تتبع إعداد و3D من التحفيز أجهزة سباحة

Andrew Campbell; Richard Archer; Stephen Ebbens

doi:10.3791/54247

مقالة منهجية

تتبع إعداد و3D من التحفيز أجهزة سباحة

9.8K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/54247

⸱

يوليو 1, 2016

Andrew Campbell¹ , Richard Archer¹ , Stephen Ebbens¹

¹Department of Chemical and Biological Engineering, University of Sheffield

في هذه المقالة

ملخص

يتم تقديم طريقة لإعداد غرويات Janus النشطة تحفيزيا والتي يمكنها "السباحة" في السوائل وتحديد مساراتها ثلاثية الأبعاد.

الملخص

نبلغ عن طريقة لإعداد غرويات Janus النشطة تحفيزيا والتي "تسبح" في السوائل ووصف كيفية تحديد حركتها ثلاثية الأبعاد باستخدام الفحص المجهري الفلوري. إحدى الطرق الشائعة للغرويات النشطة تحفيزيا لإنتاج حركة محسنة هي عن طريق التوزيع غير المتماثل للمحفز. هنا يتم تحقيق ذلك عن طريق طلاء طبقة مشتتة من الغرويات البوليمرية الفلورية على ركيزة مستوية مسطحة ، ثم استخدام ترسيب بخار البلاتين الاتجاهي لنصف طلاء السطح الغرواني المكشوف ، مما يجعل هيكل "Janus" ذو وجهين. ثم يتم إعادة تعليق غرويات Janus من الركيزة المستوية إلى محلول مائي يحتوي على بيروكسيد الهيدروجين. يعمل بيروكسيد الهيدروجين كوقود لمحفز البلاتين ، الذي يتحلل إلى ماء وأكسجين ، ولكن على جانب واحد فقط من الغروانية. ينتج عن عدم التناسق تدرجات تنتج حركة محسنة ، أو "السباحة". يتم استخدام المجهر الفلوري ، جنبا إلى جنب مع كاميرا الفيديو لتسجيل حركة الغرويات الفردية. تم العثور على مركز انبعاث الفلورسنت باستخدام تحليل الصور لتوفير إحداثيات x و y لكل إطار من الفيديو. مع الحفاظ على الموضع البؤري للمجهر ثابتا ، ينتج عن انبعاث التألق من الغروانية نمطا دائريا متحدة المركز مميزا يخضع لتحليل الصور لتحديد موضع z النسبي للجسيمات. وبهذه الطريقة يتم الحصول على مسارات ثلاثية الأبعاد لغرويات السباحة ، مما يسمح بقياس سرعة السباحة بدقة ، والظواهر الفيزيائية مثل الجاذبية ، والتي قد تؤدي إلى تحيز حركة الغرويات المراد اكتشافها.

المقدمة

أجهزة السباحة بالوسيط الكيميائي على نطاق صغير، الغرويات غير المربوطة قادرة على توليد ذاتي الحركة في بيئات الموائعية ^1،2 هذه الأجهزة تجتذب اهتماما البحثية الهامة لأنها لديها القدرة على تمكين وظائف جديدة ومثيرة مثل تسليم المخدرات، ³ مختبر على رقاقة النقل ⁴ والمعالجة البيئية. ⁵ مثال واحد درس على نطاق واسع والحفاز "يانوس" السباحين. ⁶ هذه الجزيئات الحصول على أسمائهم من وجود اثنين من الجانبين متميزة، أو وجوه (يانوس هو اثنين تواجه الإله الروماني). جانب واحد هو نشط حفاز وقادرة على أداء فعل التحلل، في حين أن الآخر هو خامل. في ظل وجود جزيئات الوقود المنحل مناسبة، مما أدى إلى تفاعل كيميائي غير المتماثلة يخلق التدرجات حول الغروية التي يمكن أن تنتج الحركة عبر diffusiophoresis الذاتي / الكهربائي. ⁷

