Chemical imaging of spatial heterogeneities in catalytic solids at different length and time scales

Angewandte Chemie - International Edition

Volumn 48, Issue 27, 2009, Pages 4910-4943

  Weckhuysen, Bert M ^a  

^a UTRECHT UNIVERSITY   (Netherlands)

Author keywords

Heterogeneous catalysis; In situ spectroscopy; Nanoparticles; Single molecule spectroscopy; Zeolites

Indexed keywords

2D IMAGING; 3D IMAGING; ACTIVE SITE; CATALYST BODIES; CATALYTIC ACTIVITY; CATALYTIC PROCESS; CATALYTIC REACTOR; CHEMICAL IMAGING; DIFFERENT LENGTH SCALE; FUTURE PROSPECTS; HETEROGENEOUS CATALYSIS; HETEROGENEOUS CATALYST; IN SITU SPECTROSCOPY; LABEL FREE; LENGTH SCALE; NANO SCALE; RATIONAL DESIGN; REACTION CONDITIONS; SINGLE-MOLECULE; SINGLE-MOLECULE SPECTROSCOPY; SPATIAL HETEROGENEITY; SPATIAL RESOLUTION; SPATIO-TEMPORAL GRADIENTS; SPECTROSCOPIC METHOD; TIME DEPENDENT PHENOMENA; TIME-RESOLVED; TIME-SCALES;

BIOMATERIALS; CATALYSTS; DEPTH PROFILING; MOLECULES; NANOPARTICLES; SILICATE MINERALS; TOMOGRAPHY; ZEOLITES;

CATALYSIS;

EID: 70349937787     PISSN: 14337851     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/anie.200900339     Document Type: Review

References (279)

1. Handbook of Heterogeneous Catalysis, 2nd ed. (Eds.: G. Ertl, H. Knozinger. F. Schuth, J. Weitkamp), Wiley-VCH, Weinheim, 2008.
2. J. Hagen, Industrial Catalysis: A Practical Approach, Wiley-VCH. Weinheim, 1999.
3. H. F. Rase, Handbook of Commercial Catalysts, CRC, New York, 2000.
4. Supported Metals in Catalysis (Eds.: J. A. Anderson, M. Fernandez Garcia), Imperial College Press, London, 2005.
5. J. M. Thomas, W. J. Thomas, Principles and Practice of Heterogeneous Catalysis, VCH, Weinheim, 1997.
6. J. W. Niemantsverdriet, Spectroscopy in Catalysis, An Introduction, 3rd ed., VCH, Weinheim, 2007.
7. 3+ species can coexist, each with their own degree of coordinative unsaturation and related ethylene polymerization activity. The relative population of these species can be interchanged by applying specific chemical or thermal treatments. For more details, see: B. M. Weckhuysen, I. E. Wachs, R. A. Schoonheydt, Chem. Rev. 1996, 96, 3327;
8. B. M. Weckhuysen, R. A. Schoonheydt, Catal. Today 1999, 51. 215;
9. E. Groppo, C. Lamberti, S. Bordiga, G. Spoto, A. Zecchina, Chem. Rev. 2005, 105,115;
10. C. N. Nenu, E. Groppo, C. Lamberti, A. M. Beale, T. Visser, A. Zecchina, B. M. Weckhuysen, Angew. Chem. 2007, 119, 1487;
11. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 1465.
12. To date, two books cover the field of in situ spectroscopy of catalytic solids: In-Situ Spectroscopy in Heterogeneous Catalysis (Ed.: J. F. Haw), Wiley-VCH, Weinheim, 2002:
13. In-Situ Spectroscopy of Catalysts (Ed.: B. M. Weckhuysen), American Scientific Publishers, 2004.
14. Several reviews cover the field of in situ spectroscopy of catalytic solids dealing with OD measurements: B. M. Weckhuysen, Chem. Commun. 2002, 97;
15. B. M. Weckhuysen, Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 4351;
16. M. Hunger. J. Weitkamp, Angew. Chem. 2001, 113, 3040;
17. Angew. Chem. Int. Ed. 2001,40, 2954;
18. M. A. Banares, Catal. Today 2005, 100, 71;
19. C Lamberti, E. Groppo, G. Spoto, S. Bordiga, A. Zecchina, Adv. Catal. 2007, 51,1;
20. P. C. Stair. Adv. Catal. 2007, 51, 75;
21. J. M. Thomas, C R. A. Catlow, G. Sankar, Chem. Commun. 2002, 2921;
22. J. M. Thomas, Angew. Chem. 1999, 111, 3800;
23. Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 3588;
