In situ elektronmikroskopi

In situ elektronmikroskopi är en undersökningsteknik där ett elektronmikroskop används för att se ett provs svar på en stimulans i realtid. På grund av naturen hos den högenergistråle av elektroner som används för att avbilda ett prov i ett elektronmikroskop, har mikroskopister länge observerat att prover rutinmässigt ändras eller skadas av elektronstrålen. Från och med 1960-talet och med hjälp av transmissionselektronmikroskop (TEM), gjorde forskare medvetna försök att modifiera material medan provet var i provkammaren, och att fånga bilder genom tiden av de inducerade skadorna.

Också på 1960-talet började materialvetare som använder TEM att studera svaret hos elektrontransparenta metallprover på bestrålning från elektronstrålen. Detta för att förstå mer om metalltrötthet under flyg och rymdflyg. Experimenten utfördes på instrument med höga accelerationsspänningar; Bildupplösningen var låg jämfört med den subnanometerupplösning som finns tillgänglig med moderna TEM.

Förbättringar inom elektronmikroskopi från 1960-talet och framåt fokuserade på att öka den rumsliga upplösningen. Detta krävde ökad stabilitet för hela bildplattformen, men särskilt för området runt provstadiet. Förbättrade bildfångningssystem med hjälp av laddningskopplade enhetskameror och framsteg i provstadier i kombination med den högre upplösningen ledde till att skapa system ägnade åt att applicera stimuli på prover i specialiserade hållare och fånga flera bildrutor eller videor av provernas svar.

Förutom materialprover utförs in situ elektronmikroskopi på biologiska prover och används för att utföra experiment som involverar mekaniska, kemiska, termiska och elektriska svar. Tidiga experiment använde mestadels TEM, eftersom bilden fångas i en enda bildruta, medan svepelektronmikroskopet måste röra sig eller skanna över provet medan stimuli appliceras, vilket förändrar provet.

Tidiga problem som begränsade in situ elektronmikroskopi inkluderade mekanisk vibration på alla skalor (från själva mikroskopet till provet), och termisk och elektrisk interferens, särskilt vid provhållaren. Dessa problem krävde alla snabba fångsttider. En snabb tagningstid skapar dock en bild med ett lågt signal-brusförhållande, begränsar bildens upplösning och begränsar också mängden tillgänglig tid för att genomföra experimentet.