تميز الحركة لهذه الأجسام المتحركة بسرعة غير تشا llenging وتم العديد من الملاحظات التجريبية حتى الآن تقتصر على 2D. ومع ذلك، من المرجح أن استغلال الحفازة أجهزة السباحة القدرة على التحرك في جميع أنحاء حلول الأكبر في 3D التطبيقات في نهاية المطاف. ⁸ ولمعالجة ذلك، ونحن هنا وصف البروتوكول الذي يسمح مسارات 3D دقيقة لأجهزة السباحة يحدد لاحقا. ويستند هذا الأسلوب على تفسير البنى الحلقية التي تنتجها من الغرويات الفلورسنت تركنز لاحظ مع هدف التركيز الثابتة و ⁹ و هو سهل التطبيق باستخدام المجاهر معدلة التقليدية. وصف واضح هذه الطريقة هنا، وغيرهم من الباحثين في هذا المجال الاستفادة من خلال قدرته على الوصول إلى هذه المعلومات 3D. وهذا سيساعد الرؤى المستقبلية في خصائص الحركة لأجهزة السباحة. ويرد دليل على هذه الإمكانية في التقرير الأخير لأجهزة السباحة توجيهها عن طريق الجاذبية، ^10،11 السلوك التي يمكن أن معظم بسهولة أن تصور من خلال تطبيق تتبع 3D ¹¹

ove_content "> هذه الورقة أيضا يوثق بوضوح طريقة لتصنيع الحفازة يانوس أجهزة السباحة الجسيمات، التي ستكون من مزيد من الفائدة لتوحيد أساليب عبر المجموعات البحثية القائمة التحقيق في هذه الأجهزة، وبالإضافة إلى توجيه الباحثين الجدد المهتمين في صنع والتحقيق الأجهزة السباحة.

البروتوكول

تنبيه: يرجى التشاور مع جميع بيانات سلامة المواد ذات الصلة قبل الاستخدام. بيروكسيد الهيدروجين المستخدمة في هذا البروتوكول هو ضار، وتطور من غاز الأكسجين عند التعرض لالبلاتين يشكل خطر الانفجار. استخدام جميع الضوابط السلامة المناسبة خلال هذا البروتوكول بما في ذلك الضوابط الهندسية أثناء التعامل مع محلول بيروكسيد (غطاء الدخان)، ومعدات الوقاية الشخصية (النظارات الواقية والقفازات ومعطف المختبر).

1. جعل الحفازة يانوس الجسيمات

إعداد الركيزة الزجاج الشرائح
1. تنظيف وغير المستخدمة شريحة المجهر القياسية باستخدام الغسيل متسلسل لبضع دقائق في كل منزوع الأيونات الماء (DI)، حل الزجاج إزالة التلوث والمياه DI. ثم تغسل مع 70:30 ت: خليط الخامس من الإيثانول: الماء DI، وأخيرا ضربة الجافة في تيار الهواء / النيتروجين نظيفة.
2. فحص شريحة زجاجية تحت المجهر للتحقق من سطح نظيف وخال من دليل على تلوث الجسيمات. كرر الخطوة 1.1.1 إذا لزم الأمر.
إعداد تشتت الغروية لترسب
1. ماصة 10 ميكرولتر من محلول مائي الأسهم الفلورسنت الغروي (10٪ بالوزن.) إلى 990 ميكرولتر من الايثانول. ضبط كميات كما هو مطلوب اعتمادا على تركيز الأسهم حل المستخدمة للوصول إلى ما يقرب من 0.1٪ بالوزن تعليق الغروية.
2. مزيج دوامة لمدة 10 ثانية.
معطف تدور تشتت الغروية على الركيزة شريحة زجاجية
1. تجهيز المغطي تدور مع شريحة زجاجية نظيفة. ملء طرف ماصة مع 100 ميكرولتر من محلول الغروية المخفف أعد أعلاه. تدور برنامج المغطي لتنفيذ 30 ثانية، 2000 دورة في الدقيقة. بدء تدور المغطي، وعندما تصل إلى سرعة ماصة باستمرار الحل استعداد على مركز الشريحة الغزل الزجاج.
2. إزالة شريحة زجاجية من المغطي تدور، والعودة إلى المجهر الضوئي والتحقق من أن تشتت حتى الغرويات منفصلة أساسا غير مؤثرة يغطي منطقة س المركزيو على شريحة زجاجية.
فراغ تتبخر البلاتين معدن على الغروانية زينت شريحة زجاجية
1. إدراج الغروانية المغلفة شريحة زجاجية في المبخر المعادن. ضمان الغروانية زينت وتواجه الجانب مصدر التبخر. تثبيت مصدر التبخر البلاتين معدن وإيداع 15 نانومتر من البلاتين معدن.
  ملاحظة: بعد ترسب المعادن، يجب أن يتم تخزين العينات تحت جو خامل.