24. H. Topsøe, J. Catal. 2003. 216. 155.
25. Examples of the development of structure-activity relationships in the field of metal catalysis: M. Tada, Y. Akatsuka, Y. Yang, T. Sasaki, M. Kinoshita, K. Motokura, Y. Iwasawa, Angew. Chem. 2008, 120, 9392:
26. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 9252;
27. M. Tada, Y. Iwasawa. Coord Chem. Rev. 2007, 251, 2702;
28. T. Yamamoto, A. Suzuki, Y. Nagai, T. Tanabe, F. Dong, Y. Inada. M. Nomura. M. Tada, Y. Iwasawa, Angew. Chem. 2007, 119, 9413;
29. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46. 9253:
30. M. Tada, R. Coquet. J. Yoshida, M. Kinoshita. Y. Iwasawa, Angew. Chem. 2007. 119. 7358;
31. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 7220;
32. J. Singh, E. M. C Alayon, M. Tromp, O. V. Safonova, P. Glatzel. M. Nachtegaal, R. Frahm, J. A. van Bokhoven, Angew. Chem. 2008. 120. 9400;
33. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47. 9260;
34. E. Bus, D. E. Ramaker, J. A. van Bokhoven, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129,8094;
35. J. A. van Bokhoven, C Louis, J. T. Miller, M. Tromp, O. V. Safonova, P. Glatzel, Angew. Chem. 2006, 118, 4767;
36. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 4651;
37. F. C. Meunier, A. Goguet, S. Shekhtman, D. Rooney, H. Daly, Appl. Catal. A 2008, 340, 196;
38. F. C. Meunier, A. Goguet, C. Hardacre, R. Burch, D. Thompsett, J. Catal. 2007, 252, 18;
39. F. C. Meunier, D. Reid, A. Goguet, S. Shekhtman, C. Hardacre, R. Burch, W. Deng. M. Flytzani-Stephanopoulos, J. Catal. 2007, 247, 277;
40. J. M. Thomas, R. Raja, Acc. Chem. Res. 2008, 41, 708:
41. J. M. Thomas, R. Raja, D. W. Lewis, Angew. Chem. 2005, 117, 6614;
42. Angew. Chem. Int. Ed. 2005. 44, 6456.
43. Examples of the development of structure-activity relationships in the field of metal oxide catalysis: M. V. Martinez-Huerta, G. Deo, J. L. G. Fierro, M. A. Banares, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 11441;
44. H. Si-Ahmed, M. Calatayud, C. Minot, E. L. Diz, A. E. Lewandowska, M. A. Banares, Catal. Today 2007, 126, 96;
45. M. V. Martinez-Huerta, X. Gao, H. Tian, I. E. Wachs, J. L. G. Fierro, M. A. Banares, Catal. Today 2006, 118, 279;
46. M. A. Banares, S. J. Khatib, Catal. Today 2004, 96, 251;
47. C. L. Zhao, I. E. Wachs, J Phys. Chem. C 2008, 112, 11363;
48. T. Kim. A. Burrows, C. J. Kiely, I. E. Wachs, J. Catal. 2007, 246, 370;
49. H. J. Tian, E. I. Ross, I. E. Wachs, J. Phys Chem. B 2006. 110, 9593;
50. I. E. Wachs, Catal. Today 2005. 100, 79;
51. I. E. Wachs, Y. Chen, J. M. Jehng. L. E. Briand, T. Tanaka. Catal. Today 2003, 78, 13;
52. S. W Yang, E. Iglesia, A. T. Bell, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 8987;
53. M. D. Argyle, K. D. Chen, C. Resini, C. Krebs, A. T. Bell, E. Iglesia, J Phys Chem. B 2004. 108, 2345;
54. M. D. Argyle, K. D. Chen, C. Resini. C. Krebs. A. T. Bell, E. Iglesia. Chem. Commun. 2003, 2082;
55. E. Groppo. C. Lamberti, F. Cesano, A. Zecchina, Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 2453;
56. S. Bordiga, S. Bertarione, A. Damn, C. Prestipino, G. Spoto, C. Lamberti, A. Zecchina, J. Mol. Catal. A 2003, 204, 527;
57. Z. L. Wu, P. C. Stair, J. Catal. 2006, 237, 220;
58. Y. Zhang, A. T. Bell, J. Catal. 2008, 255, 153;
59. M. H. Groothaert, J. A. van Bokhoven, A. A. Battiston, B. M. Weckhuysen, R. A. Schoonheydt, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7629;
60. S. Bordiga, F. Bonino, A. Damin, C. Lamberti, Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 4854;
61. G. Ertl, Angew. Chem. 2008. 120, 3578;
62. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3524:
63. S. O. Lee, R. Raja, K. D. M. Harris, J. M. Thomas, B. F. G. Johnson, G. Sankar, Angew. Chem. 2003. 115, 1558;
64. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 1520.
65. G. Ertl, Angew. Chem. 2008, 120, 3578;
66. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3524;
67. J. Wolff, A. G. Papathanasiou, Y. Kevrekidis, H. H. Rotermund, G. Ertl, Science 2001, 294, 134;
68. C. Sachs, M. Hildebrand, S. Volkening, J. Wintterlin, G. Ertl, Science 2001, 293, 1635;
69. M. Kim, M. Bertram, M. Pollmann, A. van Oertzen, A. S. Mikhailov, H. H. Rotermund, G. Ertl, Science 2001, 292, 1357.
70. 3 catalyst. For details on the Houdry alkane dehydrogenation process, see: B. M. Weckhuysen, R. A. Schoonheydt, Catal. Today 1999, 51. 223. Furthermore, the movie has proven to be very instructive for catalysis courses for bachelor and master students. When using this movie for educational purposes, please make reference to this Review.
