Liquid scanning transmission electron microscopy: Nanoscale imaging in micrometers-thick liquids

Scanning transmission electron microscopy (STEM) of specimens in liquid is possible using a microfluidic chamber with thin silicon nitride windows. This paper includes an analytic equation of the resolution as a function of the sample thickness and the vertical position of an object in the liquid. The equipment for STEM of liquid specimen is briefly described. STEM provides nanometer resolution in micrometer-thick liquid layers with relevance for both biological research and materials science. Using this technique, we investigated tagged proteins in whole eukaryotic cells, and gold nanoparticles in liquid with time-lapse image series. Possibly future applications are discussed.

RésuméLa microscopie électronique à balayage en transmission (STEM) d'échantillons immergés dans un liquide est possible en utilisant une chambre microfluidique réalisée avec de fines fenêtres en nitrure de silicium. Cet article introduit d'abord une équation analytique permettant d'estimer la résolution spatiale accessible en fonction de l'épaisseur totale de l'échantillon et de la position de l'objet d'intérêt en son sein. Après une description brève de l'équipement utilisable, nous montrons comment cette approche STEM permet d'observer avec une résolution nanométrique des objets d'intérêt en biologie ou en science des matériaux, plongés dans une couche liquide de plusieurs micromètres d'épaisseur. Avec cette technique, nous avons étudié la distribution de protéines marquées dans des cellules eucaryotes complètes et celle dynamique de nanoparticules d'or dans un liquide au moyen de séries d'images résolues en temps. Enfin, nous proposons quelques grands axes pour de futures applications.