Källor

  • Behar, V. (2005). Tillämpningar av en ny SEM-teknik för analys av hydrerade prover. Mikroskopi och analys,19 (4):9-11.
  • Chai, C. (2012). Grafen flytande celler underlättar elektronmikroskopistudier av nanokristallbildning. Nanomaterial och nanoteknik,4,11-14
  • Chen, J., Badioli, M., Gonzalez, P., Thongrattanasiri, S., Huth, F., Osmond, J., Spasenovic, M., Centeno, A., Pesquera, A., Godignon, P., Elorza, A., *Camara,N., de Abajo, F., Hillenbrand, R. & Koppens, F.(2012). Optisk nano-avbildning av gate-tunerbara grafemplasmoner. Nature, 487, 77- 81.
  • Dyab, AkF & Paunov, VN(2010). Partikelstabiliserade emulsioner studerade med WETSEM-teknik. Mjuk materia, 6, 2613–2615.
  • Ferreira, PJ, Stach, E. och Mitsuishi, K. (2008). "In-situ transmissionselektronmikroskopi", MRS Bulletin, Volym 33, No.2.
  • Gileadi, O. & Sabban, A. (2003). Bläckfiskspermier för att klämma ägg: avbildning av våta prover i ett svepelektronmikroskop. Biol. Tjur. 205: 177–179.
  • Gubta, BL, & Berriduge, MJ (1966) Ett skikt av upprepande subenhet på den cytoplasmatiska ytan av plasmamembranet i recitalpapillerna av blåflugan calliphora erythrocephala (MEIG), studera in situ med elektronmikroskopi. Korta anteckningar. 376–382.
  • Han, Z., & Porter, AE (2020). Elektronmikroskopi på plats av komplexa biologiska och nanoskala system: utmaningar och möjligheter. Frontiers in Nanotechnology, 2. doi.org/10.3389/fnano.2020.606253
  • Ju, L., Geng, B., Horng, B., Girit, C., Martin, M., Hao, Z., Bechtel, H., Liang, X., Zettl, A., Shen, R., & Wang, F. (2011). Grafenplasmonik för avstämbara terahertz-metamaterial. Nature Nanotechnol, 6, 630–634.
  • Kamari, Y., Cohen, H., Shaish, A., Bitzur, R., Afek, A., Shen, S., Vainshtein, A. och Harats, D. (2008). Karakterisering av aterosklerotiska lesioner med svepelektronmikroskopi (SEM) av våt vävnad. Diabetes och kärlsjukdomsforskning, 5(1): 44–47.
  • Katz, A., Bentur, A. och Kovler, K. (2007). Ett nytt system för observationer på plats av tidiga hydreringsreaktioner i våta förhållanden i konventionell SEM. Cement- och betongforskning 37, 32–37.
  • Kolmakova, N. & Kolmakov, A.(2010). Svepelektronmikroskopi för in situ övervakning av halvledar-vätskegränssnittsprocesser: elektronassisterad reduktion av Ag-joner från vattenlösning på ytan av TiO2 rutil nanotråd. J. Phys. Chem. 114, 17233–17237.
  • Stoll, JD, Kolmakov A. (2012) Elektrontransparenta grafenfönster för miljöskanningselektronmikroskopi i vätskor och täta gaser. Nanotechnology 23, 50, 505704.
  • Al-Asadi, Ahmed S., Zhang, J., Li, J., Potyrailo, RA, Kolmakov, A. (2015). Design och tillämpning av variabel temperaturinställning för svepelektronmikroskopi i gaser och vätskor vid omgivande förhållanden. Microscopy and Microanalysis 21 (3), 765-770.
  • Liu, XH, Wang, JW, Liu, Y., Zheng, H., Kushima, A., Huang, S., Zhu, T., Mao, SX, Li, J., Zhang, Sulin, Z., Lu. , W., Tour, JM, & Huang, JY (2012). In situ transmissionselektronmikroskopi av elektrokemisk lithiation, delithiation och deformation av individuella grafen nanorribbons. J, Carbon 50. 3836–3844.
  • Mao, S., Lu, G., & Chen, J. (2009). Karakterisering av kol-nanorör-assisterad transmissionselektronmikroskopi av nanopartiklar i aerosol. Aerosol Science, 40, 180–184..
  • Nyska, A, Cummings, CA, Vainshtein, A., Nadler, J., Ezov, N., Grunfeld, Y., Gileadi, O. och Behar, V. (2004). Elektronmikroskopi av våta vävnader: En fallstudie i njurpatologi. Toxicologic Pathology, 32:357–363.
  • Odahara, G., Otani, S., Oshima, C., Suzuki, M., Yasue, T. & Koshikawa, T.(2011). In-situ observation av grafentillväxt på Ni (111). Surface Science 605, 1095–1098.
  • Petkov, N. (2013). In situ realtid TEM avslöjar tillväxt, transformation och funktion i endimensionella nanoskala material: ur ett nanoteknologiskt perspektiv. J, ISRN Nanoteknologi. (2013) 21.
  • Pocza, JF, Barna, A., & Barna, B. (1969) Bildningsprocesser av vakuumavsatta indiumfilmer och termodynamiska egenskaper hos submikroskopiska partiklar observerade med elektronmikroskopi in situ. J, Vakuumvetenskap och teknikarkiv. (6) 4.
  • QuantomiX Ltd. 2005 Quantomix.com domännamn är till salu. Fråga nu.
  • Ruach-Nir, I., Zrihan, O. och Tzabari, Y. (2006). En kapsel för dynamiska in-situ-studier av hydratiseringsprocesser med konventionell SEM. Microscopy and Analysis, 20(4):19-21.
  • Takayanagi, K., Yagi, K., Kobagashi, K. & Honjo, G. (1978) Tekniker för rutin UHV in situ elektronmikroskopi av tillväxtprocesser av epitaxiella tunna filmer. J, Phys. E: Sci. Instrument. (11) 441–448.
  • Thiberge, S. (2004). En apparat för avbildning av vätskor, celler och andra våta prover i svepelektronmikroskopi. Rev. Sci. Instrum., 75,2280-2289.
  • Torres, EA, & Ramı´rez, AJ (2011) In situ scanning elektronmikroskopi. J, Vetenskap och teknik för svetsning och sammanfogning. 16(1)68-78.
  • Wei, T., Luo, G., Fan, Z., Zheng, C., Yan, J., Yao, C., Li, W., & Zhang, C. (2009) Preparation of graphene nanosheet/polymer-kompositer med användning av in situ-reduktion-extraktiv dispersion. J, Carbon 47. 2290–2299.
  • Ye,G., Breugel, B., Stroeven, P. (2002) Karakterisering av utvecklingen av mikrostruktur och porositet hos cementbaserade material genom numerisk simulering och ESEM-bildanalys, Materials and Structures 35 (254): 603–613.
  • Yuk, J., Park, J., Ercius, P., Kim, K., Hellebusch, J., Crommie, F., Lee, J., Zettl, A. & Paul, A. (2013). Högupplöst transmissionselektronmikroskopiobservation av kolloidala nanokristalltillväxtmekanismer med hjälp av grafenvätskeceller. Lawrence Berkeley National Laboratory.
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=In_situ_electron_microscopy&oldid=1044718159 "