In Situ SIMS et spectroscopie IR des surfaces bien définies Préparé par Soft Landing de Ions Mass-sélectionnés
Summary
Atterrissage en douceur des ions de masse sélectionnés sur des surfaces est une approche puissante pour la préparation hautement contrôlée de nouveaux matériaux. Couplée à une analyse par spectrométrie in situ secondaire de masse d'ions (SIMS) et la spectroscopie d'absorption infrarouge de réflexion (IRRAS), atterrissage en douceur donne un aperçu sans précédent sur les interactions des espèces bien définies avec des surfaces.
Abstract
Atterrissage en douceur d'ions de masse sélectionnée sur des surfaces est une approche puissante pour la préparation hautement contrôlée de matières qui sont inaccessibles à l'aide des techniques de synthèse classiques. Couplage atterrissage en douceur avec la caractérisation in situ en utilisant la spectrométrie de masse secondaire d'ions (SIMS) et la spectroscopie d'absorption infrarouge en réflexion (IRRAS) permet l'analyse des surfaces bien définies sous vide propre. Les capacités de trois instruments d'atterrissage en douceur construites dans notre laboratoire sont illustrés pour le système représentatif de composés organométalliques de surface lié préparé par atterrissage en douceur de masse sélectionné ruthénium tris (bipyridine) dications, [Ru (bpy) 3] 2 + (bpy = bipyridine), sur acide carboxylique fin surfaces de monocouches auto-assemblées sur l'or (COOH-SAM). In situ temps de vol (TOF)-SIMS donne un aperçu de la réactivité des ions doux-débarquées. En outre, la cinétique de la réduction de charge, la neutralisation et desorption survenant sur le COOH-SAM à la fois pendant et après ion atterrissage en douceur sont étudiés à l'aide de Fourier in situ transformer ion résonance cyclotron des mesures (FT-ICR)-SIMS. Dans IRRAS in situ expériences permettent de mieux comprendre comment la structure de ligands organiques autour des centres métalliques est perturbé par l'immobilisation d'ions organométalliques sur COOH-SAM surfaces par atterrissage en douceur. Ensemble, les trois instruments fournissent des informations complémentaires concernant la composition chimique, la réactivité et la structure des espèces bien définies portées sur les surfaces.
Introduction
Atterrissage en douceur des ions de masse sélectionnés sur des surfaces reste un sujet d'intérêt de la recherche actuelle en raison des capacités démontrées de la technique pour la préparation hautement contrôlée de nouveaux matériaux 1-6. Les efforts récents ont indiqué des applications potentielles futures de l'atterrissage en douceur des ions de masse sélectionné dans la préparation de peptides et de protéines tableaux pour une utilisation dans criblage à haut débit biologique 7,8, la séparation des protéines et de l'enrichissement de conformation de peptides 9-12, la fixation covalente de peptides aux surfaces 9,10,13,14, enrichissement chiral de 15 composés organiques, la caractérisation électrochimique de protéines à activité redox spécifique de 16 à 18, la production de films minces 19,20 moléculaires, de la transformation des macromolécules telles que le graphène 21 et la préparation du modèle systèmes catalytiques par atterrissage en douceur de clusters ioniques 22-39, 40-48 nanoparticules et co organométalliquemplexes sur des matériaux de support 19,49-56. Le concept de la modification de surfaces par atterrissage en douceur des ions polyatomiques a été initialement proposé par les cuisiniers et les collègues en 1977 57. Dans les années suivantes un large éventail d'approches instrumentales ont été développées pour le dépôt contrôlé d'ions de masse choisi dans le gaz la phase sur les surfaces 1,4,5. Ions ont été générées par des processus tels que l'ionisation électrospray (ESI) 10,58,59, laser assistée par matrice désorption / ionisation (MALDI) 21, ionisation par impact électronique (EI) 60,61, pulsé décharge d'arc 62, de la condensation de gaz inerte 36 , 63, pulvérisation magnétron 64,65 et laser vaporisation 25,66,67. La sélection de masse des ions en phase gazeuse avant atterrissage en douceur a été réalisé en utilisant principalement des filtres de masse quadripolaires 58,68,69, dispositifs de déviation magnétique 70, et les instruments de piège à ions linéaire 8,59. Un particulier notaavance ble dans la méthodologie de l'atterrissage en douceur d'ions s'est produite récemment avec la mise en œuvre réussie de la température ambiante ion atterrissage en douceur et réactive par des cuisiniers et collègues 71,72. L'utilisation de ces différentes techniques d'ionisation et la masse de sélection, les interactions de hyperthermique (<100 eV) des ions polyatomiques avec des surfaces ont été étudiées afin de mieux comprendre les facteurs qui influent sur l'efficacité de l'ion atterrissage en douceur et les procédés concurrents de la diffusion réactive et non réactif comme ainsi que la surface dissociation induite 4,73-75.