2. "سباحة" الجسيمات يانوس

إعادة تعليق يانوس المواد الغروية في حل بيروكسيد تحتوي على
1. قطع مربع 1 × 1 سم من نسيج العدسة، وإخماد نهاية مع 10 ميكرولتر من المياه DI. عقد مع ملاقط، وفرك بلطف على طول سطح البلاتين المغلفة الغروانية زينت شريحة زجاجية (هذه الخطوة يزيل جسديا الغرويات من الركيزة).
2. إدراج الأنسجة عدسة إلى 1.5 مل من الماء DI ويهز يدويا بقوة لمدة 30 ثانية في تو مختومةيكون. إزالة الأنسجة عدسة.
3. ماصة 1 مل من الغروانية التي تحتوي على محلول في وعاء جديدة، مليئة 1 مل من 30٪ ث / ت H ₂ O ₂ حل الأسهم. المزيج بلطف الحلول، ثم ضع في حمام بالموجات فوق الصوتية في درجة حرارة الغرفة لمدة 5 دقائق، تليها 25 دقيقة فترة حضانة غير المتحركة أخرى.
  تنبيه: هذا الحل قد تتطور الأوكسجين. لا ختم.
4. الجافة 100 ميكرولتر من محلول مائي الغروية المتبقية على المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) كعب لتمكين التحقق SEM الهيكل الغروانية يانوس ¹⁴
إعداد تحليل كفيت
1. إضافة 1 مل إضافية من المياه DI إلى حل المحتضنة تحتوي على بيروكسيد والبلاتين المغلفة الغرويات للوصول إلى قوة الوقود مناسبة (10٪) للسماح دفع سريع.
  ملاحظة: تم تنفيذ مراحل الحضانة السابقة في أعلى تركيزات الوقود تركيز لتنظيف سطح البلاتين المحفز.
2. ملء لوث حجم الكوارتز مستطيلة كوفيت الزجاج مع الحل المحتضنة. تناسب فضفاضة كاب دفع في.
  تحذير: مخاطر الانفجار - لا تستخدم غطاء لولبي.

