Особенности поведения кривой подвода сканирующего микроскопа ионной проводимости

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

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.

Об авторах

С. Ю. Лукашенко

Институт аналитического приборостроения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: stas.lukashenko@mail.ru
Россия, 198095, Санкт-Петербург

О. М. Горбенко

Институт аналитического приборостроения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: gorolga64@gmail.com
Россия, 198095, Санкт-Петербург

М. В. Жуков

Институт аналитического приборостроения РАН

Email: aogolubok@mail.ru
Россия, 198095, Санкт-Петербург

С. В. Пичахчи

Институт аналитического приборостроения РАН

Email: aogolubok@mail.ru
Россия, 198095, Санкт-Петербург

И. Д. Сапожников

Институт аналитического приборостроения РАН

Email: aogolubok@mail.ru
Россия, 198095, Санкт-Петербург

М. Л. Фельштын

Институт аналитического приборостроения РАН

Email: aogolubok@mail.ru
Россия, 198095, Санкт-Петербург

А. О. Голубок

Институт аналитического приборостроения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: aogolubok@mail.ru
Россия, 198095, Санкт-Петербург

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 файлы


© С.Ю. Лукашенко, О.М. Горбенко, М.В. Жуков, С.В. Пичахчи, И.Д. Сапожников, М.Л. Фельштын, А.О. Голубок, 2023