La préparation des catalyseurs modèles bien définis à des fins de recherche a été une application particulièrement fructueux atterrissage en douceur des ions de masse sélectionné 25,34,35,56,76-81. Dans la gamme de taille des clusters à l'échelle nanométrique, où le comportement physique et chimique n'évolue pas linéairement avec la taille de cluster, il a été démontré que l'ajout ou la suppression d'atomes individuels ou de groupes peuvent considérablement influencer eleu réactivité chimique 82-84. Ce phénomène à l'échelle nanométrique, qui résulte de confinement quantique, a été démontrée de manière convaincante par Heiz et ses collaborateurs 85 pour un catalyseur à base de modèle comprenant des groupes reçus mous de huit atomes d'or (Au-8) supportées sur une surface riche en MgO défaut. Plusieurs autres études ont fourni des preuves de la réactivité dépendant de la taille des grappes portées sur les surfaces 34,77,86,87. En outre, les images de microscopie électronique à haute résolution indiquent que les clusters contenant aussi peu que dix 88 et cinquante-cinq 89 atomes peuvent être en grande partie responsable de l'activité supérieure de catalyseurs d'or en vrac de synthèse supportés sur des oxydes de fer. Employant atterrissage en douceur d'ions de masse sélectionnée, il est possible de préparer des matrices stables de grappes et de nanoparticules de taille sélectionnée qui ne diffusent pas et s'agglomèrent en de plus grandes structures sur la surface de matériaux de support 90 à 92. Ces études antérieures indiquent que, avec continuitément le développement, atterrissage en douceur de clusters et de nanoparticules de masse choisi peut devenir une technique polyvalent pour la création de catalyseurs hétérogènes très actives qui exploitent le comportement émergent d'un grand nombre de groupes identiques et de nanoparticules dans des tableaux étendus sur les surfaces. Ces systèmes extrêmement bien définis peuvent être utilisés à des fins de recherche pour comprendre comment les paramètres critiques tels que la taille de cluster, la morphologie, la composition élémentaire et la couverture de la surface influence l'activité catalytique, la sélectivité et la durabilité.
Complexes organométalliques qui sont généralement utilisés dans les phase solution catalyseurs homogènes peuvent également être immobilisés sur des surfaces par atterrissage en douceur des ions de masse sélectionné 56,80,81. Fixation des complexes métal-ligand ioniques à des supports solides pour produire des matériaux hybrides organiques-inorganiques est actuellement un domaine de recherche actif dans la catalyse et la science des surfaces communautés 93. L'objectif global est d'obtenir le hautsélectivité pour un produit souhaité de complexes métal-ligand en phase soluble, tout en facilitant une séparation plus facile des produits provenant des catalyseurs et des réactifs qui restent en solution. De cette manière, la surface immobilisée complexes organométalliques profiter des avantages des deux catalyseurs homogènes et hétérogènes. Grâce à la sélection d'un substrat approprié, il est possible de maintenir, voire d'améliorer l'environnement de ligand organique autour du centre de métal actif tout en réalisant une forte immobilisation de surface 94. monocouche surfaces auto-assemblées (SAM) sur l'or peut être mis fin à un certain nombre de différents groupes fonctionnels et sont, par conséquent, des systèmes idéaux pour étudier la faisabilité d'attacher complexes organométalliques à des surfaces par atterrissage en douceur des ions de masse sélectionné 95. En outre, les méthodes d'ionisation tels que la pression atmosphérique désorption thermique ionisation (APTDI) ont été précédemment démontré pour donner mixte métalliques complexes inorganiques en phase gazeusequi ne sont pas accessibles par la synthèse en solution 96. Dans la même veine, des techniques de synthèse et d'ionisation cinétique limitée non-thermique tels que la pulvérisation magnétron 65, l'agrégation de gaz 63 et vaporisation au laser 66 peuvent également être couplés avec des ions doux instrumentation d'atterrissage pour fournir un itinéraire polyvalent de nouveaux groupes et de nanoparticules inorganiques appuyé sur surfaces.
Afin d'évoluer atterrissage en douceur des ions de masse sélectionné dans une technologie mature pour la préparation des matériaux, il est essentiel que les méthodes d'analyse d'information être couplés avec soft instrumentation d'atterrissage pour sonder les propriétés chimiques et physiques des surfaces avant, pendant et après le dépôt de ions. À ce jour, une multitude de techniques ont été appliquées à cette fin, y compris la spectrométrie secondaire de masse d'ions (SIMS) 19,97-100, la température de désorption programmée et la réaction 50,52, la désorption laser et l'ionisation 101, la réaction de faisceau moléculaire pulsé 102, la spectroscopie infrarouge (FTIR et Raman) 98103104, surface améliorée spectroscopie Raman 103105, cavité ringdown spectroscopie 106, x-ray spectroscopie de photoélectrons 35107, microscopie à effet tunnel 33,108-111, microscopie à force atomique 112-114, et la microscopie électronique à transmission 39. Toutefois, afin de caractériser plus précisément des surfaces préparées ou modifiées par l'ion atterrissage en douceur, il est essentiel que l'analyse soit effectuée in situ sans exposition du substrat à l'environnement dans le laboratoire. Des analyses antérieures menées in situ ont permis de mieux comprendre des phénomènes tels que la réduction de la charge ionique des ions mous reçus au fil du temps 37,38,115,116, la désorption de doux atterri ions de surfaces 52, l'efficacité et la dépendance à l'énergie cinétique des ions atterrissage réactive 14,81 , et l'influence de la taillesur l'activité catalytique de pôles et de nanoparticules déposées sur les surfaces 117. A titre d'exemple, dans notre laboratoire, nous avons systématiquement étudié la cinétique de réduction de charge de peptides protonés sur les surfaces des différents SAM 3. Ces expériences ont été effectuées avec un instrument d'atterrissage en douceur unique, couplée à une transformée de Fourier à résonance cyclotronique ionique des ions secondaires spectromètre de masse (FT-ICR-SIMS) qui permet l'analyse in situ de surfaces à la fois pendant et après l'atterrissage en douceur d'ions 97. Pour élargir ces capacités d'analyse, un autre instrument a été construit qui permet la caractérisation in situ des ions reçus doux sur les surfaces à l'aide de IRRAS 104. Cette technique infrarouge surface sensible permet la formation de liaisons et les processus de destruction ainsi que les changements de conformation dans les ions complexes et des couches de surface à surveiller en temps réel à la fois pendant et après l'atterrissage en douceur 12. Par exemple, en utilisant IRRAS c'étaita démontré que l'ion atterrissage en douceur peut être utilisée pour immobiliser de manière covalente des peptides de masse sélectionné sur N-hydroxysuccinimidyl ester fonctionnalisé SAM 13,14.