3. مجهرية المراقبة

تحديد موقع الجسيمات ذات الاهتمام
1. تحميل كوفيت إلى المجهر الفلورسنت مجهزة هدف مناسب (على سبيل المثال، 20X) وتثير انبعاث fluorophore باستخدام مزيج مناسب من المرشحات (الإثارة 450-490 نانومتر، وانبعاث> 515 نانومتر).
2. البحث يدويا عن الغرويات الفلورسنت في كفيت.
  ملاحظة: ضبط كثافة الغروانية مع الحفاظ على تركيز بيروكسيد قد تكون مطلوبة. على سبيل المثال، فمن المستحسن التخفيف إذا كانت كثافة الغروانية عالية، والعديد من فقاعات الأكسجين تنتج تدفقات موجودة. وهناك تركيز حجم الغروانية حوالي 0.003٪ هو نقطة انطلاق الموصى بها.
3. تحسين إعدادات البصرية لتتبع 3D: في ظل ظروف الإضاءة المناسبة، طن التركيز الغرويات سوف تظهر الأشياء الدائرية كما حادة. لكن، وكما يتحرك الدفع والغرويات ويخرجون من الطائرة الاتصال حجم المميز تغيير حلقة مشرقة تتمحور حول سيحتفل المجال، ويستخدم هذا لتحديد ض تنسيق لتمكين تتبع 3D.
تسجيل الفيديو
1. قبل البدء في تسجيل الفيديو، والتركيز المجهر بحيث الجسيمات ذات الاهتمام ينتج حلقة متحدة المركز، مع الجسيمات "تحت عنوان" موقف التركيز. لا تتحرك الطائرة التركيز أثناء التقاط الفيديو.
2. تسجيل الفيديو من الجزيئات من الفائدة. استخدام 30 ثانية فترات الفيديو مع معدلات الإطار في أكثر من 30 هرتز إلى إتاحة إعادة الإعمار مسار تفصيلا.
إعادة بناء مسار 3D
1. معايرة المحور Z
  1. تشكل وزن 2٪. حل الصمغ جيلان في المياه التي تحتوي على تعليق من الجسيمات يانوس الفلورسنت عند 60 درجة مئوية، ومكان في كوفيت أي ما يعادلأن تستخدم أعلاه، والسماح لضبط لتشكيل عينة شفافة صلبة تبلور تحتوي على الغرويات ثابت ثابت.
  2. التركيز على الغروانية ثابتة واحدة باستخدام نفس الظروف الإضاءة المحدد أعلاه، الآن تسجيل سلسلة من الصور الثابتة مثل التركيز ض يثيرها نزوح المعروف النسبية لهذه الطائرة.
  3. تحديد دائرة نصف قطرها من الحلبة في كل موقف التركيز يعرف ^11.
    ملاحظة: هذا هو الأكثر القيام بها بكفاءة عالية باستخدام خوارزمية تحليل الصور التي يمكن تطبيقها باعتبارها عملية دفعة لجميع المعايرة لا يزال الإطارات، وأشرطة الفيديو. ويتمثل حل نموذجي تجانس الصورة، العتبة لتحديد الموقع التقريبي من مركز الكائنات، ومن ثم تحديد مكان س الفعلية والإحداثيات ذ المركز حلقة عن طريق قياس المسافة بين قمم شدة جانبي الحلبة. المسافة شعاعي متوسط إلى القمم كثافة من وسط الحلبة ثم يمكن العثور عليها. ¹¹ وهذا ما يسمح كل من دائرة نصف قطرها من حلقة مشرقد س ص تنسق يتم تحديدها بدقة الفرعي بكسل. من خلال تحديد موقع س، ص، ض موقف لكرة يانوس الثابتة في اللثة جيلان 30 ميكرون من طائرة الوصل، في التسلسل الزمني للصور، والجسيمات يمكن أن يكون موجودا مع وجود خطأ من ± 25 نانومتر على طول كل محور. ويمكن أن يعزى الخطأ إلى الضوضاء في الصور. إشارة إلى نسبة الضوضاء، وبالتالي، فإن دقة خوارزميات موقع هي تعتمد على شدة الضوء مضان الكشف عنها. عندما المجال يانوس لا يزال بعيدا عن المستوى البؤري شدته تصبح أضعف من أن تتبع بدقة ذلك، على سبيل المثال، ليبلغ قطرها 4.8 ميكرون الغروانية على المدى ض حوالي 200 ميكرون من الممكن. طريقة بديلة غير حسابي هو استخدام قياس دليل بسيط من س، ص مركز ونصف قطرها، ولكن هذا سوف يقلل من دقتها.
  4. رسم منحنى المعايرة لربط دائرة نصف قطرها إلى z-الموقف، ويصلح لوظيفة مناسبة (على سبيل المثال، المعادلة مكعب) للسماح الاستيفاء. ¹¹
2. إعادة مسار
  1. تحديد إحداثيات س وص ونصف قطرها لكل إطار من تسلسل الفيديو كما هو موضح في 3.3.1.3، استخدم الدالة الموجودة في 3.3.1.4 لتحويل نصف قطرها إلى ض، وعامل المعايرة وجدت في 3.3.2.2 لتحويل x و y ينسق بكسل في ميكرون. وهذا الإجراء يؤدي إلى دقيقة س، ص، ض تنسيق للموقع الجسيمات الدافعة بوصفها وظيفة من الزمن. ¹¹ هذا الإجراء يمكن تنفيذها باستخدام خوارزمية أو يدويا.
  2. تحديد ص المشتقةroperties مثل متوسط سرعة لقياس مدى السباحة الحفازة المرصودة.

