✖


Jump to content

Жидкофазная электронная микроскопия

    Add links
    ПЭМ образца в жидкости, окруженного двумя мембранными окнами, поддерживаемыми кремниевыми микрочипами. Толщина жидкости t поддерживается достаточно малой по сравнению со средней длиной свободного пробега рассеяния электронов в материалах, так что электронный луч проходит через образец для обнаружения. Мембранные окна выпирают наружу, в вакуум.
    ESEM наночастиц в жидкости, помещенной в вакуумную камеру с фоновым давлением пара. Стадия поддержки образца охлаждается для достижения конденсации, например, до 4 °C для водяного пара 813 Па. Электронная оптика в высоком вакууме отделена от камеры образца диафрагмой, ограничивающей накачку. Обнаружение обратно рассеянных или вторичных электронов оптимально при приложении положительного электрического потенциала V между образцом и детектором, так что создается каскад электронов и ионов.

    Жидкофазная электронная микроскопия (LP EM) относится к классу методов визуализации образцов в жидкости с нанометровым пространственным разрешением с использованием электронной микроскопии . LP-EM преодолевает ключевое ограничение электронной микроскопии: поскольку электронная оптика требует высокого вакуума, образец должен быть стабильным в вакуумной среде. Однако многие типы образцов, имеющие отношение к биологии, материаловедению, химии, геологии и физике, меняют свои свойства при помещении в вакуум.

    Возможность изучать жидкие образцы, особенно содержащие воду, с помощью электронной микроскопии была мечтой с момента появления электронной микроскопии. [1] но технические трудности помешали первым попыткам достичь высокого разрешения. [2] Существуют два основных подхода к визуализации жидких образцов: i) закрытые системы, чаще всего называемые ЭМ с жидкими ячейками (ЖХ ЭМ), и 2) открытые системы, часто называемые системами окружающей среды. В закрытых системах тонкие окна из таких материалов, как нитрид кремния или графен, используются для помещения жидкости в вакуум микроскопа. Закрытые ячейки нашли широкое применение в последнее десятилетие благодаря наличию надежной технологии микроизготовления окон. [3] [4] Графен обеспечивает самое тонкое окно. [5] Самой старой открытой системой, получившей широкое распространение, была сканирующая электронная микроскопия окружающей среды (ESEM) жидких образцов на охлаждаемом столике в вакуумной камере, содержащей фоновое давление пара. [6] [7] Жидкости с низким давлением пара, такие как ионные жидкости, также можно изучать в открытых системах. [8] Системы ЛП-ЭМ как открытого, так и закрытого типа разработаны для всех трех основных типов электронной микроскопии: просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), сканирующей просвечивающей электронной микроскопии (СТЭМ) и сканирующего электронного микроскопа (СЭМ). [9] Также были разработаны инструменты, объединяющие жидкофазный СЭМ со световой микроскопией. [10] [11] Электронно-микроскопическое наблюдение в жидкости сочетается с другими аналитическими методами, такими как электрохимические измерения. [3] и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDX). [12]

    Преимущество LP EM заключается в возможности изучать образцы, не выдерживающие вакуума, или изучать свойства материалов и реакции, требующие жидких условий. Примерами измерений, проводимых с помощью этого метода, являются рост металлических наночастиц или структур в жидкости, [13] [14] [15] [16] изменения материалов во время циклического использования батарей, [8] [17] [18] электрохимические процессы, такие как осаждение металлов, [3] динамика тонких пленок воды и диффузионные процессы, [19] процессы биоминерализации, [20] динамика и структура белка, [21] [22] одномолекулярная локализация мембранных белков в клетках млекопитающих, [4] [23] и влияние лекарств на рецепторы раковых клеток. [24]

    Достижимое пространственное разрешение может находиться в субнанометровом диапазоне и зависит от состава, структуры и толщины образца, наличия материалов окна и чувствительности образца к дозе электронов, необходимой для визуализации. [9] Нанометровое разрешение достигается даже в слоях воды толщиной в микрометры для STEM наноматериалов с высоким атомным номером. [4] [25] Было обнаружено, что броуновское движение сильно ослаблено по сравнению с объемной жидкостью. [26] Обнаружение STEM также возможно в ESEM для визуализации наноматериалов и биологических клеток в жидкости. [27] [23] Важным аспектом ЛП ЭМ является взаимодействие электронного пучка с образцом. [28] поскольку электронный луч инициирует сложную последовательность радиолитических реакций в воде. [29] Тем не менее, количественный анализ данных LP EM позволил получить уникальную информацию в ряде научных областей. [30] [31]

    Ссылки [ править ]

    1. ^ Руска, Э. (1942). «Вклад в микроскопическую визуализацию при более высоких давлениях». Коллоидный журнал . 100 : 212–219. дои : 10.1007/bf01519549 . S2CID   95628491 .
    2. ^ Парсонс, Д.Ф.; Матрикарди, VR; Морец, Р.К.; Тернер, Дж. Н. (1974). «Электронная микроскопия и дифракция влажных неокрашенных и нефиксированных биологических объектов». Достижения биологической и медицинской физики . 15 : 161–270. дои : 10.1016/B978-0-12-005215-8.50012-7 . ISBN  9780120052158 . ПМИД   4135010 .
    3. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Уильямсон, MJ; Тромп, Р.М.; Верикекен, премьер-министр; Халл, Р.; Росс, FM (2003). «Динамическая микроскопия роста наноразмерных кластеров на границе твердого тела и жидкости». Природные материалы . 2 (8): 532–536. Бибкод : 2003NatMa...2..532W . дои : 10.1038/nmat944 . ПМИД   12872162 . S2CID   21379512 .
    4. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с де Йонге, Н.; Пекис, Д.Б.; Кремерс, Дж.Дж.; Поршень, Д.В. (2009). «Электронная микроскопия целых клеток в жидкости с нанометровым разрешением» . Труды Национальной академии наук США . 106 (7): 2159–2164. Бибкод : 2009PNAS..106.2159J . дои : 10.1073/pnas.0809567106 . ПМК   2650183 . ПМИД   19164524 .
    5. ^ Юк, Дж. М.; и др. (2012). «ЭМ высокого разрешения роста коллоидных нанокристаллов с использованием графеновых жидких ячеек». Наука . 336 (6077): 61–64. Бибкод : 2012Sci...336...61Y . дои : 10.1126/science.1217654 . ПМИД   22491849 . S2CID   12984064 .
    6. ^ Данилатос, Грузия; Робинсон, ВНЕ (1979). «Принципы сканирующей электронной микроскопии при высоких давлениях образцов» . Сканирование . 18 : 75–78. дои : 10.1002/sca.4950020202 .
    7. ^ Стоукс, Д.Л. (2008). Принципы и практика сканирующей электронной микроскопии при переменном давлении и окружающей среде (VP-SEM) . Чичестер, Западный Суссекс: Уайли. дои : 10.1002/9780470758731 . ISBN  9780470758731 .
    8. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Ван, СМ; и др. (2010). «Исследование границ раздела литий-ионных батарей с помощью просвечивающей электронной микроскопии и спектроскопии in situ: проблемы и возможности». Журнал исследования материалов . 25 (8): 1541–1547. Бибкод : 2010JMatR..25.1541W . дои : 10.1557/jmr.2010.0198 .
    9. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б де Йонге, Н.; Росс, FM (2011). «Электронная микроскопия препаратов в жидкости». Природные нанотехнологии . 6 (11): 695–704. Бибкод : 2011НатНа...6..695Д . дои : 10.1038/nnano.2011.161 . ПМИД   22020120 .
