纳米反应器

A revolutionary technology for understanding chemical reactions

纳米反应器基于MEMS技术, 作为功能性样品载体,实现TEM内的气氛加热环境。纳米反应器, 一旦加载到Climate样品杆内, 允许自设的气体流动通过惰性纳米反应器仓,样品温度由一个集成的微加热器和温度传感器控制。通过复制真实世界的工业化学反应釜, 纳米反应器可以实现对气体-固体反应的亚埃级分辨率成像和分析。

简便的制样

 

Directly deposit your sample onto the Nano-Reactor

Loading the sample onto the MEMS based sample carrier called the Nano-Reactor, is easy and fast to perform. Catalyst nanoparticles are typically in powder form and are prepared in an ethanol solution for direct drop casting onto the Nano-Reactor’s electron transparent windows.

纳米反应器综述

在纳米尺度上复制真实世界的化学反应

原子尺度成像

在电镜的最佳精度下观察催化反应动态

纳米反应器使用户能够在1个大气压的真实世界压力下原子分辨率下成像。纳米反应器的设计, 使流动在样品位置的气体厚度通常只有 5 um。作为样品载体, 纳米反应器的下氮化硅窗具有支持样品TEM成像并且将气体安全封闭在纳米反应器内的双重优势。顶部和底部氮化硅窗口 (30 nm) 几乎没有与电镜主电子束的相互作用, 每个纳米反应器进行过彻底测试确保了电镜在真空环境下的安全运行。

CuO在500 mBar气压下通入 H+ N2并加热到350 °C
FFT 显示比1 Å精度更好

突破压力壁垒

观察压力对样品动力学的影响

自电子显微镜诞生之日起, 在高真空工作一直是一个主要的研究限制。更重要的压力 (> 20 毫Bar) 对样品动态的影响现在开始被发现。突破真空的限制实现一个1大气压环境将为创造探索工业催化剂需要的真实纳米环镜迈进一大步。最近在 1 bar 环境中使用MEMS的研究表明, (1) 压力和 (2) 样品动态之间有直接的联系, 这对目前已知和模拟的情况有重大影响。因此, 需要对纳米反应器技术观察在一个大气压强下化学反应真正的机制和动态过程和十分必要。
1个大气压
快速换气
实验可以设定程序并自动控制

微加热

确保精准、稳定和可靠的温度

纳米反应器的微加热器是基于在Wildfire系列上经验证的成熟纳米芯片技术 , 提供了优越的性能, 温度准确, 可靠且稳定。微加热器封装在氮化硅材料内, 确保了加热器的金属不与气体或样品发生交互作用。通过焦耳加热的过程, 电流通过金属微加热器创造一个均匀的温度环境可高达1000° c。微加热器围绕放置样品的每个可穿透电子束的透明窗口, 保证了环境温度的均匀。微加热器的4探针设计允许4点探针控制所研究样品所在的区域温度-两个探针加热和两个探针来测量微加热器的局部电阻。金属丝加热先天的物理优势决定了电阻与温度有线性关系, 使得对电子/软件的快速反馈能够根据用户的需要准确地增加/降低温度。此外, 4 点探针还能补偿了样品周围气体环境的任何变化, 因为快速反馈会相应地调节电源, 以抵消热传导带来的任何变化, 并保持目标温度。

室温- 1,000 °C
无以伦比的稳定性
4探针

量热学

检测放热和吸热

利用纳米反应器的4探针微加热器, 可以精确计算出样品在内、外热反应中的散热量和吸收率。通过超高分辨率监测和显示微加热器的电阻和消耗功率可以观察样品温度和/或散热的变化。这些数据可以提供新的视角, 并根据纳米反应器内气体的流速、压力和成分条件, 标示样品的活性和相互作用相应产生或消耗的能量。

放热或吸热
在地测量
实时监控
一个清洁的环境是原位显微学表征的必要条件和模块化的样品台设计实现所有接触到反应气体组用户可以自行替换或清洁。这包括气体管道, 金属杆头和盖子, o 形环和耗材纳米反应器。

MEMS耗材

利用MEMS技术保持科研的领先地位

确保清洁和无污染的环境是每一个TEM实验的关键, 这就是为什么纳米反应器被设计为耗材。因此, 纳米反应器确保了结果的可靠性, 并防止数据受到高粘附系数颗粒 (多数如此)微粒或与纳米反应器接触的气体污染。其次, 随着MEMS技术的进步, DENSsolutions 研发团队正在不断地开发和改进纳米反应器, 这将确保气候用户始终处于原位TEM技术的前沿。

适用FEI电镜的Climate纳米反应器
适用日本电子电镜的Climate纳米反应器

按照纳米反应器和芯片仓

 

Fast and easy assembly with all tools included

The assembly of the Nano-Reactor into the Sample Holder tip is easy to perform (see video 1) and all required tools / components are included. Following sample preparation and feed through of the replaceable internal tubing, the Nano-Reactor is loaded into the precision made slot at the base of the Sample Holder tip. Small screws are used to lightly secure the Sample Holder tip together , before the Alignment Tool (see video 2) is used to align the electron transparent windows of the top chip (10 um ⌀) with those in the bottom chip (6 um ⌀). Finally, the screws are tightened and the Sample Holder is ready for testing in the Gas Supply System Vacuum Test Tube.

1. Climate样品杆 & 纳米反应器按照
2. 纳米反应器对齐工具

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