Ici, nous illustrons les capacités des trois instruments sur mesure uniques situés au Pacific Northwest National Laboratory qui sont conçus pour in situ TOF-SIMS, FT-ICR-SIMS, et analyse IRRAS de substrats produits par atterrissage en douceur des ions de masse sélectionné sur les surfaces. Comme un système représentatif, nous présentons les résultats de l'atterrissage en douceur de masse sélectionné organométallique de ruthénium tris (bipyridine) dications [Ru (bpy) 3] 2 + sur acide carboxylique fin SAM (COOH-SAM) de préparer des complexes organométalliques immobilisés. Il est démontré que in situ TOF-SIMS offre les avantages d'une sensibilité extrême et large gamme dynamique d'ensemble qui facilite l'identification des espèces de faible abondance, y compris des intermédiaires réactifs qui ne peuvent être préenvoyé pour de courtes périodes de temps sur les surfaces. TOF-SIMS permet également de mieux comprendre comment la suppression d'un ligand à partir d'un ion organo-métallique dans la phase gazeuse, avant l'atterrissage en douceur, une influence sur l'efficacité de l'immobilisation vers les surfaces et sa réactivité chimique vers des molécules gazeuses. Caractérisation complémentaire en utilisant in situ FT-ICR-SIMS permet de mieux comprendre la réduction de charge, la neutralisation et la cinétique de désorption des ions doublement chargés sur la surface tandis que in situ IRRAS sonde la structure des ligands organiques entourant les centres métalliques chargés, ce qui peut influer sur la propriétés électroniques et la réactivité des ions immobilisés. Collectivement, nous illustrons comment atterrissage en douceur des ions de masse sélectionnés combinés avec une analyse in situ par SIMS et IRRAS donne un aperçu des interactions entre les espèces et les surfaces qui ont des implications pour un large éventail d'activités scientifiques bien définies.
Protocol
Representative Results
Discussion
Atterrissage en douceur des ions de masse choisi est généralement effectuée en utilisant des instruments sur mesure unique qui existe dans plusieurs laboratoires dans le monde qui sont spécialement équipés pour ces expériences. Les modifications sont constamment apportées à ces instruments pour faciliter l'ionisation d'un plus large éventail de composés, pour atteindre plus grands courants ioniques et raccourcir les délais de dépôt, pour multiplexer atterrissage en douceur et atteindre ainsi le dé…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette recherche a été financée par le Bureau des sciences fondamentales de l'énergie, Division des sciences chimiques, sciences de la terre et Biosciences du Département américain de l'Énergie (DOE). GEJ reconnaît le soutien du Programme de laboratoire de recherche dirigé et du développement à la Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) Linus Pauling bourse et. Ce travail a été effectué en utilisant EMSL, une installation de l'utilisateur scientifique national parrainé par le ministère de l'Office de l'énergie de recherche biologique et environnementale et situé à PNNL. PNNL est exploité par Battelle pour le US DOE.
Materials
| Gold on Silicon Substrates 1 cm2 | Platypus Technologies | Au.1000.SL1custom | |
| Gold on Silicon Substrates 4.8 mm diameter circular | SPI Supplies | 4176GSW-AB | |
| Glass Scintillation Vials | Fisher Scientific | 03-337-14 | |
| Non-denatured Ethanol | Sigma-Aldrich | 459836-1L | |
| Ultraviolet Cleaner | Boekel Scientific | ||
| 16-Mercaptohexadecanoic Acid | Sigma-Aldrich | 448303-5G | |
| Hydrochloric Acid | Sigma-Aldrich | 320331-500ML | |
| Aluminum Foil | Sigma-Aldrich | Z185140-1EA | |
| Metal Forceps/Tweezers | Wiha | 49185 | |
| Nitrile Gloves | Fisher Scientific | S66383 | |
| Tris(2,2′-bipyridine)dichlororuthenium(II) hexahydrate | Sigma-Aldrich | 224758-1G | |
| Methanol | Sigma-Aldrich | 322415-1L | |
| 1 mL Gas Tight Glass Syringe | Hamilton | ||
| Syringe Pump | KD Scientific | 100 | |
| 360 um ID Fused Silica Capillary | Polymicro Technologies | TSP075375 | |
| High Resistance Electrometer | Keithley | 6517A | |
| Commercial TOF-SIMS Instrument | Physical Electronics | TRIFT | |
| Ultra High Purity Oxygen | Matheson | G1979175 | |
| Research Purity Ethylene | Matheson | G2250178 | |
| Cesium Ion Source | Heat Wave Labs | 101502 | |
| Commercial FTIR Spectrometer | Bruker | Vertex 70 |
Referenzen
- Gologan, B., Green, J. R., Alvarez, J., Laskin, J., Cooks, R. G. Ion/surface reactions and ion soft-landing. Physical Chemistry Chemical Physics. 7, 1490-1500 (2005).
- Perez, A., et al. Functional nanostructures from clusters. Int J Nanotechnol. 7, 523-574 (2010).
- Laskin, J., Wang, P., Hadjar, O. Soft-landing of peptide ions onto self-assembled monolayer surfaces: an overview. Physical Chemistry Chemical Physics. 10, 1079-1090 (2008).
