Apreo C SEM Thermo Fischer Scientific N.A.
Si wafer Ted Pella 16006
Silver nanoparticles (nanospheres), NanoXact 0.02 mg/mL in 2 mM citrate nanoComposix AGCN60
Silver pellets, 99.99% pure Kurt J. Lesker EVMAG40EXE-A
Slide Rack, Wash-N-Dry Diversified Biotech WSDR-2000
Smartphone, iPhone 13 mini Apple N.A.
Sodium Phosphate Dibasic Heptahydrate VWR 0348
Spectrometer, IsoPlane SCT320 Teledyne Princeton Instruments N.A.
Tissue Wipers, Light-duty  VWR 82003-820
Tweezers, KS-04 Kaisi Hardware N.A.
Utrasonic Generator, sweepSONIK Blackstone-NEY Ultrasonics 809379
Water Ultrapurifier, Sartorius Arium mini Sartorius N.A.

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Química Edição 195
Rastreando Eletroquímica em Nanopartículas Únicas com Espectroscopia e Microscopia de Espalhamento Raman Intensificado por Superfície
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Hemmer, J. V., Joshi, P. B., Wilson, … More

Hemmer, J. V., Joshi, P. B., Wilson, A. J. Tracking Electrochemistry on Single Nanoparticles with Surface-Enhanced Raman Scattering Spectroscopy and Microscopy. J. Vis. Exp. (195), e65486, doi:10.3791/65486 (2023).

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