تحليل حركة اليرقات ' الأرتيميا سالينا من خلال تتبع بصري من Plasmonic النانوية

نستخدم تتبع بصري من plasmonic النانوية للتحقيق وتوصيف الحركات تردد من الكائنات المائية.

الهدف العام من هذا الإجراء هو تحليل ترددات حركة الكائنات الحية الدقيقة المائية باستخدام جسيم نانوي بلازموني محاصر بصريا. يتم تحقيق ذلك من خلال مراقبة يرقات OPIS أولا في الماء تحت المجهر ، ومجهزة بملاقط بصرية وكاميرا. الخطوة الثانية هي إضافة جزيئات الذهب النانوية التي يبلغ قطرها 16 نانومتر إلى بيئة OPIS.

بعد ذلك ، يتم استخدام الملقط البصري لاحتجاز جسيم نانوي ذهبي واحد بالقرب من NOIs. الخطوة الأخيرة هي مراقبة انتشار الجسيمات النانوية المحاصرة لأنها تتأثر بحركة النوس. يتم التقاط بيانات الفيديو وتحليلها بواسطة برنامج تتبع الجسيمات.

في النهاية ، يتم تحويل موضع الجسيمات النانوية المعتمدة على الوقت إلى فضاء فورييه لاستخراج ترددات حركة النوس. الميزة الرئيسية لهذه التقنية على الطرق الحالية مثل الفحص المجهري الشائع ، هي أنه يتم تحليل الاهتزازات السائلة ، وبالتالي لا تقتصر هذه الطريقة على أي دقة بصرية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في حماية البيئة ، مثل تحليل المياه للنظم البيئية السقراطية.

ابدأ بإعداد مجهر عمودي مجهز لإضاءة المجال المظلم. زود المجهر بالغمر في الماء والهدف الهوائي بالإضافة إلى ذلك ، قم بإقران ملاقط بصرية ذات موجة مستمرة 1064 نانومتر بالمجهر.

بعد ذلك ، قم بتركيب كاميرا بمرشح الشق عند 1064 نانومتر لاكتشاف وتصوير جسيمات الذهب وحركة التأليف. استخدم مقياس الطاقة بعد الهدف لضبط طاقة الليزر على 1000 مللي واط. قم بإيقاف تشغيل الليزر لحين الحاجة.

يبدأ تحضير العينة بسحب قطرة ماء سعة 180 ميكرولتر على شريحة زجاجية مجهرية. ضع العينة على مجهر المجال المظلم في هذه المرحلة ، ماصة OPIS من خزان المياه. انقله إلى قطرة الماء.

حدد الهدف الجوي 10 ×. راقب حركة OPIS في الحل وسجل دفق فيديو مدته عشر ثوان بمعدل 25 إطارا في الثانية. عند الانتهاء من ذلك ، استعد للخطوة التالية.

قم بتخفيف محلول مخزون جزء واحد من جزيئات نانو الذهب بقطر 60 نانومتر في 100 جزء من الماء. ارجع إلى المجهر وقم بقياس خمسة ميكرولترات من المحلول. أضف هذا إلى قطرة الماء مع التأليف.

عندما تصبح جاهزا ، قم بالتغيير إلى هدف الغمر في الماء 100 ×. لعرض قطرة الماء ، تابع عندما يمكن رؤية جسيم نانوي ذهبي واحد تقريبا في مجال الرؤية. لاحتجاز جسيم ، قم بتشغيل ليزر المصيدة البصرية وراقب القطرة.

حرك مرحلة المجهر لتقريب شعاع الليزر من جسيم نانوي ذهبي. سينجذب الجسيم نحو النقطة المحورية لشعاع الليزر وسيتوقف عن الانتشار. التقط مقطع فيديو للجسيمات النانوية المحاصرة بمعدل 50 إطارا في الثانية لمدة 30 ثانية ، وقم بإيقاف تشغيل ليزر الملقط البصري لتحرير الجسيم من المصيدة.

الخطوة التالية هي تحليل الفيديو على جهاز كمبيوتر. استخدم برنامج تتبع الجسيمات لتحديد موضع XY للجسيم كدالة للوقت ، والعثور على طيف التردد بتحويل فورييه سريع لهذه البيانات. تظهر هذه المؤامرة إزاحة XY لجسيم نانوي ذهبي محاصر ، والذي يخضع فقط لكعكة براوني أثناء الحركة.

التوزيع غاوسي. بعد إضافة OIS إلى الماء ، يتغير إزاحة XY للجسيم بسبب الاهتزازات السائلة. يتسبب تدفق الموائع الدقيقة الناتجة عن في تشويه يعتمد على التردد في اتجاه Y.

تظهر هذه المخططات أطياف التردد في اتجاهي x و y باللون الأسود ، وهي أطياف مرجعية لجسيم محاصر بصريا ليس في وجود opis. تظهر المنحنيات الحمراء أطياف الجسيم المحاصر مع أفيس السباحة. لا يظهر الطيف في الاتجاه X إشارة قوية بسبب موضع OPIS بالنسبة للجسيم المحبوس.

يكون التدفق في المقام الأول في اتجاه Y كما هو موضح في الداخل. يظهر الطيف في اتجاه Y المأخوذ بمقابض السباحة استجابة. وتتسق استجابة التردد الواسعة في القياس مع حركة الكائن الحي، أو على سبيل المثال، حركة الهوائي الرئيسي أو أجزاء الجسم الأخرى.

الحد الأقصى للتردد. عبر جميع القياسات وجد أن تتراوح بين 3.0 و 7.2 هرتز بما يتفق بشكل جيد مع الترددات المرصودة مباشرة. بمجرد إتقانها ، يمكن القيام بهذه التقنية في أقل من 30 دقيقة إذا تم إجراؤها بشكل صحيح.

أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر أن يكون لديك محاصرة ثابتة ثلاثية الأبعاد للجسيمات النانوية الذهبية باستخدام القوى البصرية.