النتائج

ويبين الشكل 1 تشتت نموذجية من الغرويات على شريحة زجاجية نظيفة قبل إيداع البلاتين ويبين الشكل 2 صورة SEM مبعثرة العودة نموذجية لمدة نصف البلاتين المغلفة يانوس السباح، في ظل هذا الوضع التصوير تنتج المنطقة البلاتين المغلفة النقيض مشرق. طبقة البلاتين نصف كروية المطلوب هو واضح الشكل 3 يعرض مظهر فلوري يانوس السباح نموذجية في ظل ظروف الإضاءة المثلى الثابتة في اللثة جيلان. يظهر السباح كسمة حلقة متناظرة، وهذا هو نصف قطر الحلقة التي يمكن استخدامها لتحديد ض موقف قريب الغروانية إلى موقف التركيز. ويبين الشكل 4 تمثيلية المقاطع العرضية لتوزيع كثافة سطوع شعاعي أن يستخدم في تركيبة مع خوارزميات تحليل الصور لتحديد دقيق لمركز ونصف قطرها واضح من الغروانية الشكل 5 ز> يحتوي على منحنى المعايرة التي تم الحصول عليها باستخدام عينة الغروية الثابتة والمجهر مرحلة ض الترجمة معايرة لربط واضح حجم الغروية والبعد عن موقف التركيز. تم تجهيز هذا المنحنى إلى وظيفة مكعب، والذي يستخدم لتحويل نصف قطرها واضح في زي تنسيق. وأخيرا، الشكل 6 يعرض س نموذجية، ذ، ض مسار لفلوري يانوس الجسيمات السباح.

figure-results-1
وفرقت الشكل 1. صورة البصرية المجهرية البوليستيرين 1.9 ميكرون قطر. الجزئي على شريحة زجاجية تنظيفها قبل ترسب البلاتين. يمثل مقياس شريط 40 ميكرون. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

وفاق / ftp_upload / 54247 / 54247fig2.jpg "/>
الشكل 2. ووزارة شؤون المرأة صورة ارتدادي من 1.9 ميكرون قطر المجهرية البوليسترين. وتظهر الجزئي بعد ترسب البلاتين. يمثل مقياس شريط 2 ميكرومتر. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-2
الشكل 3. الصور معايرة 4.8 ميكرون قطرها المجال البوليسترين الفلورسنت ثابتة في اللثة جيلان سجلت باستخدام الهدف 20X (0.4 غ). المسافات أسفل كل صورة تدل على مسافة البؤري للهدف فوق المجال. كما امتبائر الصورة من 0 ميكرون إلى 200 ميكرون وفي التركيز صورة التغييرات القرص مشرق لحلقة مشرقة، نصف قطر الذي يعتمد على التكبير، وspher حجم الإلكترونية والمسافة التي تفصله عن البؤري. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-3
ويستخدم الرقم 4. X، Y، Z إجراءات تتبع الجسيمات. وهناك مجموعة من الخوارزميات الذاتي مكتوب لتحديد أول مركز (س، ص) من حلقة مشرقة عن طريق استخراج سلسلة من الخطوط الأفقية والعمودية وإيجاد متوسط متوسطة نقطة بين قمم مشرق (أ). ثم يتم حساب نصف قطر حلقة من ذروة كثافة لسين تركيبها على متوسط بكسل رمادية القيم التي تنبثق من وسط حلقة (ب). يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

