دراسة العمليات الديناميكية للأجسام نانو الحجم في السائل باستخدام المسح الضوئي نقل المجهر

الهدف العام من الفحص المجهري الإلكتروني لنقل الطور السائل هو مراقبة هياكل وظواهر المواد النانوية في العينات البيولوجية المضمنة بالكامل في طبقة سائلة يصل سمكها إلى عدة ميكرومترات. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال علوم المواد مثل سلوك المواد النانوية في السائل ودراسة العينات البيولوجية في البيئة السائلة الطبيعية. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها توفر معلومات مورفولوجية نانوية حول العينات في السائل.

بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة لأن تحميل حامل العينة والحصول على الصورة ليسا بسيطين كما تم إجراؤه لأول مرة باستخدام المجهر الإلكتروني. لبدء الإجراء ، في غطاء التدفق الصفحي النظيف ، قم بتنظيف شريحة زجاجية مجهرية خفيفة بأنسجة خالية من الألياف والإيثانول النقي. ضع الشريحة على منديل غرف الأبحاث في طبق بتري بغطاء.

لمعالجة رقائق SiN الدقيقة ، باستخدام ملاقط مطلية بالكربون ، أمسك الرقاقة بقوة ولكن بعناية على الجوانب الطويلة ، مع الحفاظ على غشاء SiN متجها لأعلى في جميع الأوقات. باستخدام هذه التقنية ، ضع خمس رقائق دقيقة بدون فاصل وخمس رقائق دقيقة بفاصل 200 نانومتر على الشريحة الزجاجية. أغلق طبق بتري واجلب الرقائق الدقيقة إلى غطاء الدخان.

ضع الرقائق الدقيقة في دورق من الأسيتون من الدرجة HPLC مع وضع جانب الغشاء لأعلى. قم بتدوير الدورق برفق لمدة دقيقتين لإزالة الطبقة الواقية ، مع الحرص على عدم قلب الرقائق الدقيقة. ثم انقل الرقائق الدقيقة بسرعة إلى دورق من الإيثانول النقي.

غطي الدورق بورق الألمنيوم. قم بتدوير الدورق برفق لمدة دقيقتين لإنهاء إزالة الطلاء وإحضاره في طبق بتري مغلق إلى غطاء التدفق الرقائقي. ضع الرقائق الدقيقة على منديل جديد في غرفة الأبحاث ، مع الحرص على عدم قلب الرقائق الدقيقة عند إطلاقها من الملقط.

اترك الرقائق الدقيقة تجف لبضع دقائق. ثم ضع الرقائق الدقيقة على الشريحة الزجاجية في طبق بتري. أغلق طبق بتري وأحضر الرقائق الدقيقة إلى منظف البلازما.

ضع الشريحة الزجاجية والرقائق الدقيقة في منظف البلازما وقم بتشغيل برنامج تنظيف مدته خمس دقائق لإزالة الهيدروكربونات من غشاء SiN. باستخدام مجهر ضوئي ، افحص الرقائق الدقيقة بحثا عن الأغشية الممزقة أو جزيئات الأوساخ. تخلص من الرقائق الدقيقة التالفة أو المتسخة.

في غطاء التدفق الرقائقي ، قم بتثبيت الرقائق الدقيقة في صندوق نقل نظيف بسطح داخلي لزج. ضع قطرة ميكرولتر واحدة من محلول جسيمات الذهب النانوية المائية المستقرة بثلاثة سترات مولار على غشاء SiN لكل رقاقة بدون فاصل ، واترك المحلول يجف. ثم ضع ميكرولتر واحد من الماء منزوع الأيونات على الغشاء لغسل الملح والمواد الخافضة للتوتر السطحي.

بعد 30 ثانية ، استخدم ورق الترشيح لإزالة الماء بعناية والسماح للرقائق الدقيقة بالجفاف. ضع طرف حامل TEM لتدفق السائل تحت مجهر ضوئي مجهر. قم بإزالة غطاء التيتانيوم من طرف الحامل وضعه على ورقة من ورق الألمنيوم.

قم بإعداد مضخة حقنة ميكروفلوئيد مع حقنة زجاجية سعة مليلتر واحد تحتوي على 0.5 مل من الماء من الدرجة HPLC. قم بتوصيل المحقنة بنظام التدفق وابدأ تشغيل المضخة. عندما يتم شطف المياه من خلال النظام ، تحقق من الخطوط بحثا عن التسريبات أو انقباضات التدفق.

عند اكتمال الضخ، قم بإزالة الشطف من حجرة الخلية السائلة وجفف طرف الحامل بورق الترشيح. افحص طرف الحامل بالمجهر الضوئي. جفف الطرف بمنديل غرف الأبحاث وقم بإزالة الغبار أو الألياف باستخدام ملاقط نظيفة مطلية ب PTFE.

افحص غطاء طرف الحامل والحلقة O والبراغي وقم بإزالة الغبار أو الألياف باستخدام ملاقط مطلية ب PTFE. ضع الحلقة O في مجموعات الحاملات. ضع المسمار الأول وقم بتدويره عدة مرات حتى يبقى.

باستخدام ملاقط منحنية نظيفة ، ضع عينة الرقاقة في جيب طرف الحامل بحيث يكون غشاء SiN متجها لأعلى. استخدم المجهر الضوئي مجهر للتحقق من تثبيت الرقاقة بشكل صحيح. ضع قطرة 0.3 ميكرولتر من الماء النقي المصفى على عينة الرقاقة.