71. R. Narayanan, M. A. El-Sayed, J Phys. Chem. B 2005, 109, 12663;
72. A. Zecchina, E. Groppo. S. Bordiga, Chem. Eur. J. 2007, 13, 2440.
73. N. Tian, Z. Y. Zhou, S. G. Sun, Y. Ding, Z. L. Wang, Science 2007, 316, 732;
74. D. Feldheim, Science 2007, 316, 699;
75. Y. Xiong, B. J. Wiley, Y. Xia, Angew. Chem. 2007, 119, 7291;
76. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 7157.
77. H. Su, E. S. Yeung, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7422;
78. H. Su, Y. Hou, R. S. Houk, G. L. Schrader, E. S. Yeung, Anal. Chem. 2001, 73, 4434;
79. H. Su, E. S. Yeung, Appl. Spectrosc. 2002, 56, 1044;
80. R. A. Potyrailo, J. P. Lemmon, T. K. Leib, Anal. Chem. 2003, 75, 4676;
81. G. Li, D. Hu, G. Xia, J. M. White, C. Zhang, Rev. Sci. Instrum. 2008, 79, 074101;
82. F. Aiouache, H. Oyama, K. Kitagawa, AICh E J. 2006, 52, 1516;
83. C. M. Snively, G. Oskarsdottir, J. Lauterbach, Catal. Today 2001, 67, 357;
84. P. Kubánek, O. Busch, S. Thomson. H. W. Schmidt, F. Schuth, J. Comb. Chem. 2004. 6, 420;
85. O. M. Busch, W. Brijoux. S. Thomson. F. Schuth. J. Catal. 2004, 222, 174;
86. R. J. Hendershot, R. Vijay, B. J. Feist, C. M. Snively, J. Lauterbach, Meas Sci. Technol. 2005, 16, 302.
87. E. H. L. Yuen, A. J. Sederman, L. F. Gladden, Appl. Catal. A 2002, 232, 29;
88. L. F. Gladden, M. D. Mantle, A. J. Sederman, Adv. Catal. 2006, 50, 1.
89. I. V. Koptyug, A. A. Lysova, R. Z. Sagdeev, V. N. Parmon. Catal. Today 2007. 126, 37;
90. A. A. Lysova, I. V. Koptyug. A. V. Kulikov. V. A. Kirilov, R. Z. Sagdeev. V. N. Parmon, Chem. Eng. J. 2007, 130, 101;
91. I.V. Koptyug, A. A. Lysova, A. V. Kulikov, V. A. Kirilov, V. N. Parmon, R. Z. Sagdeev, Appl. Catal. A 2004, 267, 143.
92. B. S. Akpa, M. D. Mantle, A. J. Sederman, L. F. Gladden. Chem. Commun. 2005. 2741.
93. A. J. Sederman, M. D. Mantle, C. P. Dunckley, Z. Huang, L. F. Gladden, Catal. Lett. 2005, 103, 1.
94. L. S. Bouchard, K. V. Kovtunov, S. R. Burt, M. S. Anwar, I. V. Koptyug, R. Z. Sagdeev, A. Pines, Angew. Chem. 2007, 119, 4142;
95. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 4064.
96. L. S. Bouchard. S. R. Burt, M. S. Anwar, K. V. Kovtunov, I. V. Koptyug, A. Pines, Science 2008, 319, 442.
97. J. D. Grunwaldt, S. Hannemann, C. G. Schroer, A. Baiker, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 8674.
98. S. Hannemann, J. D. Grunwaldt, N. van Vegten. A. Baiker, P. Boye, C. G. Schroer, Catal. Today 2007, 126, 54.
99. J. D. Grunwaldt, B. Kimmerle. A. Baiker, P. Boye, C.G. Schroer. P. Glatzel, C. N. Borca, F. Beckmann, Catal. Today 2009. DOI: 10.1016/j.cattod. 2008.11.002.
100. A. Urakawa, N. Maeda, A. Baiker, Angew. Chem. 2008, 120, 9396;
101. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 9256.
102. T. A. Nijhuis. S. J. Tinnemans, T. Visser, B. M. Weckhuysen, Chem. Eng. Sci. 2004, 59, 5487.
103. R. Morschl, J. Bolten. A. Bonnefont, K. Krischer, J Phys Chem. C. 2008, 112. 9548.
104. J. A. Bergwerff, L. G. A. van de Water, T. Visser, P. de Peinder, B. R. G. Leliveld, K. P. de Jong, B. M. Weckhuysen, Chem. Eur. J. 2005, 11, 4591.