- Cyriac, J., Pradeep, T., Kang, H., Souda, R., Cooks, R. G. Low-Energy Ionic Collisions at Molecular Solids. Chem Rev. 112, 5356-5411 (2012).
- Verbeck, G., Hoffmann, W., Walton, B. Soft-landing preparative mass spectrometry. Analyst. 137, 4393-4407 (2012).
- Johnson, G. E., Hu, Q. C., Laskin, J. Soft Landing of Complex Molecules on Surfaces. Annu Rev Anal Chem. 4, 83-104 (2011).
- Ouyang, Z., et al. Preparing protein microarrays by soft-landing of mass-selected ions. Science. 301, 1351-1354 (2003).
- Blake, T. A., et al. Preparative linear ion trap mass spectrometer for separation and collection of purified proteins and peptides in arrays using ion soft landing. Anal Chem. 76, 6293-6305 (2004).
- Blacken, G. R., Volny, M., Vaisar, T., Sadilek, M., Turecek, F. In situ enrichment of phosphopeptides on MALDI plates functionalized by reactive landing of zirconium(IV)-n-propoxide ions. Anal Chem. 79, 5449-5456 (2007).
- Blacken, G. R., et al. Reactive Landing of Gas-Phase Ions as a Tool for the Fabrication of Metal Oxide Surfaces for In Situ Phosphopeptide Enrichment. J Am Soc Mass Spectr. 20, 915-926 (2009).
- Wang, P., Laskin, J. Helical peptide arrays on self-assembled monolayer surfaces through soft and reactive landing of mass-selected ions. Angew Chem Int Edit. 47, 6678-6680 (2008).
- Hu, Q. C., Wang, P., Laskin, J. Effect of the surface on the secondary structure of soft landed peptide ions. Phys Chem Chem Phys. 12, 12802-12810 (2010).
- Wang, P., Hadjar, O., Laskin, J. Covalent immobilization of peptides on self-assembled monolayer surfaces using soft-landing of mass-selected ions. J Am Chem Soc. 129, 8682-8683 (2007).
- Wang, P., Hadjar, O., Gassman, P. L., Laskin, J. Reactive landing of peptide ions on self-assembled monolayer surfaces: an alternative approach for covalent immobilization of peptides on surfaces. Physical Chemistry Chemical Physics. 10, 1512-1522 (2008).
- Nanita, S. C., Takats, Z., Cooks, R. G., Myung, S., Clemmer, D. E. Chiral enrichment of serine via formation, dissociation, and soft-landing of octameric cluster ions. J Am Soc Mass Spectr. 15, 1360-1365 (2004).
- Pepi, F., et al. Soft landed protein voltammetry. (33), 3494-3496 (2007).
- Mazzei, F., et al. Soft-landed protein voltammetry: A tool for redox protein characterization. Anal Chem. 80, 5937-5944 (2008).
- Mazzei, F., Favero, G., Frasconi, M., Tata, A., Pepi, F. Electron-Transfer Kinetics of Microperoxidase-11 Covalently Immobilised onto the Surface of Multi-Walled Carbon Nanotubes by Reactive Landing of Mass-Selected Ions. Chemistry-a European Journal. 15, 7359-7367 (2009).
- Rauschenbach, S., et al. Electrospray Ion Beam Deposition: Soft-Landing and Fragmentation of Functional Molecules at Solid Surfaces. Acs Nano. 3, 2901-2910 (2009).
- Saf, R., et al. Thin organic films by atmospheric-pressure ion deposition. Nat Mater. 3, 323-329 (2004).
- Rader, H. J., et al. Processing of giant graphene molecules by soft-landing mass spectrometry. Nature Materials. 5, 276-280 (2006).
- Xirouchaki, C., Palmer, R. E. Pinning and implantation of size-selected metal clusters: a topical review. Vacuum. 66, 167-173 (2002).
- Xirouchaki, C., Palmer, R. E. Deposition of size-selected metal clusters generated by magnetron sputtering and gas condensation: a progress review. Philos T Roy Soc A. 362, 117-124 (2004).
- Li, Z. Y., et al. Three-dimensional atomic-scale structure of size-selected gold nanoclusters. Nature. 451, (2008).
- Heiz, U., Vanolli, F., Trento, L., Schneider, W. D. Chemical reactivity of size-selected supported clusters: An experimental setup. Rev Sci Instrum. 68, 1986-1994 (1997).
- Heiz, U., et al. Chemical reactions on size-selected clusters on surfaces. Nobel Symp. 117, 87-98 (2001).
- Kunz, S., et al. Size-selected clusters as heterogeneous model catalysts under applied reaction conditions. Phys Chem Chem Phys. 12, 10288-10291 (2010).
- Wepasnick, K. A., et al. Surface Morphologies of Size-Selected Mo-100 +/- 2.5 and (MoO3)(67+/-1.5) Clusters Soft-Landed onto HOPG. J Phys Chem C. 115, 12299-12307 (2011).
- Lim, D. C., Dietsche, R., Gantefor, G., Kim, Y. D. Size-selected Au clusters deposited on SiO2/Si: Stability of clusters under ambient pressure and elevated temperatures. Appl Surf Sci. 256, 1148-1151 (2009).
- Woodward, W. H., Blake, M. M., Luo, Z. X., Weiss, P. S., Castleman, A. W. Soft-Landing Deposition of Al-17(-) on a Hydroxyl-Terminated Self-Assembled Monolayer. J Phys Chem C. 115, 5373-5377 (2011).