    10. ^ Нисияма, Х.; и др. (2010). «Атмосферный сканирующий электронный микроскоп наблюдает клетки и ткани в открытой среде через пленку нитрида кремния». J Структур Биол . 169 (3): 438–449. дои : 10.1016/j.jsb.2010.01.005 . ПМИД   20079847 .
    11. ^ Лив, Н.; Лазич И.; Круит, П.; Хугенбум, Япония (2014). «Сканирующая электронная микроскопия отдельных наночастиц-биомаркеров в жидкости». Ультрамикроскопия . 143 : 93–99. дои : 10.1016/j.ultramic.2013.09.002 . ПМИД   24103705 .
    12. ^ Залужец, Нью-Джерси; Берк, Миннесота; Хей, С.Дж.; Кульзик, Массачусетс (2014). «Рентгеновская энергодисперсионная спектрометрия при исследовании жидких клеток in situ с использованием аналитического электронного микроскопа». Микроскопия и микроанализ . 20 (2): 323–329. Бибкод : 2014MiMic..20..323Z . дои : 10.1017/S1431927614000154 . ПМИД   24564969 . S2CID   32497871 .
    13. ^ Чжэн, Х.; и др. (2009). «Наблюдение траекторий роста одиночных коллоидных нанокристаллов платины» . Наука . 324 (5932): 1309–1312. Бибкод : 2009Sci...324.1309Z . дои : 10.1126/science.1172104 . ПМИД   19498166 . S2CID   3731481 .
    14. ^ Донев, ЕС; Гастингс, Дж.Т. (2009). «Электронно-лучевое осаждение платины из жидкого прекурсора». Нано-буквы . 9 (7): 2715–2718. Бибкод : 2009NanoL...9.2715D . дои : 10.1021/nl9012216 . ПМИД   19583284 .
    15. ^ Ахмад, Н.; Ван, Г.; Нелайя, Дж.; Рикольо, К.; Аллуао, Д. (2017). «Изучение формирования симметричных золотых нанозвезд с помощью просвечивающей электронной микроскопии жидкостных клеток». Нано Летт . 17 (7): 4194–4201. Бибкод : 2017NanoL..17.4194A . дои : 10.1021/acs.nanolett.7b01013 . ПМИД   28628329 .
    16. ^ Песня, Б.; Он, К.; Юань, Ю.; Шарифи-Асл, С.; Ченг, М.; Лу, Дж.; Саиди, В.; Шахбазян-Яссар, Р. (2018). «Исследование in situ динамики зарождения и роста наночастиц Au на нанохлопьях MoS2». Наномасштаб . 10 (33): 15809–15818. дои : 10.1039/c8nr03519a . ОСТИ   1472115 . ПМИД   30102314 .
    17. ^ Ходник, Н.; Дем, Г.; Майрхофер, KJJ (2016). «Важность и проблемы электрохимической электронной микроскопии in situ жидких ячеек для исследований преобразования энергии» . Отчеты о химических исследованиях . 49 (9): 2015–2022. doi : 10.1021/acs.accounts.6b00330 . ПМИД   27541965 .
    18. ^ Уночич, Р.Р.; и др. (2015). «Изучение химического состава аккумуляторов с помощью спектроскопии потерь энергии электронов в жидких элементах». Химические коммуникации . 51 (91): 16377–16380. дои : 10.1039/c5cc07180a . ОСТИ   1237629 . ПМИД   26404766 .
    19. ^ Мирсаидов, УМ; Чжэн, HM; Бхаттачарья, Д.; Казана, Ю.; Мацудайра, П. (2012). «Прямое наблюдение скачкообразных движений нанокапель воды, индуцированных электронным лучом» . Труды Национальной академии наук США . 109 (19): 7187–7190. Бибкод : 2012PNAS..109.7187M . дои : 10.1073/pnas.1200457109 . ПМЦ   3358860 . ПМИД   22517747 .
    20. ^ Смитс, П.Дж.; Чо, КР; Кемпен, Р.Г.; Соммердейк, Северная Каролина; Де Йорео, Джей-Джей (2015). «Зародышеобразование карбоната кальция, вызванное связыванием ионов в биомиметической матрице, выявленное с помощью электронной микроскопии in situ». Природные материалы . 14 (4): 394–399. Бибкод : 2015NatMa..14..394S . дои : 10.1038/nmat4193 . ПМИД   25622001 .
    21. ^ Суги, Х.; и др. (1997). «Динамическая электронная микроскопия АТФ-индуцированного движения головки миозина в живых мышечных нитях» . Учеб. Натл. акад. Наука . 94 (9): 4378–4392. дои : 10.1073/pnas.94.9.4378 . ПМК   20730 . ПМИД   9113997 .