105. T. Mang, B. Breitscheidel, P. Polanek. H. Knozinger. Appl. Catal. A 1993, 106, 239.
106. J. A. Bergwerff, T. Visser, B. R. G. Leliveld, B. A. Rossenaar, K. P. de Jong, B. M. Weckhuysen. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14548:
107. J. A. Bergwerft L. G. A. van de Water, A. A. Lysova, I. V. Koptyug, T. Visser. K. P. de Jong. B. M. Weckhuysen, Stud. Surf. Sci. Catal. 2006. 162, 175;
108. J. A. Bergwerff, T. Visser, B. M. Weckhuysen, Catal. Today 2008, 130, 117.
109. L. G. A. van de Water, J. A. Bergwerff, T. A. Nijhuis. K. P. de Jong, B. M. Weckhuysen, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5024;
110. L. G. A. van de Water, J. A. Bergwerff, B. R. G. Leliveld, B. M. Weckhuysen, K. P. de Jong, J. Phys Chem. B 2005, 109, 14513.
111. L. Espinosa Alonso, K. P. de Jong, B. M. Weckhuysen, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 7201.
112. A. A. Lysova, I. V. Koptyug, R. Z. Sagdeev, V. N. Parmon, J. A. Bergwerff, B. M. Weckhuysen, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11916.
113. J. A. Bergwerff, A. A. Lysova, L. Espinosa Alonso, I. V. Koptyug, B. M. Weckhuysen, Angew. Chem. 2007. 119. 7362;
114. Angew. Chem Int. Ed. 2007, 46, 7224.
115. J. A. Bergwerff, A. A. Lysova, L. Espinosa Alonso, I. V. Koptyug, B. M. Weckhuysen, Chem. Eur. J. 2008, 14, 2363.
116. 2-based catalyst bodies: Y. Zu. M. Furusawa, M. Ikeya, Y. Kera, K. Kuwata, Chem. Lett. 1991, 293.
117. There are two other reports on the application of EPR microscopy on catalytic solids: O. E. Yakimchenko. E. N. Degtyarev, V. N. Parmon, Y. S. Lebedev, J. Phys Chem. 1995, 99, 2038;
118. Z. Xiang, Y. Xu, Appl. Magn. Reson. 1997, 12, 68.
119. L. G. A. van de Water, G. L. Bezemer, J. A. Bergwerff, M. Versluijs-Helder. B. M. Weckhuysen, K. P. de Jong, J. Catal. 2006. 242. 287.
120. J. A. Bergwerff, M. Jansen, B. R. G. Leliveld, T. Visser, K. P. de Jong, B. M. Weckhuysen, J. Catal. 2006, 243. 292.
121. A. M. Beale, S. D. M. Jacques, J. A. Bergwerff, P. Barnes, B. M. Weckhuysen, Angew. Chem. 2007, 119, 8988;
122. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 8832.
123. J. Kärger, P. Kortunov, S. Vasenkov, L. Heinke, D. B. Shah, R. A. Rakoczy. Y. Traa, J. Weitkamp. Angew. Chem. 2006, 118, 8010;
124. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 7846.
125. D. Tzoulaki. L. Heinke, W. Schmidt, U. Wilczok, J. Kärger, Angew. Chem. 2008, 120, 4018;
126. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3954.
127. P. Kortunov, S. Vasenkov, C. Chmelik. J. Kärger, D. M. Ruthven, J. Wloch, Chem. Mater. 2004, 16, 3552.
128. O. Geier. S. Vasenkov. E. Lehmann. J. Kärger, U. Schemmert, R. A. Rakoczy, J. Weitkamp, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 10217.
129. M. B. J. Roeffaers, B. F. Sels, H. Uji-i, B. Blanpain, P. L'hoest, P. A. Jacobs, F. C. De Schryver. J. Hofkens, D. E. De Vos, Angew. Chem. 2007, 119, 1736;
130. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 1706:
131. M. B. J. Roeffaers, R. Ameloot, A. J. Bons, W. Mortier, G. De Cremer, R. De Kloe, J. Hofkens, D. E. De Vos, B. F. Sels, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13516.
132. L. Karwacki, E. Stavitski, M. H. F. Kox, J. Kornatowski, B. M. Weckhuysen, Angew. Chem. 2007, 119, 7366;
133. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 7228.
134. C. Seebacher, J. Rau, F. W. Deeg. C. Bräuchle, S. Altmaier, R. Jager. P. Behrens, Adv. Mater. 2001. 13. 1374.
135. M. B. J. Roeffaers, R. Ameloot, M. Baruah, H. Uji-i, M. Bulut, G. De Cremer. U. Müller, P. A. Jacobs, J. Hofkens, B. F. Sels, D. E. De Vos, J Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5763.
136. M. H. F. Kox, E. Stavitski. B. M. Weckhuysen, Angew. Chem. 2007, 119, 3726;
137. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46. 3652.
138. E. Stavitski. M. H. F. Kox, B. M. Weckhuysen. Chem. Eur. J. 2007, 13, 7057.
139. E. Stavitski, M. H. F. Kox, I. Swart, F. M. F. de Groot, B. M. Weckhuysen, Angew. Chem. 2008, 120, 3599;
140. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3543;
141. R. A. Schoonheydt, Angew. Chem. 2008, 120, 9328;
142. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 9188.