- Benz, L., et al. Landing of size-selected Ag-n(+) clusters on single crystal TiO2 (110)-(1×1) surfaces at room temperature. J Chem Phys. 122, (2005).
- Tong, X., et al. Intact size-selected Au-n clusters on a TiO2(110)-(1 x 1) surface at room temperature. J Am Chem Soc. 127, 13516-13518 (2005).
- Kahle, S., et al. The Quantum Magnetism of Individual Manganese-12-Acetate Molecular Magnets Anchored at Surfaces. Nano Lett. 12, 518-521 (2012).
- Proch, S., Wirth, M., White, H. S., Anderson, S. L. Strong Effects of Cluster Size and Air Exposure on Oxygen Reduction and Carbon Oxidation Electrocatalysis by Size-Selected Pt-n (n <= 11) on Glassy Carbon Electrodes. J Am Chem Soc. 135, 3073-3086 (2013).
- Kaden, W. E., Wu, T. P., Kunkel, W. A., Anderson, S. L. Electronic Structure Controls Reactivity of Size-Selected Pd Clusters Adsorbed on TiO2 Surfaces. Science. 326, 826-829 (2009).
- Binns, C. Nanoclusters deposited on surfaces. Surf Sci Rep. 44, 1-49 (2001).
- Johnson, G. E., Priest, T., Laskin, J. Coverage-Dependent Charge Reduction of Cationic Gold Clusters on Surfaces Prepared Using Soft Landing of Mass-Selected Ions. J Phys Chem C. 116, 24977-24986 (2012).
- Johnson, G. E., Priest, T., Laskin, J. Charge Retention by Gold Clusters on Surfaces Prepared Using Soft Landing of Mass Selected Ions. Acs Nano. 6, 573-582 (2012).
- Johnson, G. E., Wang, C., Priest, T., Laskin, J. Monodisperse Au-11 Clusters Prepared by Soft Landing of Mass Selected Ions. Anal Chem. 83, 8069-8072 (2011).
- Zachary, A. M., Bolotin, I. L., Asunskis, D. J., Wroble, A. T., Hanley, L. Cluster Beam Deposition of Lead Sulfide Nanocrystals into Organic Matrices. Acs Appl Mater Inter. 1, 1770-1777 (2009).
- Ayesh, A. I., Qamhieh, N., Ghamlouche, H., Thaker, S., El-Shaer, M. Fabrication of size-selected Pd nanoclusters using a magnetron plasma sputtering source. J Appl Phys. 107, (2010).
- Ayesh, A. I., Thaker, S., Qamhieh, N., Ghamlouche, H. Size-controlled Pd nanocluster grown by plasma gas-condensation method. J Nanopart Res. 13, 1125-1131 (2011).
- Ayesh, A. I., Qamhieh, N., Mahmoud, S. T., Alawadhi, H. Fabrication of size-selected bimetallic nanoclusters using magnetron sputtering. J Mater Res. 27, 2441-2446 (2012).
- Datta, D., Bhattacharyya, S. R., Shyjumon, I., Ghose, D., Hippler, R. Production and deposition of energetic metal nanocluster ions of silver on Si substrates. Surf Coat Tech. 203, 2452-2457 (2009).
- Majumdar, A., et al. Surface morphology and composition of films grown by size-selected Cu nanoclusters. Vacuum. 83, 719-723 (2008).
- Tang, J., Verrelli, E., Tsoukalas, D. Assembly of charged nanoparticles using self-electrodynamic focusing. Nanotechnology. 20, 10 (2009).
- Gracia-Pinilla, M. A., Martinez, E., Vidaurri, G. S., Perez-Tijerina, E. Deposition of Size-Selected Cu Nanoparticles by Inert Gas Condensation. Nanoscale Res Lett. 5, 180-188 (2010).
- Banerjee, A. N., Krishna, R., Das, B. Size controlled deposition of Cu and Si nano-clusters by an ultra-high vacuum sputtering gas aggregation technique. Appl Phys. 90, 299-303 (2008).
- Judai, K., et al. A soft-landing experiment on organometallic cluster ions: infrared spectroscopy of V(benzene)(2) in Ar matrix. Chemical Physics Letters. 334, 277-284 (2001).
- Mitsui, M., Nagaoka, S., Matsumoto, T., Nakajima, A. Soft-landing isolation of vanadium-benzene sandwich clusters on a room-temperature substrate using n-alkanethiolate self-assembled monolayer matrixes. J Phys Chem B. 110, 2968-2971 (2006).
- Nagaoka, S., Matsumoto, T., Okada, E., Mitsui, M., Nakajima, A. Room-temperature isolation of V(benzene)(2) sandwich clusters via soft-landing into n-alkanethiol self-assembled monolayers. J Phys Chem B. 110, 16008-16017 (2006).
- Nagaoka, S., Matsumoto, T., Ikemoto, K., Mitsui, M., Nakajima, A. Soft-landing isolation of multidecker V-2(benzene)(3) complexes in an organic monolayer matrix: An infrared spectroscopy and thermal desorption study. J Am Chem Soc. 129, 1528-1529 (2007).
- Nagaoka, S., Ikemoto, K., Matsumoto, T., Mitsui, M., Nakajima, A. Soft-landing isolation of gas-phase-synthesized transition metal-benzene complexes into a fluorinated self-assembled monolayer matrix. J Phys Chem C. 112, 15824-15831 (2008).
- Ikemoto, K., Nagaoka, S., Matsumoto, T., Mitsui, M., Nakajima, A. Soft-Landing Experiments of Cr(benzene)(2) Sandwich Complexes onto a Carboxyl-Terminated Self-Assembled Monolayer Matrix. J Phys Chem C. 113, 4476-4482 (2009).