ه = "1"> figure-results-4
الرقم 5. Z-تنسيق الرسم البياني لمعايرة المجالات يانوس التي تم الحصول عليها عن طريق قياس نصف قطر حلقة مشرق من المجالات الثابتة في اللثة جيلان (انظر الشكلين 3 و 4). ويستخدم الرسم البياني المعايرة خوارزميات لدينا لتحويل نصف قطرها حلقة يقاس إلى Z- تنسيق. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-5
تم تسجيل الرقم 6. مسار جهاز الفلورسنت نموذجية يانوس مجال السباحة. وهناك سلسلة من الصور من الجهاز المتحرك السباحة خلال الفترة من 30 ثانية بمعدل إطار من 33 هرتز. و(س، ص، ض) إحداثيات تم الحصول عليها من خلال تحديد موقع مركز حلقة مضيئة في مسار (فايجوري 4 (أ)) ومقارنة دائرة نصف قطرها حلقة قياس للرسم البياني المعايرة لكل صورة في تسلسل (الشكلان 4 (ب) و 5). الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

المناقشة

فإن العديد من المتغيرات في إعداد بروتوكول للبلاتين الجسيمات يانوس تؤثر على مسارات المرصودة. المعلمات كما هو موضح باستخدام 2 ميكرون الجسيمات قطر سيعطي سرعات الدفع في حدود 10 ميكرون في الثانية الواحدة. إذا تم استخدام جسيمات أصغر، وسرعات تزيد مع زيادة حجم الجسيمات سيقلل سرعة الدفع. ^و12 تفاصيل البروتوكول تبخر يغير أيضا مسارات ملاحظتها. في هذا البروتوكول الحالي، فمن المستحسن توزيع متفرق من الغرويات، جنبا إلى جنب مع تبخر المعادن العادية إلى التوجه الشرائح. هذه الظروف تؤدي إلى الهياكل يانوس متناظرة كما هو مبين في الشكل 2، والذي يؤدي إلى مسارات خطية في حدود نشر التناوب البراونية. ¹³ وعلى العكس، إذا الغرويات معبأة ضيق تخضع لنظرة عابرة زاوية ترسب، ثم التماثل للغطاء يانوس لا يمكن كسرها ، للحث على الغزل السلوك. ¹⁴ سنوياrticles المنتجة هنا عرض الحركة الخواص نسبيا في جميع الأبعاد الثلاثة. ولكن إذا كان يتم استخدام أكثر سمكا الطلاء البلاتين، أو أكبر الجسيمات، وهو تحيز أو gravitaxis صعودا يمكن اضفاء ¹¹ تفاصيل تخزين الغرويات يانوس بعد التصنيع ويمكن أيضا تؤثر على سرعة السباحة لوحظ. على سطح نظيف البلاتين عالية الطاقة سطح الخارجة من مرحلة التبخر هو عرضة للتلوث السطح على سبيل المثال من الهيدروكربونات، وفي التجولات معينة. ¹⁵

وبالإضافة إلى ذلك، خصائص حل فيه الغرويات يانوس هي إعادة علقت حاسمة لمراقبة الدفع. وتركيزات بيروكسيد منخفضة يؤدي إلى تباطؤ السرعات، حيث أن معدل الحركة رد فعل التحلل إنتاج يقلل من ⁶ وبالإضافة إلى ذلك، تركيزات منخفضة من الأملاح سيؤدي إلى انخفاض كبير في سرعة الدفع. ⁷

ومن السمات الرئيسية للالغرويات المنتجة هنا هي شمال شرق بهمالطفو utral، الأمر الذي يجعلها مناسبة لتتبع 3D. في عام أولت مجال الأجهزة السباحة القليل من الاهتمام ل3D الآثار، ويرجع ذلك جزئيا إلى بعض الأمثلة البارزة التي تبذل من المعادن الكثيفة، مما يسبب لهم بسرعة الرواسب، ¹⁶ ولكن أيضا بسبب الصعوبات والتكاليف المرتبطة جعل القياسات المطلوبة. وتوجد عيوب واضحة لبعض أساليب تتبع 3D التي أنشئت لهذه الغرويات تتحرك بسرعة، على سبيل المثال، يمكن ليزر المسح المجهري متحد البؤر تفتقر إلى القرار الزماني لتسجيل أعداد كافية من الصور لحل مسارات. في هذا السياق، فإن الطريقة التي نعرضها هنا لديه ميزة كبيرة من لا تتطلب سوى إطار واحد للسماح تقدير ض تنسيق، والذي يسمح بالتالي ارتفاع معدلات الإطار. أيضا، وإعادة الإعمار زي تنسيق يعتمد فقط على النقيض النسبي للالغروانية خارج نطاق التركيز في الأطر واحد، بدلا من كثافة مضان المطلقة، فمن مرونة للتبريد والآثار وامضفي fluorophore. هذه المزايا ممكنة على حساب عمق انخفاضا في المجال أكثر مما إعادة الإعمار 3D مسار ممكن، وشرط الغروية غير متداخلة فصل جيدا. نأمل أن يصف بروتوكول تسمح مجموعات بحثية أخرى لها مصلحة في السلوك 3D لأجهزة السباحة الخاصة بهم للوصول إلى هذه المعلومات بشكل مباشر مع وجود درجة عالية من الدقة. ومن الواضح أن التوسع في فهم هذه الأجهزة إلى 3D سيفتح مجموعة كبيرة من الظواهر والتطبيقات المستقبلية مثيرة للاهتمام. وتوجه القراء المهتمين في مزيد من التفاصيل عن تحليل المسار نحو المرجعي 17 التي تصف القطع الأثرية المشتركة في أنظمة الدافعة وكيفية ضمان تقدير دقيق للسرعات الدفع.

الإفصاحات

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

تم دعم هذا العمل من قبل منحة EPSRC Career Acceleration EP/J002402/1.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
المبخر	مورفيلد (المملكة المتحدة)		Minilab 80 e-beam المبخر
مجهر	نيكون		Eclipse LV100
مصدر الضوء الفلوري	نيكون		B2A مكعب مرشح
الهدف	نيكون		20X ، 0.45 NA
Cuvette	Hellma		الكوارتز المنصهر ، 40 × 10 × 1 مم
خلاط دوامة	IKA		مختبر الراقصة S2
تدور المغطي	لوريل تكنولوجيز كورب.		نموذج WS-400BZ-6NPP / Lite
حمام بالموجات فوق الصوتية	Eumax		2 لتر
أنسجة العدسة	Whatman	2105 841
بيروكسيد الهيدروجين	سيجما ألدريتش	31642-1L	30 بالوزن ٪
البلاتين	سيجما ألدريتش	267171	0.25 مم ، 99.99٪
الغرويات	الحرارية العلمية		فلورو ماكس PS المجهرية ، د = 1.9
ميكرون محلول إزالة التلوث من الزجاج	فيشر سينتفوليك	D / 0025/15	Decon 90
Ethanol	Fisher Scientific	E / 0600DF / 17	Absolute Ethanol
DI water	Elga		Purelab Option نظام الترشيح (15 ميجاوات)
صمغ جيلان	سيجما ألدريتش	P8169-100G	"Phytagel"

نيكون

المراجع

Ebbens, S. J., Howse, J. R. In pursuit of propulsion at the nanoscale. Soft Matter. 6 (4), 726(2010).
Wang, W., Duan, W., Ahmed, S., Mallouk, T. E., Sen, A. Small power : Autonomous nano- and micromotors propelled by self-generated gradients. Nano Today. 8 (5), 531-554 (2013).
Gao, W., Dong, R., et al. Artificial Micromotors in the Mouse's Stomach : A Step toward in Vivo Use of Synthetic Motors. ACS nano. 9 (1), 117-123 (2015).
Restrepo-Pérez, L., Soler, L., Martìnez-Cisneros, C., Sánchez, S., Schmidt, O. G. Biofunctionalized self-propelled micromotors as an alternative on-chip concentrating system. Lab Chip. 14 (16), 2914-2917 (2014).
Soler, L., Sánchez, S. Catalytic nanomotors for environmental monitoring and water remediation. Nanoscale. 6 (13), 7175-7182 (2014).
Howse, J., Jones, R., Ryan, A., Gough, T., Vafabakhsh, R., Golestanian, R. Self-Motile Colloidal Particles: From Directed Propulsion to Random Walk. Phys. Rev. Letts. 99 (4), 8-11 (2007).
Ebbens, S., Gregory, D. A., et al. Electrokinetic effects in catalytic platinum-insulator Janus swimmers. EPL. 106 (5), 58003(2014).
Orozco, J., Jurado-Sánchez, B., et al. Bubble-propelled micromotors for enhanced transport of passive tracers. Langmuir. 30 (18), 5082-5087 (2014).
Peterson, S. D., Chuang, H. -S., Wereley, S. T. Three-dimensional particle tracking using micro-particle image velocimetry hardware. Meas. Sci. and Technol. 19 (11), 115406(2008).
Ten Hagen, B., Kümmel, F., Wittkowski, R., Takagi, D., Löwen, H., Bechinger, C. Gravitaxis of asymmetric self-propelled colloidal particles. Nat. Commun. 5, 4829(2014).
Campbell, A. I., Ebbens, S. J. Gravitaxis in spherical janus swimming devices. Langmuir. 29 (46), 14066-14073 (2013).
Ebbens, S., Tu, M. -H., Howse, J. R., Golestanian, R. Size dependence of the propulsion velocity for catalytic Janus-sphere swimmers. Physical Review. E Stat. Nonlin. Soft Matter Phys. 85, Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22463141 020401(2012).
Ebbens, S. J., Howse, J. R. Direct observation of the direction of motion for spherical catalytic swimmers. Langmuir. 27 (20), 12293-12296 (2011).
Archer, R. J., Campbell, aI., Ebbens, S. J. Glancing angle metal evaporation synthesis of catalytic swimming Janus colloids with well defined angular velocity. Soft Matter. 11, 6872-6880 (2015).
Zhao, G., Sanchez, S., Schmidt, O. G., Pumera, M. Poisoning of bubble propelled catalytic micromotors: the chemical environment matters. Nanoscale. 5 (7), 2909-2914 (2013).
Wang, Y., Hernandez, R. M., et al. Bipolar electrochemical mechanism for the propulsion of catalytic nanomotors in hydrogen peroxide solutions. Langmuir. 22 (25), 10451-10456 (2006).
Dunderdale, G., Ebbens, S., Fairclough, P., Howse, J. Importance of particle tracking and calculating the mean-squared displacement in distinguishing nanopropulsion from other processes. Langmuir. 28 (30), 10997-11006 (2012).

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

الغرويات الجانوسية مجهر الفلورسنت تتبع المسارات ثلاثي الأبعاد ترسيب بخار البلاتين وقود بيروكسيد الهيدروجين تحليل الحلقات المتحدة المركز اكتشاف الانتحاء الثقالي تحضير التشتت الغرواني تحليل التقاط الفيديو