143. E. Stavitski, M. R. Drury, D. A. M. de Winter, M. H. F. Kox, B. M. Weckhuysen, Angew. Chem. 2008, 120, 5719;
144. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 5637.
145. M. H. F. Kox, E. Stavitski, J. C. Groen, J. Perez-Ramirez, F. Kapteijn, B. M. Weckhuysen, Chem. Eur. J. 2008, 14, 1718.
146. D. Mores, E. Stavitski, M. H. F. Kox, J. Kornatowski, U Olsbye, B. M. Weckhuysen, Chem. Eur. J. 2008, 14, 11320.
147. A. Zürner, J. Kirstein, M. Doblinger, C. Bräuchte, T. Bein, Nature 2007, 450, 705.
148. C. Jung, J. Kirstein, B. Platschek. T. Bein, M. Budde. I. Frank. K. Müllen, J. Michaelis, C. Brauchte, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1638.
149. J. Kirstein, B. Platschek, C. Jung, R. Brown, T. Bein, C.Bräuchle, Nat. Mater. 2007, 6, 303.
150. T. Lebold, L. A. Mühlstein, J. Blechinger, M. Riederer, H. Amenitsch, R. Kohn, K. Peneva, K. Müllen, J. Michaelis, C. Bräuchle, T. Bein, Chem. Eur. J. 2009, 15, 1661.
151. M. B. J. Roeffaers. B. F. Sels, H. Uji-i, F. C. De Schryver, P. A. Jacobs. D. E. De Vos, J. Hofkens. Nature 2006, 439, 572;
152. B. M. Weckhuysen. Nature 2006. 439, 548.
153. V. Martinez Martinez, G. De Cremer, M. B. J. Roeffaers, M. Sliwa, M. Baruah, D. E. De Vos, J. Hofkens, B. F. Sels, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13192.
154. W. Xu, J. S. Kong, Y. T. E. Yeh, P. Chen, Nat. Mater. 2008, 7, 992;
155. W. Xu, J. S. Kong, P. Chen, Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 2767.
156. K. Naito, T. Tachikawa. M. Fujitsuka, T. Majima. J. Am. Chem. Soc. 2009. 131, 934.
157. E. De Smit, I. Swart, J. F. Creemer, G. H. Hoveling, M. K. Gilles, T. Tyliszczak, P. J. Kooyman, H. W. Zandbergen, C. Morin, B. M. Weckhuysen, F. M. F. De Groot, Nature 2008. 456, 222;
158. A. T. Bell, Nature 2008, 456. 185;
159. J. M. Thomas, J. C. Hernandez-Garrido. Angew. Chem. 2009, 121, 3962;
160. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48. 3904.
161. J. F. Creemer, S. Helveg, G. H. Hoveling, S. Ullmann, A. M. Molenbroek, P. M. Sarro, H. W. Zandbergen, Ultramicroscopy 2008. 108, 993.
162. E. De Smit, I. Swart, J. F. Creemer, C. Karunakaran, D. Bertwistle, H. W. Zandbergen, F. M. F. de Groot, B. M. Weckhuysen, Angew. Chem. 2009, 121, 3686;
163. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 3632.
164. M. B. J. Roeffaers, G. De Cremer, H. Uji-I. B. Muls, B. F. Sels, P. A. Jacobs, F. C. De Schryver, D. E. De Vos, J. Hofkens, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 12603;
165. M. B. J. Roeffaers, J. Hofkens, G. De Cremer, F. C. De Schryver, P. A. Jacobs, D. E. De Vos, B. F. Sels, Catal. Today 2007, 126, 44.
166. J. Susini, M. Cotte, K. Scheidt, O. Chubar, F. Polack. P. Dumas, Synchrotron Radiat. News 2007. 20. 13;
167. L. M. Miller. R. J. Smith, G. L. Carr, Synchrotron Radiat. News 2007. 20. 25;
168. P. Lasch, D Naumann, Biochim. Biophys. Acta Biomembr. 2006, 1758, 814;
169. L. H. Kidder, I. W. Levin. E. N. Lewis, V. D. Kleiman, E. J. Heilweil, Opt. Lett. 1997, 22, 742;
170. L. H. Kidder, V. F. Kalasinsky, J. L. Luke, I. W. Levin, E. N. Lewis, Nat. Med. 1997, 3, 235.
171. L. Brus. Ace. Chem. Res 2008, 41, 1742;
172. S. M. Nie, S. R. Emery, Science 1997. 275. 1102:
173. K. Kneipp, Y. Wang, H. Kneipp, L. T. Perelman, I. Itzkan, R. Dasari. M. S. Feld. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1667.
174. H. Tada, J. Bronkema. A. T. Bell, Catal. Lett. 2003, 92, 93. Most examples of SERS in the field of catalysis can be found for electrochemical reactions in the liquid phase, whereas the use of SERS for gas-phase reactions on solid surfaces is quite limited.