- Nagaoka, S., Ikemoto, K., Horiuchi, K., Nakajima, A. Soft- and Reactive-Landing of Cr(aniline)(2) Sandwich Complexes onto Self-Assembled Monolayers: Separation between Functional and Binding Sites. J Am Chem Soc. 133, 18719-18727 (2011).
- Pepi, F., et al. Chemically Modified Multiwalled Carbon Nanotubes Electrodes with Ferrocene Derivatives through Reactive Landing. J Phys Chem C. 115, 4863-4871 (2011).
- Franchetti, V., Solka, B. H., Baitinger, W. E., Amy, J. W., Cooks, R. G. Soft Landing of Ions as a Means of Surface Modification. International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes. 23, 29-35 (1977).
- Hadjar, O., et al. Design and performance of an instrument for soft landing of Biomolecular ions on surfaces. Anal Chem. 79, 6566-6574 (2007).
- Peng, W. P., et al. Ion soft landing using a rectilinear ion trap mass spectrometer. Anal Chem. 80, 6640-6649 (2008).
- Shen, J. W., et al. Soft landing of ions onto self-assembled hydrocarbon and fluorocarbon monolayer surfaces. Int J Mass Spectrom. 182, 423-435 (1999).
- Bottcher, A., Weis, P., Bihlmeier, A., Kappes, M. M. C-58 on HOPG: Soft-landing adsorption and thermal desorption. Physical Chemistry Chemical Physics. 6, 5213-5217 (2004).
- Klipp, B., et al. Deposition of mass-selected cluster ions using a pulsed arc cluster-ion source. Appl Phys a-Mater. 73, 547-554 (2001).
- Baker, S. H., et al. The construction of a gas aggregation source for the preparation of size-selected nanoscale transition metal clusters. Rev Sci Instrum. 71, 3178-3183 (2000).
- Haberland, H., Karrais, M., Mall, M., Thurner, Y. Thin-Films from Energetic Cluster Impact – a Feasibility Study. J Vac Sci Technol A. 10, 3266-3271 (1992).
- Pratontep, S., Carroll, S. J., Xirouchaki, C., Streun, M., Palmer, R. E. Size-selected cluster beam source based on radio frequency magnetron plasma sputtering and gas condensation. Rev Sci Instrum. 76, (2005).
- Duncan, M. A. Invited Review Article: Laser vaporization cluster sources. Rev Sci Instrum. 83, (2012).
- Wagner, R. L., Vann, W. D., Castleman, A. W. A technique for efficiently generating bimetallic clusters. Rev Sci Instrum. 68, 3010-3013 (1997).
- Harbich, W., et al. Deposition of Mass Selected Silver Clusters in Rare-Gas Matrices. J Chem Phys. 93, 8535-8543 (1990).
- Denault, J. W., Evans, C., Koch, K. J., Cooks, R. G. Surface modification using a commercial triple quadrupole mass spectrometer. Anal Chem. 72, 5798-5803 (2000).
- Mayer, P. S., et al. Preparative separation of mixtures by mass spectrometry. Anal Chem. 77, 4378-4384 (2005).
- Badu-Tawiah, A. K., Wu, C. P., Cooks, R. G. Ambient Ion Soft Landing. Anal Chem. 83, 2648-2654 (2011).
- Badu-Tawiah, A. K., Campbell, D. I., Cooks, R. G. Reactions of Microsolvated Organic Compounds at Ambient Surfaces: Droplet Velocity, Charge State, and Solvent Effects. J Am Soc Mass Spectr. 23, 1077-1084 (2012).
- Laskin, J., Futrell, J. H. Activation of large ions in FT-ICR mass spectrometry. Mass Spectrom Rev. 24, 135-167 (2005).
- Laskin, J., Futrell, J. H. Collisional activation of peptide ions in FT-ICR mass spectrometry. Mass Spectrom Rev. 22, 158-181 (2003).
- Wysocki, V. H., Joyce, K. E., Jones, C. M., Beardsley, R. L. Surface-induced dissociation of small molecules, peptides,and non-covalent protein complexes. J Am Soc Mass Spectr. 19, 190-208 (2008).
- Abbet, S., Judai, K., Klinger, L., Heiz, U. Synthesis of monodispersed model catalysts using softlanding cluster deposition. Pure Appl Chem. 74, 1527-1535 (2002).
- Molina, L. M., et al. Size-dependent selectivity and activity of silver nanoclusters in the partial oxidation of propylene to propylene oxide and acrolein: A joint experimental and theoretical study. Catal Today. 160, 116-130 (2011).
- Lei, Y., et al. Increased Silver Activity for Direct Propylene Epoxidation via Subnanometer Size Effects. Science. 328, 224-228 (2010).
- Lee, S., et al. Selective Propene Epoxidation on Immobilized Au6-10 Clusters: The Effect of Hydrogen and Water on Activity and Selectivity. Angew Chem Int Edit. 48, 1467-1471 (2009).
- Peng, W. P., et al. Redox chemistry in thin layers of organometallic complexes prepared using ion soft landing. Phys Chem Chem Phys. 13, 267-275 (2011).
- Johnson, G. E., Laskin, J. Preparation of Surface Organometallic Catalysts by Gas-Phase Ligand Stripping and Reactive Landing of Mass-Selected Ions. Chem-Eur J. 16, 14433-14438 (2010).
- Castleman, A. W., Jena, P. Clusters: A bridge between disciplines. P Natl Acad Sci USA. 103, 10552-10553 (2006).