    22. ^ Мирсаидов, УМ; Чжэн, Х.; Казана, Ю.; Мацудайра, П. (2012). «Визуализация структуры белка в воде с разрешением 2,7 нм методом просвечивающей электронной микроскопии» . Биофизический журнал . 102 (4): Л15-7. Бибкод : 2012BpJ...102L..15M . дои : 10.1016/j.bpj.2012.01.009 . ПМЦ   3283772 . ПМИД   22385868 .
    23. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Пекис, Д.Б.; Корф, У.; де Йонге, Н. (2015). «Локальные вариации димеризации HER2 в клетках рака молочной железы, обнаруженные с помощью корреляционной флуоресценции и жидкостной электронной микроскопии» . Достижения науки . 1 (6): e1500165. Бибкод : 2015SciA....1E0165P . дои : 10.1126/sciadv.1500165 . ПМЦ   4646781 . ПМИД   26601217 .
    24. ^ Пекис, Д.Б.; Корф, У.; Виманн, С.; де Йонге, Н. (2017). «Жидкофазная электронная микроскопия молекулярного ответа на лекарства в клетках рака молочной железы выявляет субпопуляции невосприимчивых клеток, связанные с отсутствием гомодимеров HER2» . Молекулярная биология клетки . 28 (23): 3193–3202. doi : 10.1091/mbc.E17-06-0381 . ПМК   5687022 . ПМИД   28794264 .
    25. ^ де Йонге, Н.; Пуарье-Демерс, Н.; Демерс, Х.; Пекис, Д.Б.; Друэн, Д. (2010). «Электронная микроскопия нанометрового разрешения в слоях воды толщиной в микрометры» . Ультрамикроскопия . 110 (9): 1114–1119. дои : 10.1016/j.ultramic.2010.04.001 . ПМЦ   2917648 . ПМИД   20542380 .
    26. ^ Кольцо, Э.А.; де Йонге, Н. (2012). «Видеочастотная сканирующая трансмиссионная электронная микроскопия движущихся наночастиц золота в жидкости» . Микрон . 43 (11): 1078–1084. дои : 10.1016/j.micron.2012.01.010 . ПМИД   22386765 .
    27. ^ Богнер, А.; Толлет, Г.; Бассет, Д.; Жуно, штат Пенсильвания; Готье, К. (2005). «Мокрый STEM: новая разработка в области SEM для визуализации нанообъектов, включенных в жидкую фазу». Ультрамикроскопия . 104 (3–4): 290–301. дои : 10.1016/j.ultramic.2005.05.005 . ПМИД   15990230 .
    28. ^ Вёль, Ти Джей; и др. (2013). «Экспериментальные процедуры по уменьшению артефактов, вызванных электронным лучом, во время визуализации наноматериалов in situ». Ультрамикроскопия . 127 : 53–63. дои : 10.1016/j.ultramic.2012.07.018 . ПМИД   22951261 .
    29. ^ Шнайдер, Нью-Мексико; и др. (2014). «Взаимодействие электрона с водой и значение для электронной микроскопии жидких клеток». Журнал физической химии C. 118 (38): 22373–22382. дои : 10.1021/jp507400n .
    30. ^ Росс, FM (2017). Росс, Фрэнсис М. (ред.). Электронная микроскопия жидкостных клеток . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. дои : 10.1017/9781316337455 . ISBN  9781316337455 .
    31. ^ Росс, FM; Ван, К.; де Йонге, Н. (2016). «Просвечивающая электронная микроскопия образцов и процессов в жидкостях». Вестник МРС . 41 (10): 791–9. Бибкод : 2016MRSBu..41..791R . дои : 10.1557/mrs.2016.212 .
    Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Liquid-Phase_Electron_Microscopy&oldid=1168430867"
    Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
    Arc.Ask3.Ru
    Номер скриншота №: 5048a0316bef5956e1dde6849d85b8ef__1690989240
    URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/50/ef/5048a0316bef5956e1dde6849d85b8ef.html
    Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
    Liquid-Phase Electron Microscopy - Wikipedia
    Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)