175. A. Zumbusch, G. R. Holtom, X. S. Xie, Phvs. Rev. Lett. 1999, 82, 4142;
176. J. X. Cheng, X. S. Xie, J. Phys Chem. B 2004, 108, 827;
177. L. Li, J. X. Cheng, J. Phys. Chem. B 2008, 112, 1576;
178. C. L. Evans, X. S. Xie, Annu. Rev. Anal. Chem. 2008, 1, 883;
179. M. Müller, A. Zumbusch, ChemPhysChem 2007, 8, 2156.
180. D. Schäfer, J. A. Squier, J. Van Maarseveen, D. Bonn, M. Bonn, M. Müller, J. Anu Chem. Soc. 2008, 130, 11592.
181. C. W. Freudiger, W. Min, B. G. Saar, S. Lu, G. R. Holtom. C. He, J. C. Tsai, J. X. Kang, X. S. Xie, Science 2008, 322, 1857.
182. S. W Hell, Opt. Lett. 1994, 19, 780;
183. T. A. Klar, S. W. Hell, Opt. Lett. 1999, 24, 954;
184. T. A. Klar, S. Jakobs, M. Dyba, A. Egner, S. W Hell, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97, 8206;
185. S. W. Hell, Science 2007, 316, 1153.
186. S. T. Hess, T. K. P. Giriajan, M. D. Mason, Biophys. J. 2006, 91, 4258;
187. S. T. Hess, T. J. Gould, M. V. Gudheti, S. A. Maas, K. D. Mills, J. Wichmann, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 17370.
188. M. J. Rust, M. Bates, X. Zhuang. Nat. Methods 2006, 3, 793;
189. M. Bates, B. Huang, G. T. Dempsey, X. Zhuang, Science 2007, 317, 1749.
190. P. Torok, T. Wilson, Opt. Commun. 1997, 137, 127:
191. W. R. Zipfel, R. M. Williams, W. W. Webb, Nat. Biotechnol. 2003, 21, 1369.
192. M. Nagorni, S. W. Hell, J. Struct. Biol. 1998, 123, 236;
193. A. Egner, S. W Hell, Trends Cell Biol. 2005, 15, 207.
194. S. W. Hell, Nat. Biotechnol. 2003, 21, 1347.
195. B. Huang, W. Wang, M. Bates, X. Zhuang, Science 2008, 319, 810.
196. A. P. Hitchcock, J. J. Dynes, G. Johansson, J. Wang. G. Botton, Micron 2008, 39, 741.
197. K. W. Jones, H. Feng, A. Lanzirotti, D. Mahajan, Nucl. Instrum. Methods Phys Res. Sect. B 2005, 241, 331;
198. K. W. Jones, H. Feng, A. Lanzirotti, D. Mahajan, Top. Catal. 2005, 32, 263.
199. M. A. Le Gros, G. McDermott, C. A. Larabell, Curr. Opin. Struct. Biol. 2005, 15, 593;
200. D.Y. Parkinson, G. McDermott, L. D. Etkin, M. A. Le Gros, C. A. Larabell, J. Struct. Biol. 2008, 162, 380;
201. C. A. Larabell, M. A. Le Gros, Mol. Biol. Cell 2004, 15, 957;
202. G. Mitrea. J. Thieme, P. Guttmann, S. Heim, S. Gleber, J. Synchrotron Radiat. 2008. 15, 26.
203. K. V. Kaznatcheev, C. Karunankaran, U. D. Lanke, S. G. Urquhart, M. Obst, A. P. Hitchcock, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. A 2007, 582, 96;
204. W. Chao, B. Harteneck, J. A. Liddle, E. H. Anderson, D. Attwood, Nature 2005, 435, 1210;
205. H. C. Kang, H. Yan, R. P. Winarski, M. V. Holt, J. Maser, C. Liu, R. Conley, S. Vogt, A. T. Macrander, G. B. Stephenson, Appl. Phys. Lett. 2008, 92, 221114;
206. T. Koyama, S. Ichimaru, T. Tsjuji, H. Takano, Y. Kagoshima, T. Ohchi, H. Takenaka, Appl. Phys. Express 2008, 1, 117003.
207. The spatial resolution for hard X-rays (about 30 nm) is still less developed than for soft X-rays, as the latter also allow elementspecific analysis. In the case of soft X-rays, current test zone plates can bring the spatial resolution down to 10 nm.
208. P. Thibault, M. Direolf, A. Menzel, O. Bunk. C. David, F. Pfeiffer. Science 2008, 321, 379;
209. H. N. Chapman, Science 2008, 321, 352.
210. A. Brückner. Catal. Rev. Sci. Eng. 2003, 45, 97;
211. S. J. Tinnemans, J. G. Mesu, K. Kervinen. T. Visser, T. A. Nijhuis, A. M. Beale, D. E. Keller. A. M. J. van der Eerden, B. M. Weckhuysen, Catal. Today 2006, 113, 3:
212. A. Iglesias-Juez. A. M. Beale, M. G. O'Brien, M. A. Newton, W. Bras, B. M. Weckhuysen, Synchrotron Radiat. News 2009, 22, 22.