- Jena, P., Castleman, A. W. Clusters: A bridge across the disciplines of physics and chemistry. P Natl Acad Sci USA. 103, 10560-10569 (2006).
- Castleman, A. W., Jena, P. Clusters: A bridge across the disciplines of environment, materials science, and biology. P Natl Acad Sci USA. 103, 10554-10559 (2006).
- Yoon, B., et al. Charging effects on bonding and catalyzed oxidation of CO on Au-8 clusters on MgO. Science. 307, 403-407 (2005).
- Landman, U., Yoon, B., Zhang, C., Heiz, U., Arenz, M. Factors in gold nanocatalysis: oxidation of CO in the non-scalable size regime. Top Catal. 44, 145-158 (2007).
- Habibpour, V., et al. Novel Powder-Supported Size-Selected Clusters for Heterogeneous Catalysis under Realistic Reaction Conditions. J Phys Chem C. 116, 26295-26299 (2012).
- Herzing, A. A., Kiely, C. J., Carley, A. F., Landon, P., Hutchings, G. J. Identification of active gold nanoclusters on iron oxide supports for CO oxidation. Science. 321, 1331-1335 (2008).
- Turner, M., et al. Selective oxidation with dioxygen by gold nanoparticle catalysts derived from 55-atom clusters. Nature. 454, (2008).
- Yin, F., Xirouchaki, C., Guo, Q. M., Palmer, R. E. High-temperature stability of size-selected gold nanoclusters pinned on graphite. Adv Mater. 17, 731-734 (2005).
- Palomba, S., Palmer, R. E. Patterned films of size-selected Au clusters on optical substrates. J Appl Phys. 101, (2007).
- Yin, F., Lee, S. S., Abdela, A., Vajda, S., Palmer, R. E. Communication: Suppression of sintering of size-selected Pd clusters under realistic reaction conditions for catalysis. J Chem Phys. 134, (2011).
- Zamboulis, A., Moitra, N., Moreau, J. J. E., Cattoen, X., Man, M. W. C. Hybrid materials: versatile matrices for supporting homogeneous catalysts. J Mater Chem. 20, 9322-9338 (2010).
- Notestein, J. M., Katz, A. Enhancing heterogeneous catalysis through cooperative hybrid organic-inorganic interfaces. Chem-Eur J. 12, 3954-3965 (2006).
- Love, J. C., Estroff, L. A., Kriebel, J. K., Nuzzo, R. G., Whitesides, G. M. Self-assembled monolayers of thiolates on metals as a form of nanotechnology. Chem Rev. 105, 1103-1169 (2005).
- Peng, W. P., Goodwin, M. P., Chen, H., Cooks, R. G., Wilker, J. Thermal formation of mixed-metal inorganic complexes at atmospheric pressure. Rapid Commun Mass Sp. 22, 3540-3548 (2008).
- Alvarez, J., et al. Preparation and in situ characterization of surfaces using soft landing in a Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer. Anal Chem. 77, 3452-3460 (2005).
- Cyriac, J., Li, G. T., Cooks, R. G. Vibrational Spectroscopy and Mass Spectrometry for Characterization of Soft Landed Polyatomic Molecules. Anal Chem. 83, 5114-5121 (2011).
- Johnson, G. E., Lysonski, M., Laskin, J. In Situ Reactivity and TOF-SIMS Analysis of Surfaces Prepared by Soft and Reactive Landing of Mass-Selected Ions. Anal Chem. 82, 5718-5727 (2010).
- Nie, Z. X., et al. In Situ SIMS Analysis and Reactions of Surfaces Prepared by Soft Landing of Mass-Selected Cations and Anions Using an Ion Trap Mass Spectrometer. J Am Soc Mass Spectr. 20, 949-956 (2009).
- Gologan, B., et al. Ion soft-landing into liquids: Protein identification, separation, and purification with retention of biological activity. J Am Soc Mass Spectr. 15, 1874-1884 (2004).
- Judai, K., Abbet, S., Worz, A. S., Rottgen, M. A., Heiz, U. Turn-over frequencies of catalytic reactions on nanocatalysts measured by pulsed molecular beams and quantitative mass spectrometry. Int J Mass Spectrom. 229, 99-106 (2003).
- Cyriac, J., Wleklinski, M., Li, G. T., Gao, L., Cooks, R. G. In situ Raman spectroscopy of surfaces modified by ion soft landing. Analyst. 137, 1363-1369 (2012).
- Hu, Q. C., Wang, P., Gassman, P. L., Laskin, J. In situ Studies of Soft- and Reactive Landing of Mass-Selected Ions Using Infrared Reflection Absorption Spectroscopy. Anal Chem. 81, 7302-7308 (2009).
- Volny, M., et al. Surface-enhanced Raman spectroscopy of soft-landed polyatomic ions and molecules. Anal Chem. 79, 4543-4551 (2007).
- Kartouzian, A., et al. Cavity ring-down spectrometer for measuring the optical response of supported size-selected clusters and surface defects in ultrahigh vacuum. J Appl Phys. 104, (2008).
- Kaden, W. E., Kunkel, W. A., Roberts, F. S., Kane, M., Anderson, S. L. CO adsorption and desorption on size-selected Pdn/TiO2(110) model catalysts: Size dependence of binding sites and energies, and support-mediated adsorption. J Chem Phys. 136, (2012).
- Price, S. P., et al. STM characterization of size-selected V-1, V-2, VO and VO2 clusters on a TiO2 (110)-(1 x 1) surface at room temperature. Surf Sci. 605, 972-976 (2011).
