FQM for visualizing GBS. Upon the a

FQM for visualizing GBS. Upon the addition of small amount of GO and r-GO, the fluorescence of (a) fluorescein, (b) DCM and (c) BBOT becomes significantly reduced (insets). This result suggests that fluorescence quenching by GBS is a general phenomenon independent of the fluorescent dye used. (d) In a typical FQM experiment, a fluorescent dye layer is applied onto a GBS covered substrate, which can reveal the underlying GBS upon excitation. (e) Schematic drawings of an inverted fluorescence microscopy system that has been used to demonstrate FQM. (f) FQM image of GO deposited on SiO2/Si substrate after exciting a fluorescein/PVP layer. It reveals vivid details of wrinkles, folds and overlaps of the GO sheets. Scale bar = 50 μm.
Figure options
Fluorescence quenching microscopy of GBS
In a reverse strategy, we have developed a new imaging technique for GBS, namely fluorescence quenching microscopy (FQM). The underlying principle is essentially the opposite of the common fluorescence labeling method. Instead of being labeled to be bright, the GBS materials are made dark utilizing their strong quenching effect of fluorescent dyes. Typically this could be achieved by making a fluorescent coating on the GBS covered surface, which upon excitation could reveal the underlying GBS as dark sheets in a bright background as illustrated in Fig. 4d and 4e. Ideal dye molecules should have high quantum yield and low cost. Fluorescein satisfies these criteria and thus is used as our model material for most of the proof-of-concept experiments. A small amount of polymer such as polyvinylpyrrolidone (PVP) is co-dissolved in dye solution to improve the uniformity of the dye coating. Fig. 4f shows a FQM image of GO sheets deposited on a SiO2/Si substrate with fluorescein/PVP coating. It reveals vivid details of underlying GO film, including wrinkles, folds and overlaps that can also be seen directly by naked-eye observation through the eye pieces. Since the fluorescence quenching effect by GBS is strong enough to generate stark contrast against the bright background, FQM can produce high-contrast images comparable to those taken by SEM or AFM, with much simpler and cheaper instrument (Fig. 4e). Mechanically exfoliated graphene and r-GO have higher quenching efficiency, and thus can be easily observed by FQM, too30.
Comparison of AFM (Fig. 5a) and FQM (Fig. 5b) images taken at the same sample area confirms that the image generated by fluorescence quenching truly represents the morphology of GBS. Height profile of AFM measurement shows that the GO sheet shown in upper left corner of the area is a single layer with a folded edge (Fig. 5d). In FQM image, the folded area appears darker than the single layer domains. Since the apparent thickness of GO was measured to be around 1 nm24, the higher degree of quenching by double layers suggests that the underlying quenching mechanism is likely based on a long range effect such as resonance energy transfer through dipole-dipole interactions51, 52 and 55. In contrast, the short-range mechanisms are less useful for imaging as they are unlikely to resolve the difference between single and multilayers, which would not be capable to reveal the important morphological factors such as wrinkles, folds, overlaps or number of layers56. Fig. 5 thus demonstrates the layer counting capability of FQM. After FQM imaging, the dye layer can be easily removed by brief washing with solvents. For example, the AFM image of the same GO sheets after rinsing off the fluorescein/PVP layer (Fig. 5c) appears identical to the one before applying the dye layer (Fig. 5a), so does the height profile of the folded area (Fig. 5d). No contamination or change in sheet morphology can be detected in both Fig. 5c and 5d. Due to the large surface area of GBS, their van der Waals adhesion57 to the substrates is strong enough to protect them from multiple spin-coating and washing steps, thus making FQM non-destructive. We were able to acquire images of the same sample areas by (a, c) AFM, (b) FQM, (e) reflectance optical microscopy and (f) SEM. It can be clearly seen that FQM offers drastic improvement over reflectance optical microscopy. Its resolution and layer contrast are comparable to AFM and SEM.

Kết quả (Việt) 1:

FQM cho visualizing GBS. Khi việc bổ sung các lượng nhỏ đi và r-GO, huỳnh quang (a) fluorescein, (b) DCM và (c) BBOT trở nên đáng kể giảm (insets). Kết quả này gợi ý rằng sự phát huỳnh quang tôi bởi GBS là một hiện tượng chung độc lập của thuốc nhuộm huỳnh quang, được sử dụng. (d) trong một thử nghiệm FQM điển hình, một lớp thuốc nhuộm huỳnh quang được áp dụng vào một bề mặt GBS được bảo hiểm, có thể tiết lộ các GBS cơ bản khi kích thích. (e) sơ bản vẽ của một đảo ngược huỳnh quang kính hiển vi hệ thống đã được sử dụng để chứng minh FQM. (f) FQM các hình ảnh của đi lắng đọng trên bề mặt SiO2/Si sau khi thú vị một lớp fluorescein/PVP. Nó cho thấy các chi tiết sinh động của nếp nhăn, nếp gấp và trùng lặp của các tấm đi. Quy mô bar = 50 μm.Tùy chọn con sốKính hiển vi tôi huỳnh quang của GBSTrong một chiến lược đảo ngược, chúng tôi đã phát triển một kỹ thuật hình ảnh mới cho GBS, cụ thể là huỳnh quang tôi kính hiển vi (FQM). Các nguyên tắc cơ bản là về cơ bản đối diện của huỳnh quang phổ biến ghi nhãn phương pháp. Thay vì được gắn nhãn là tươi sáng, vật liệu GBS được làm bằng tối bằng cách sử dụng của họ có hiệu lực tôi mạnh mẽ của thuốc nhuộm huỳnh quang. Thông thường, điều này có thể đạt được bằng cách làm cho một lớp phủ huỳnh quang trên bề mặt được bảo hiểm GBS, mà khi kích thích có thể tiết lộ tiềm ẩn GBS là tối tờ trong một nền tảng sáng như minh họa trong hình 4 d và 4e. Thuốc nhuộm lý tưởng phân tử cần phải có năng suất cao lượng tử và với chi phí thấp. Fluorescein đáp ứng các tiêu chí này và do đó được sử dụng như là tài liệu mô hình của chúng tôi đối với hầu hết các thí nghiệm bằng chứng của khái niệm. Một số lượng nhỏ của polymer chẳng hạn như polyvinylpyrrolidone (PVP) là đồng hòa tan trong dung dịch thuốc nhuộm để cải thiện tính đồng nhất của lớp phủ thuốc nhuộm. Hình 4f cho thấy một hình ảnh FQM đi tờ lắng đọng trên bề mặt SiO2/Si offset fluorescein/PVP. Nó cho thấy các chi tiết sinh động về cơ bản đi bộ phim, trong đó có nếp nhăn, nếp gấp và chồng chéo cũng có thể được nhìn thấy trực tiếp bởi naked mắt quan sát thông qua phần mắt. Kể từ khi huỳnh quang tôi có hiệu lực bởi GBS là mạnh mẽ, đủ để tạo ra tương phản đối với nền tươi sáng, FQM có thể sản xuất hình ảnh tương phản cao so sánh với những người thực hiện bởi SEM hoặc AFM, với nhiều công cụ đơn giản và rẻ hơn (hình 4e). Máy móc exfoliated graphen và r-GO có cao hơn tôi hiệu quả, và do đó có thể dễ dàng quan sát bởi FQM, too30.Comparison of AFM (Fig. 5a) and FQM (Fig. 5b) images taken at the same sample area confirms that the image generated by fluorescence quenching truly represents the morphology of GBS. Height profile of AFM measurement shows that the GO sheet shown in upper left corner of the area is a single layer with a folded edge (Fig. 5d). In FQM image, the folded area appears darker than the single layer domains. Since the apparent thickness of GO was measured to be around 1 nm24, the higher degree of quenching by double layers suggests that the underlying quenching mechanism is likely based on a long range effect such as resonance energy transfer through dipole-dipole interactions51, 52 and 55. In contrast, the short-range mechanisms are less useful for imaging as they are unlikely to resolve the difference between single and multilayers, which would not be capable to reveal the important morphological factors such as wrinkles, folds, overlaps or number of layers56. Fig. 5 thus demonstrates the layer counting capability of FQM. After FQM imaging, the dye layer can be easily removed by brief washing with solvents. For example, the AFM image of the same GO sheets after rinsing off the fluorescein/PVP layer (Fig. 5c) appears identical to the one before applying the dye layer (Fig. 5a), so does the height profile of the folded area (Fig. 5d). No contamination or change in sheet morphology can be detected in both Fig. 5c and 5d. Due to the large surface area of GBS, their van der Waals adhesion57 to the substrates is strong enough to protect them from multiple spin-coating and washing steps, thus making FQM non-destructive. We were able to acquire images of the same sample areas by (a, c) AFM, (b) FQM, (e) reflectance optical microscopy and (f) SEM. It can be clearly seen that FQM offers drastic improvement over reflectance optical microscopy. Its resolution and layer contrast are comparable to AFM and SEM.

Kết quả (Việt) 2:

FQM cho việc hình dung GBS. Sau khi việc bổ sung lượng nhỏ GO và r-GO, huỳnh quang của (a) fluorescein, (b) DCM và (c) BBOT trở thành giảm đáng kể (insets). Kết quả này cho thấy rằng huỳnh quang dập tắt bởi GBS là một hiện tượng chung độc lập của các thuốc nhuộm huỳnh quang được sử dụng. (d) Trong một thí nghiệm FQM điển hình, một lớp thuốc nhuộm huỳnh quang được áp dụng vào một GBS bao phủ bề mặt, mà có thể tiết lộ các GBS tiềm ẩn khi kích thích. (e) Bản vẽ Schematic của một kính hiển vi huỳnh quang hệ thống đảo ngược đã được sử dụng để chứng minh FQM. (f) ảnh FQM của GO lắng đọng trên SiO2 / Si chất nền sau khi thú vị một lớp fluorescein / PVP. Nó tiết lộ chi tiết sinh động của các nếp nhăn, nếp gấp và chồng chéo của các tấm GO. Thanh quy mô = 50 mm.
Tùy chọn hình
huỳnh quang dập tắt hiển vi của GBS
Trong một chiến lược ngược lại, chúng tôi đã phát triển một kỹ thuật hình ảnh mới cho GBS, kính hiển vi huỳnh quang dập tắt cụ thể là (FQM). Các nguyên tắc cơ bản về bản chất là sự đối lập với phương pháp ghi nhãn huỳnh quang thông thường. Thay vì được dán nhãn để được tươi sáng, các vật liệu GBS được thực hiện tối sử dụng hiệu ứng mạnh mẽ của họ dập tắt thuốc nhuộm huỳnh quang. Thông thường điều này có thể đạt được bằng cách làm cho một lớp huỳnh quang trên GBS phủ bề mặt, mà khi kích thích có thể tiết lộ những tấm như tối cơ bản GBS trong một nền tảng sáng như minh họa trong hình. 4d và 4e. Các phân tử thuốc nhuộm lý tưởng phải có hiệu suất lượng tử cao và chi phí thấp. Fluorescein đáp ứng các tiêu chuẩn và do đó được sử dụng như là vật liệu mô hình của chúng tôi cho hầu hết các proof-of-concept thí nghiệm. Một lượng nhỏ các polymer như polyvinylpyrrolidone (PVP) là đồng hòa tan trong dung dịch thuốc nhuộm để cải thiện sự đồng đều của lớp phủ thuốc nhuộm. Vả. 4f cho thấy một hình ảnh FQM tấm GO gửi trên một chất nền SiO2 / Si mạ fluorescein / PVP. Nó tiết lộ chi tiết sống động của bộ phim GO cơ bản, bao gồm cả các nếp nhăn, nếp gấp và chồng chéo mà cũng có thể được nhìn thấy trực tiếp bằng cách quan sát naked-mắt thông qua các mảnh mắt. Kể từ khi phát huỳnh quang dập tắt hiệu ứng của GBS là đủ mạnh để tạo ra hoàn toàn trái ngược so với các nền tảng sáng, FQM có thể tạo ra hình ảnh có độ tương phản so sánh với những người chụp bằng SEM hoặc AFM, với đơn giản hơn nhiều và rẻ hơn cụ (4đ hình.). Máy móc tẩy graphene và r-GO có hiệu quả dập tắt cao hơn, và do đó có thể dễ dàng quan sát thấy bởi FQM, too30.
So sánh AFM (Hình 5a.) Và FQM (Fig. 5b) hình ảnh chụp tại khu vực cùng một mẫu xác nhận rằng các hình ảnh được tạo bởi huỳnh quang dập tắt thực sự đại diện cho hình thái của GBS. Chiều cao hồ sơ của AFM đo lường cho thấy các tấm GO thể hiện ở góc trên bên trái của khu vực này là một lớp duy nhất với một cạnh gấp (5d hình.). Trong FQM hình ảnh, diện tích gấp xuất hiện đậm hơn so với các lĩnh vực lớp duy nhất. Kể từ bề dày biểu của GO đã đo được khoảng 1 nm24, mức độ cao hơn của sự dập tắt bởi hai lớp cho thấy rằng cơ chế dập tắt cơ bản là có thể dựa trên một tác động tầm xa như truyền năng lượng cộng hưởng thông qua interactions51 lưỡng cực, 52 và 55 . Ngược lại, các cơ chế tầm ngắn là ít hữu ích cho việc chụp ảnh khi họ không có khả năng giải quyết các khác biệt giữa đơn và đa lớp, trong đó sẽ không có khả năng để lộ những yếu tố hình thái quan trọng như nếp nhăn, nếp gấp, chồng lên hoặc số layers56. Vả. 5 do đó chứng tỏ các lớp đếm khả năng của FQM. Sau khi chụp ảnh FQM, lớp thuốc nhuộm có thể dễ dàng loại bỏ bằng cách rửa ngắn gọn với các dung môi. Ví dụ, hình ảnh AFM của các tấm GO cùng sau khi rửa bỏ lớp fluorescein / PVP (Hình 5c.) Xuất hiện giống với một trong trước khi áp dụng các lớp thuốc nhuộm (Hình 5a.), Do đó, hiện các hồ sơ cao của khu vực gấp ( vả. 5d). Không ô nhiễm hoặc sự thay đổi trong tấm hình thái có thể được phát hiện trong cả hai hình. 5c và 5d. Do diện tích bề mặt lớn của GBS, van der Waals của họ adhesion57 để các chất nền là đủ mạnh để bảo vệ chúng từ nhiều spin-sơn và rửa bước, do đó làm cho FQM không phá hủy. Chúng tôi đã có thể thu được hình ảnh của khu vực cùng một mẫu bằng cách (a, c) AFM, (b) FQM, (e) hiển vi quang học phản xạ và (f) SEM. Nó có thể được nhìn thấy rõ ràng rằng FQM cung cấp cải tiến mạnh mẽ trên kính hiển vi quang học phản xạ. Độ phân giải của nó và lớp tương phản được so sánh với AFM và SEM.