213. I. J. Shannon, T. Maschmeyer, G. Sankar, J. M. Thomas, R. D. Oldroyd, M. Sheehy, D. Madill, A. M. Waller, R. P. Townsed, Catal. Lett. 1997, 44, 23;
214. J. W. Couves, J. M. Thomas. D. Waller, R. H. Jones, A. J. Dent. G. E. Derbyshire, G. N. Greaves, Nature 1991, 354. 465;
215. B. S. Clausen, L. Grabaek, G. Steffensen, RL. Hansen, H. Topsoe, Catal. Lett. 1993, 20, 23;
216. J. D. Grunwaldt, A. M. Molenbroek, N. Y. Topsoe, H. Topsoe, B. S. Clausen, J. Catal. 2000, 194, 452.
217. A. Brückner, Chem. Commun. 2001, 2122;
218. M. S. Kumar, M. Schwidder, W Grünert, A. Brückner, J. Catal. 2004, 227, 384.
219. T. A. Nijhuis. S. J. Tinnemans, T. Visser, B. M. Weckhuysen, Phys. Chem. Chem. Phys 2003, 5, 4361;
220. S. J. Tinnemans, M. H. F. Kox. TA. Nijhuis, T. Visser, B. M. Weckhuysen, Phys. Chem. Chem. Phys. 2005. 7, 211:
221. S. J. Tinnemans, M. H. F. Kox. M. W. Sietering, T. A. Nijhuis, T. Visser, B. M. Weckhuysen, Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 2413.
222. M. Hunger, W. Wang, Chem. Commun. 2004, 584;
223. W. Wang, Y. J. Jiang, M. Hunger, Catal. Today 2006. 113. 102;
224. J. Jiang, J. Huang, V. R. Reddy. O. Y. Sang. M. Hunger, Microporous Mesoporous Mater. 2007, 105, 132;
225. J. Huang, Y. J. Jiang, M. V. R. Reddy, O. Y. Sang, M. Hunger, ChemPhysChem 2008, 9, 1107.
226. G. Le Bourdon, F. Adar, M. Moreau. S. Morel, J. Reffner. A. S. Mamede, C. Dujardin, E. Payen, Phys. Chem. Chem. Phys. 2003. 5, 4441.
227. M. A. Newton, B. Jyoti, A. J. Dent, S. G. Fiddy, J. Evans, Chem. Commun. 2004, 2382;
228. M. A. Newton, A. J. Dent, S. G. Fiddy, B. Jyoti, J. Evans, Catal. Today 2007, 126, 64;
229. M. A. Newton, C. Belver-Coldeira, A. Martinez-Arias, M. Fernandez-Garcia. Nat. Mater. 2007, 6. 528;
230. A. J. Dent. J. Evans, S. G. Fiddy, B. Jyoti, M. A. Newton, M. Tromp, Angew. Chem. 2007, 119, 5452;
231. Angew. Chem. Int. Ed. 2007. 46, 5356;
232. J. Evans, A. Puig-Molina, M. Tromp, MRS Bull. 2007, 32, 1038;
233. M. A. Newton, Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 2644;
234. A. J. Dent, J. Evans, S. G. Fiddy, B. Jyoti, M. A. Newton, M. Tromp, Faraday Discuss 2008, 138, 287.
235. T. Bürgi, J. Catal. 2005, 229, 55;
236. T. Bürgi, A. Baiker, Adv. Catal. 2006, 50, 227.
237. A. M. Beale, A. M. J. van der Eerden, K. Kervinen, M. A. Newton, B. M. Weckhuysen, Chem. Commun. 2005, 3015.
238. A. Brückner, Chem. Commun. 2005, 1761;
239. A. Brückner. E. Kondratenko, Catal. Today 2006, 113. 16;
240. A. Brückner, Adv. Catal. 2007, 51. 265.
241. A. M. Beale, A. M. J. van der Eerden, S. D. M. Jacques, O. Leynaud, M. G. O'Brien, F. Meneau, S. Nikitenko, W. Bras, B. M. Weckhuysen, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 12386;
242. S. Nikitenko, A. M. Beale. A. M. J. van der Eerden, S. D. M. Jacques, O. Leynaud, M. G. O'Brien. D. Detollenaere. R. Kapteijn. B. M. Weckhuysen, W. Bras, J Synchrotron Radiat. 2008, 15, 632;
243. M. G. O'Brien, A. M. Beale, S. D. M. Jacques, B. M. Weckhuysen, Top. Catal. 2009, in press;
244. M. G. O'Brien, A. M. Beale, S. D. M. Jacques, T. Buslaps, V. Honkimaki, B. M. Weckhuysen, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 4890.
245. J. G. Mesu, A. M. J. van der Eerden, F. M. F. de Groot, B. M. Weckhuysen, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 4042;
246. J. G. Mesu, A. M. Beale, F. M. F. de Groot, B. M. Weckhuysen, J. Phys Chem. B 2006, 110, 17671.
247. P. D. Majors, K. R. Minard, E. J. Ackerman, G. R. Holtom, D. F. Hopkins. C. I. Parkinson, T. J. Weber, R. A. Wind, Rev. Sci. Instrum. 2002, 73, 4329;
248. R. A. Wind. K. R. Minard. G. R. Holtom, P. D. Majors, E. J. Ackerman. S. D. Colson, D G. Cory, D. S. Daly, P. D. Ellis, N. F. Metting, C. I. Parkinson, J. M. Price, X. W Tang, J. Magn. Reson. 2000, 147, 371.
