Behavior Features of the Approach Curve of a Scanning Ion-Conductance Microscope

S. Yu. Lukashenko; Лукашенко С. Ю.; O. M. Gorbenko; Горбенко О. М.; M. V. Zhukov; Жуков М. В.; S. V. Pichahchi; Пичахчи С. В.; I. D. Sapozhnikov; Сапожников И. Д.; M. L. Felshtyn; Фельштын М. Л.; A. O. Golubok; Голубок А. О.

doi:10.31857/S1028096023050102

Особенности поведения кривой подвода сканирующего микроскопа ионной проводимости

Авторы: Лукашенко С.Ю.¹, Горбенко О.М.¹, Жуков М.В.¹, Пичахчи С.В.¹, Сапожников И.Д.¹, Фельштын М.Л.¹, Голубок А.О.¹
Учреждения:
1. Институт аналитического приборостроения РАН
Выпуск: № 5 (2023)
Страницы: 65-72
Раздел: Статьи
URL: https://freezetech.ru/1028-0960/article/view/664567
DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023050102
EDN: https://elibrary.ru/KVIJJZ
ID: 664567

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

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 = I_sat 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 ~ 0.9I_sat. 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

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
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
Макарова Е.С., Яминский И.В. // Медицина и высокие технологии 2016. Т. 1. С. 39.
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
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
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
Momotenko D., Page A., Adobes-Vidal M., Unwin P.R. // ACS Nano V. 10. P. 8871. https://www.doi.org/10.1021/acsnano.6b04761
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
Dorwling-Carter L., Aramesh M., Han H., Zambelli T., Momotenko D. // Anal. Chem. 2018. V. 90. P. 19.
Thatenhorst D., Rheinlaender J., Schaffer T.E., Dietzel I.D., Happel P. // Anal. Chem. 2014. V. 86. P. 9838.
Rheinlaender J., Schäffer T.E. // Anal. Chem. 2017. V. 89. P. 11875. https://www.doi.org/10.1021/acs.analchem.7b03871
Wei C., Bard A.J., Feldberg S.W. // Anal. Chem. 1997. V. 69. P. 4627. https://www.doi.org/10.1021/ac970551g
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
Chen C-C., Bake L.A. // Analyst 2011. V. 136. P. 90. https://www.doi.org/10.1039/C0An00604A
Novak P. et al. // Nat. Methods 2009. V. 6. P. 279. https://www.doi.org/10.1038/nmeth.1306
Sa N., Baker L.A. // J. Am. Chem. Soc. 2011. V. 133. P. 10398. https://www.doi.org/10.1021/ja203883q
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
Yingfei M., Rujia L., Xiaoyue S., Dengchao W. // Chem. Electrochem. 2021. V. 8. P. 3917. https://www.doi.org/10.1002/celc.202101180
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.
Clarke R.W., Zhukov A., Richards O., Johnson N., Ostanin V., Klenerman D. // American Chem. Soc. 2012. https://www.doi.org/10.1021/ja3094586
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
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
Bannard J.E. // J. Appl. Electrochem. 1975. V. 5. P. 43. https://www.doi.org/10.1007/BF00625958