- Benz, L., et al. Pinning mononuclear Au on the surface of titania. J Phys Chem B. 110, 663-666 (2006).
- Deng, Z. T., et al. A Close Look at Proteins: Submolecular Resolution of Two- and Three-Dimensionally Folded Cytochrome c at Surfaces. Nano Lett. 12, 2452-2458 (2012).
- Di Vece, M., Palomba, S., Palmer, R. E. Pinning of size-selected gold and nickel nanoclusters on graphite. Phys Rev B. , (2005).
- Benesch, J. L. P., et al. Separating and visualising protein assemblies by means of preparative mass spectrometry and microscopy. J Struct Biol. 172, 161-168 (2010).
- Davila, S. J., Birdwell, D. O., Verbeck, G. F. Drift tube soft-landing for the production and characterization of materials: Applied to Cu clusters. Rev Sci Instrum. 81, (2010).
- Rauschenbach, S., et al. Electrospray ion beam deposition of clusters and biomolecules. Small. 2, 540-547 (2006).
- Hadjar, O., Futrell, J. H., Laskin, J. First observation of charge reduction and desorption kinetics of multiply protonated peptides soft landed onto self-assembled monolayer surfaces. J Phys Chem C. 111, 18220-18225 (2007).
- Hadjar, O., Wang, P., Futrell, J. H., Laskin, J. Effect of the Surface on Charge Reduction and Desorption Kinetics of Soft Landed Peptide Ions. J Am Soc Mass Spectr. 20, 901-906 (2009).
- Heiz, U., Bullock, E. L. Fundamental aspects of catalysis on supported metal clusters. J Mater Chem. 14, 564-577 (2004).
- Nogues, C., Wanunu, M. A rapid approach to reproducible, atomically flat gold films on mica. Surf Sci. 573, (2004).
- Kawasaki, M., Uchiki, H. Sputter deposition of atomically flat Au(111) and Ag(111) films. Surf Sci. 388, (1997).
- Laskin, J., Denisov, E. V., Shukla, A. K., Barlow, S. E., Futrell, J. H. Surface-induced dissociation in a Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer: Instrument design and evaluation. Anal Chem. 74, 3255-3261 (2002).
- Mize, T. H., et al. A modular data and control system to improve sensitivity, selectivity, speed of analysis, ease of use, and transient duration in an external source FTICR-MS. Int J Mass Spectrom. 235, 243-253 (2004).
- Mallick, P. K., Danzer, G. D., Strommen, D. P., Kincaid, J. R. Vibrational-Spectra and Normal-Coordinate Analysis of Tris(Bipyridine)Ruthenium(Ii). J Phys Chem-Us. 92, 5628-5634 (1988).
- Strommen, D. P., Mallick, P. K., Danzer, G. D., Lumpkin, R. S., Kincaid, J. R. Normal-Coordinate Analyses of the Ground and 3mlct Excited-States of Tris(Bipyridine)Ruthenium(Ii). J Phys Chem-Us. 94, 1357-1366 (1990).
- Kim, H., Lee, H. B. R., Maeng, W. J. Applications of atomic layer deposition to nanofabrication and emerging nanodevices. Thin Solid Films. 517, 2563-2580 (2009).
- Du, Y., George, S. M. Molecular layer deposition of nylon 66 films examined using in situ FTIR spectroscopy. J Phys Chem C. 111, 8509-8517 (2007).
- Yoshimura, T., Tatsuura, S., Sotoyama, W. Polymer-Films Formed with Monolayer Growth Steps by Molecular Layer Deposition. Appl Phys Lett. 59, 482-484 (1991).
- Loscutoff, P. W., Zhou, H., Clendenning, S. B., Bent, S. F. Formation of Organic Nanoscale Laminates and Blends by Molecular Layer Deposition. Acs Nano. 4, 331-341 (2010).
- George, S. M., Yoon, B., Dameron, A. A. Surface Chemistry for Molecular Layer Deposition of Organic and Hybrid Organic-Inorganic Polymers. Accounts Chem Res. 42, 498-508 (2009).
- Marginean, I., Page, J. S., Tolmachev, A. V., Tang, K. Q., Smith, R. D. Achieving 50% Ionization Efficiency in Subambient Pressure Ionization with Nanoelectrospray. Anal Chem. 82, 9344-9349 (2010).
- Page, J. S., Tang, K., Kelly, R. T., Smith, R. D. Subambient pressure ionization with nanoelectrospray source and interface for improved sensitivity in mass spectrometry. Anal Chem. 80, 1800-1805 (2008).
- Kelly, R. T., Page, J. S., Tang, K. Q., Smith, R. D. Array of chemically etched fused-silica emitters for improving the sensitivity and quantitation of electrospray ionization mass spectrometry. Anal Chem. 79, 4192-4198 (2007).
- Spraggins, J. M., Caprioli, R. High-Speed MALDI-TOF Imaging Mass Spectrometry: Rapid Ion Image Acquisition and Considerations for Next Generation Instrumentation. J Am Soc Mass Spectr. 22, 1022-1031 (2011).
- Majumdar, A., et al. Development of metal nanocluster ion source based on dc magnetron plasma sputtering at room temperature. Rev Sci Instrum. 80, (2009).
- Ganeva, M., Pipa, A. V., Hippler, R. The influence of target erosion on the mass spectra of clusters formed in the planar DC magnetron sputtering source. Surf Coat Tech. , 213-241 (2012).
- Tang, J., Verrelli, E., Tsoukalas, D. Selective deposition of charged nanoparticles by self-electric focusing effect. Microelectron Eng. 86, 898-901 (2009).