تثبيت الرقاقة في مكانها باستخدام الملقط. بعد ذلك ، التقط رقاقة فاصلة مع ملاقط منحنية مقلوبة رأسا على عقب. قم بتدوير الملقط بعناية بحيث يكون غشاء الرقاقة متجها لأسفل.

ضع رقاقة الفاصل على عينة الرقاقة. ضع مادة عاكسة للضوء أسفل طرف الحامل وتحقق من محاذاة الرقاقة الدقيقة تحت المجهر الضوئي المجهري. استخدم الملقط لضبط الرقائق الدقيقة بعناية إذا كانت نوافذ SiN غير محاذاة.

ثم التقط غطاء غرفة العينة بالملاقط. اقلب الغطاء رأسا على عقب ، ودون لمس الرقائق الدقيقة ، ضع الجانب الخلفي من الغطاء على طرف الحامل. ضع المسمار المتبقي باستخدام الملقط وشد كلا المسمارين بطريقة متكررة.

شد بعناية حتى تواجه المقاومة. يمكن أن تنكسر النوافذ بسهولة إذا كان الشد قويا جدا. ابدأ تدفق سائل بسعة أربعة ميكرولتر في الدقيقة عبر النظام وتحقق من وجود تسرب في طرف الحامل.

بعد ذلك ، أحضر الحامل إلى محطة ضخ التفريغ وقم بإجراء فحص التسرب. تأكد من أن الضغط يصل إلى 10 على الأقل إلى سالب الخامس ملي بار في غضون خمس دقائق. ضع الحامل في العلبة.

وإحضار الحامل إلى المجهر الإلكتروني. قم بإعداد المجهر في وضع STEM. قم بقياس الكثافة الحالية لشعاع الإلكترون بطبقة كربونية رقيقة مطلية بجسيمات نانوية ذهبية كعينة مرجعية بدون ماء.

ابدأ تدفق المياه النقية بمعدل لا يزيد عن ميكرولتر في الدقيقة. أدخل حامل TEM لتدفق السائل في قفل الحمل الفراغي وابدأ في الإخلاء. تأكد من انخفاض الضغط بشكل طبيعي.

ثم أدخل حامل TEM بالكامل في المجهر. بمجرد أن يصبح الضغط منخفضا بدرجة كافية ، افتح صمام الشعاع وأدخل كاشف ADF. اضبط المجهر على وضع الاستحواذ المستمر وقم بترجمة مرحلة العينة في الاتجاهين X و Y للعثور على نافذة SiN.

اضبط التباين والسطوع بحيث تكون حواف النافذة مرئية بوضوح. قم بترجمة المرحلة في الاتجاهين X و Y بحيث تكون زاوية النافذة في وسط مجال الرؤية. ثم أعد ضبط عدسة الموضوع.

اضبط الوضع الرأسي لمرحلة العينة للتركيز الخشن على الزاوية. قم بإمالة المسرح بمقدار خمس درجات ذهابا وإيابا للتحقق من أن العينة في ارتفاع eucenter. قم بتوسيط زاوية النافذة في مجال الرؤية ثم قم بتخزين موضع المرحلة في البرنامج.

قم بترجمة المرحلة في اتجاهين X و Y حتى تظهر الجسيمات النانوية الذهبية. ثم ركز العدسة الموضوعية. لاحظ الكثافة الحالية واحسب سمك الخلية السائلة.

قم بترجمة المرحلة في الاتجاهين X و Y لتحديد موقع منطقة بها ما لا يقل عن 20 جسيما نانويا من الذهب. قم بتعيين المعلمات والحصول على صورة. الجسيمات النانوية الذهبية التي يتم تجميدها على غشاء نيتريد السيليكون وتصويرها باستخدام الطور السائل STEM.

في الماء النقي ، حافظت الجسيمات النانوية الذهبية على شكلها طوال التصوير. يمكن لمنتجات التحلل الإشعاعي من الماء أن تؤكسد ذرات الذهب الفردية التي يمكن أن تغير في النهاية شكل الجسيمات النانوية. في تجربة أخرى، أدخلنا أيونات الكلوريد في الطور السائل.

ذوبت جزيئات الذهب النانوية ببطء خلال التجربة حيث شكلت ذرات الذهب المؤكسدة رباعي كلورو اللورات القابل للذوبان. للتحقيق في حركات الجسيمات النانوية للذهب في الماء ، في التجربة اللاحقة ، لم يتم تثبيت الجسيمات النانوية بالكامل على غشاء العينة. تكتلت الجسيمات النانوية الذهبية وعند وصولها إلى حجم عنقود حرج ، انتقلت خارج مجال الرؤية.

بمجرد إتقانها ، يمكن القيام بهذه التقنية في غضون ساعتين إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. ستكون هناك حاجة إلى عدة أسابيع من التدريب. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر العمل بهدوء والتحقق من إحكام الفراغ وسمك السائل.

بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في علوم المواد والكيمياء وعلم الأحياء لاستكشاف نمو الجسيمات النانوية وحركتها في السائل ، وبنية المواد النانوية في البيئات السائلة ، ووظائف البروتينات في خلايا الثدييات. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إجراء الفحص المجهري الإلكتروني لنقل المسح للجسيمات النانوية الذهبية المضمنة في طبقة الماء بما في ذلك التحميل الصحيح لحامل العينة وتعديل المجهر. لا تنس أن العمل مع السائل في المجهر الإلكتروني يمكن أن يتسبب في تلف إذا لم يتم تحميل حامل العينة بشكل صحيح.

لذلك من المهم التحقق من تسرب الفراغ قبل التحميل.