249. A. Sartori, R. Gatz, F. Beck, A. Rigort, W. Baumeister, J. M. Plitzko, J. Struct. Biol. 2007, 160, 135:
250. H. Schwarz, B. Humbel in Electron Microscopy: Methods and Protocols (Ed.: J. Kuo), Humana Press, Totowa, 2007, p. 229;
251. T. Takizawa, J. M. Robinson, Methods Mol. Med. 2006, 121, 351.
252. Y. Tian, D. Chassaing, A. G. Nasibulin, P. Ayala, H. Jiang, A. S. Anisimov, E. I. Kauppinen, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7188.
253. A. V. Agronskaia, J. A. Valentijn, L. F. van Driel, C. T. W M. Schneijdenberg, B. M. Humbel, P. M. P. van Bergen en Henegouwen, A. J. Verkleij, A. J. Koster, H. C. Gerritsen, J. Struct. Biol. 2008, 164, 183.
254. D. J. Müller, Y. F. Dufrene, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 261.
255. For example: G. Kaupp, Atomic Force Microscopy, Scanning Near-Field Optical Microscopy and Nanoscratching, Springer, Berlin, 2006;
256. Handbook of Microscopy for Nanotechology (Eds.: N. Yao, Z. L. Wang), Kluwer Academic Publishers, Boston, 2005. The first idea to overcome the diffraction limit of optical microscopy was introduced by Synge in 1928 and is commonly known as the optical near-field concept. Optical near field is defined as the region of space less than one wavelength away from the light source, in which diffraction does not occur. In this case, the resolution is only a function of the size and the distance between the light source and the sample. This idea to fabricate a light source much smaller than the wavelength of light and to bring it very close to the object only became reality in 1984 with the introduction of the first near-field optical microscope.
257. For example: M. L. Occelli. S. A. C Gould, G. D Stucky, Stud. Surf Sci. Catal. 1994, 84. 485;
258. M. L. Occelli, J. P. Olivier, A. Auroux, J. Catal. 2002, 209, 385;
259. S. Sugiyama, S. Yamamoto, O. Matsuoka, T. Honda, H. Nozoye, S. Qiu, J. Yu, O. Terasaki, Surf. Sci. 1997, 377-379, 140;
260. M. W. Anderson, T. Ohsuna, Y. Sakamoto, Z. Liu, A. Carlsson, O. Terasaki, Chem. Commun. 2004, 907;
261. L. I. Meza. M. W. Anderson, J. R. Agger, C. S. Cundy, C. B. Chong, R. J. Blaisted, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15192;
262. R. Brent, M. W Anderson, Angew. Chem. 2008, 120, 5407;
263. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 5327.
264. C. Fokas, V. Decken, Appl. Spectrosc. 2002, 56, 192.
265. B. Pettinger, G. Picardi, R. Schuster, G. Ertl, J. Electroanal. Chem 2003, 554-555, 293;
266. B. Pettinger. G. Picardi. R. Schuster, G. Ertl, Single Mol. 2002, 3, 285;
267. A. Hartschuh, Angew. Chem. 2008, 120, 8298;
268. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 8178;
269. B. Pettinger, B. Ren, G. Picardi, R. Schuster, G. Ertl, Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 096101;
270. T. Kodama, T. Umezawa, S. Watanabe, H. Ohtani, J. Mitrosc. 2008, 229, 240.
271. J. S. Samson, G. Wollny, E. Burndermann, A. Bergner, A. Hecker, G. Schwaab, A. D. Wieck, M. Havenith, Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 753;
272. M. M. Qazilbash, M. Brehm, B. G. Chae, P. C. Ho, G. O. Andreev, B. J. Kim, S. J. Yun, A. V. Balatsky. M. B. Maple. F. Keilmann, H. T. Kim, D. N. Basov, Science 2007, 318, 1750;
273. K. Mueller, X. Yang, M. Paulite, Z. Fakhraai. N. Gunari, G. C. Walker. Langmuir 2008. 24, 6946;
274. A. J. Huber, A. Ziegler, T. Köck, R. Hillenbrand, Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 153.
275. A. J. Huber, F. Keilmann. J. Wittborn, J. Aizpurua, R. Hillenbrand, Nano Lett. 2008, 8, 3766;
276. P. Planken, Nature 2008, 456, 454.
277. I. I. Smolyaninov, C. C. Davis, ChemPhysChem 2009, 10, 625.
278. C. L. Degen. M. Poggio. H. J. Mamin. C. T. Rettner, D. Rugar, Proc. Nat. Acad. Sci. 2009. 106, 1313;
279. P. C. Hammel, Nature, 2009, 458, 844.