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石墨烯塗層可以提高成像技術

來自國立首爾大學和曼切斯特大學的研究人員發現,生物樣品上的石墨烯塗層有助于消散非破壞性電子顯微鏡成像期間樣品表面的電荷積聚。這種積聚具有破壞性并且妨礙高分辨圖像的獲取。

目前使用的金或鉑塗層意味着研究人員無法獲取高分辨的樣品圖或者采取進一步的定量/定性化學分析,如能量散射譜(EDS)。現在,研究小組發現,由于石墨烯的高導電性,生物樣品上的一層石墨烯可以消散生物樣品不導電表面的電荷積聚。研究人員解釋說,一旦過量的電荷出現在樣品表面上,石墨烯膜為這些電荷的迅速消失提供了傳導通道,因此可以獲得具有高分辨率的電磁圖像。另外,石墨烯的高導熱性可以使其消散由顯微鏡的高能電子産生的多餘熱量,從而防止生物标本的熱損傷或變形等。由于石墨烯對于電子束來說是高度透明的,所以電子很容易穿透它深入到樣品中。例如,這些電子激發樣品内部各原子并最終産生特征X射線,這種射線很容易通過石墨烯膜從樣品表面逃脫,從而到達EDS探測器。相反,電子被阻止進入具有金屬塗層的生物樣品,并且由于金屬塗層的大電子散射截面,樣品内部産生的任何X射線也不能很容易的逃脫。

研究小組還發現,石墨烯可以用于液相環境中的包封大分子(例如,DNAs或者蛋白質),并且它在真空環境下是穩定的。“這可以使我們獲取這些分子内部生物過程中原位且實時的電磁圖像,在電磁樣品的制備中使用傳統的方法很難完成(隻在高真空下工作)。


覆蓋有石墨烯和金屬薄膜樣品的掃描電鏡圖像

研究人員說,他們的技術為他們提供了一種探索生物現象的新方法。“例如,我們正在觀察具有石墨烯自組裝的生物物體在液體中如何被包封”。“并嘗試與其他技術相結合,例如低溫透射電子顯微鏡(TEM)和原子力顯微鏡(AFM),已被成功證明可用于觀察這些實時的過程,因此,我們認為我們的技術有助于了解這些新的見解。”

相關結果發表在2DMaterials(doi:10.1088/2053-1583/3/4/045004)上

來源:石墨烯網

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