1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 5, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 5, стр. 65-72

Особенности поведения кривой подвода сканирующего микроскопа ионной проводимости

С. Ю. Лукашенко a, *, О. М. Горбенко a, **, М. В. Жуков a, С. В. Пичахчи a, И. Д. Сапожников a, М. Л. Фельштын a, А. О. Голубок a, ***

a Институт аналитического приборостроения РАН
198095 Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: stas.lukashenko@mail.ru
** E-mail: gorolga64@gmail.com
*** E-mail: aogolubok@mail.ru

Поступила в редакцию 26.07.2022
После доработки 20.09.2022
Принята к публикации 20.09.2022

Аннотация

Работа сканирующего микроскопа ионной проводимости основана на предположении, что ионный ток I(z), протекающий через наноапертуру зонда, выполненного в виде стеклянной нанопипетки, принимает максимальное значение I = Isat вдали (по сравнению с апертурой зонда) от исследуемого образца, погруженного в раствор электролита, и монотонно уменьшается при сближении зонда с поверхностью. Величину рабочего тока сканирующего микроскопа ионной проводимости обычно выбирают вблизи тока насыщения I ~ 0.9Isat. Однако при определенных условиях монотонный характер кривой подвода I(z) меняется, и при приближении нанопипетки к поверхности образца ионный ток увеличивается, проходит через максимальное значение и уменьшается при дальнейшем сближении зонда с поверхностью (“пик-эффект”). Очевидно, что “пик-эффект” может приводить к сбою в работе следящей системы сканирующего микроскопа ионной проводимости и шумам на получаемых изображениях. В работе экспериментально исследовалось появление пика на кривой подвода. Проведено сравнение экспериментальной кривой подвода с теоретическим расчетом, выполненным методом конечных элементов, зонд вблизи плоской поверхности образца рассматривали как микрофлюидную систему в виде Т-образного канала с симметрией относительно поворота вокруг оси пипетки.

Ключевые слова: сканирующая микроскопия ионной проводимости, нанопипетка, поверхностный заряд, полимеры, кривая подвода, микрофлюидная система.

Список литературы

  1. Hansma P.K., Drake B., Marti O., Gould S.A., Prater S.B. // Science 1989. V. 243. P. 641. https://www.doi.org/10.1126/science.2464851

  2. Shevchuk A.I., Frolenkov G.I., Sanchez D., James P.S., Freedman N., Lab M.J., Jones R., Klenerman D., Korchev Y.E. // Angew. Chem. Int. Ed. 2006. V. 45. P. 2212. https://www.doi.org/10.1002/anie.200503915

  3. Макарова Е.С., Яминский И.В. // Медицина и высокие технологии 2016. Т. 1. С. 39.

  4. Яминский И.В., Ахметова А.И., Советников Т.О., Тихомирова М.А., Янг Ш. // Наноиндустрия 2022. Т. 15. № 3. С. 168. https://www.doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.3-4.168.173

  5. Comstock D.J., Elam J.W., Pellin M.J., Hersam M.C. // Anal. Chem. 2010. V. 82. P. 1270. https://www.doi.org/10.1021/ac902224q

  6. Rodolfa K.T., Bruckbauer A., Zhou D., Korchev Y.E., Klenerman D. // Angew. Chem. Int. Ed. 2005. T. 44. P. 6854. https://www.doi.org/10.1002/anie.200502338

  7. Momotenko D., Page A., Adobes-Vidal M., Unwin P.R. // ACS Nano V. 10. P. 8871. https://www.doi.org/10.1021/acsnano.6b04761

  8. Shevchuk A.I., Hobson P., Lab M.J., Klenerman D., Krauzewicz N., Korchev Y.E. // Pflugers Arch. Eur. J. Physiol. 2008. V. 456. P. 227. https://www.doi.org/10.1007/s00424-007-0410-4

  9. Dorwling-Carter L., Aramesh M., Han H., Zambelli T., Momotenko D. // Anal. Chem. 2018. V. 90. P. 19.

  10. Thatenhorst D., Rheinlaender J., Schaffer T.E., Dietzel I.D., Happel P. // Anal. Chem. 2014. V. 86. P. 9838.

  11. Rheinlaender J., Schäffer T.E. // Anal. Chem. 2017. V. 89. P. 11875. https://www.doi.org/10.1021/acs.analchem.7b03871

  12. Wei C., Bard A.J., Feldberg S.W. // Anal. Chem. 1997. V. 69. P. 4627. https://www.doi.org/10.1021/ac970551g

  13. Chen C-C., Zhou Y., Baker L.A. // Annu. Rev. Anal. Chem. 2012. V. 5. P. 207. https://www.doi.org/10.1146/annurev-anchem-062011- 143203

  14. Chen C-C., Bake L.A. // Analyst 2011. V. 136. P. 90. https://www.doi.org/10.1039/C0An00604A

  15. Novak P. et al. // Nat. Methods 2009. V. 6. P. 279. https://www.doi.org/10.1038/nmeth.1306

  16. Sa N., Baker L.A. // J. Am. Chem. Soc. 2011. V. 133. P. 10398. https://www.doi.org/10.1021/ja203883q

  17. McKelvey K., Kinnear S.L., Perry D., Momotenko D., Unwin P.R. // J. Am. Chem. Soc. 2014. V. 136. P. 13. https://www.doi.org/10.1021/la5020412

  18. Yingfei M., Rujia L., Xiaoyue S., Dengchao W. // Chem. Electrochem. 2021. V. 8. P. 3917. https://www.doi.org/10.1002/celc.202101180

  19. Sa N., Lan W.J., Shi W., Baker L.A. // ACS Nano 2013. V. 7. №. 11. P. 272. https://www.doi.org/10.1021/nn4050485.

  20. Clarke R.W., Zhukov A., Richards O., Johnson N., Ostanin V., Klenerman D. // American Chem. Soc. 2012. https://www.doi.org/10.1021/ja3094586

  21. Zhukov M.V., Lukashenko S.Yu., Sapozhnikov I.D., Felshtyn M.L., Gorbenko O.M., Golubok A.O. // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 2086. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/2086/1/012074

  22. Zhang L., Biesheuve P.M., Ryzhkov I.I. // Phys. Rev. Appl. 2019. V. 12. P. 014039. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevApplied.12.014039

  23. Bannard J.E. // J. Appl. Electrochem. 1975. V. 5. P. 43. https://www.doi.org/10.1007/BF00625958

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал