Name: فخ تحميل البصري للعازل المجهرية الدقيقة في الهواء (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 57 s
Description: تعلم بناء منصة بيزوكهربائية لإطلاق الجسيمات المجهرية في الهواء وتثبيتها بصرياً. تتيح هذه الطريقة اختيار الجسيمات حسب الحجم والشكل لدراسة كيمياء السطح بدقة عالية.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

جميع الأعمال المنجزة بدعم من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا. يتم تحديد بعض المعدات أو الأدوات أو المواد التجارية لتعزيز فهم هذا البروتوكول. ولا يعني هذا التحديد توصية أو تأييد من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، ولا يعني أن المواد أو المعدات المحددة هي بالضرورة أفضل المواد المتاحة لهذا الغرض.

<ol><li>Ashkin, A. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.24.156">Acceleration and Trapping of Particles by Radiation Pressure.</a> Phys. Rev. Lett. 24 (4), 156-159 (1970).</li>
<li>Gieseler, J., Novotny, L., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphys/journal/v9/n12/full/nphys2798.html">Thermal nonlinearities in a nanomechanical oscillator.</a> Nat. Phys. 9 (12), 806-810 (2013).</li>
<li>Gieseler, J., Deutsch, B., Quidant, R., Novotny, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subkelvin+Parametric+Feedback+Cooling+of+a+Laser-Trapped+Nanoparticle%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Subkelvin Parametric Feedback Cooling of a Laser-Trapped Nanoparticle.</a> Phys. Rev. Lett. 109 (10), 103603(2012).</li>
<li>Chang, D. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cavity+opto-mechanics+using+an+optically+levitated+nanosphere%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Cavity opto-mechanics using an optically levitated nanosphere.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 107 (3), 1005-1010 (2010).</li>
<li>Arita, Y., Mazilu, M., Dholakia, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-induced+rotation+and+cooling+of+a+trapped+microgyroscope+in+vacuum%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Laser-induced rotation and cooling of a trapped microgyroscope in vacuum.</a> Nat. Commun. 4, 2374(2013).</li>
<li>Ashkin, A., Dziedzic, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+and+manipulation+of+viruses+and+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Optical trapping and manipulation of viruses and bacteria.</a> Science. 235 (4795), 1517-1520 (1987).</li>
<li>Svoboda, K., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+Applications+of+Optical+Forces%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Biophys.+Biomol.+Struct%22%5BJournal%5D)">Biological Applications of Optical Forces.</a> Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 23 (1), 247-285 (1994).</li>
<li>Mehta, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-Molecule+Biomechanics+with+Optical+Methods%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Single-Molecule Biomechanics with Optical Methods.</a> Science. 283 (5408), 1689-1695 (1999).</li>
<li>Arvanitaki, A., Geraci, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detecting+High-Frequency+Gravitational+Waves+with+Optically+Levitated+Sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Detecting High-Frequency Gravitational Waves with Optically Levitated Sensors.</a> Phys. Rev. Lett. 110 (7), 071105(2013).</li>
<li>Moore, D. C., Rider, A. D., Gratta, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Search+for+Millicharged+Particles+Using+Optically+Levitated+Microspheres%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Search for Millicharged Particles Using Optically Levitated Microspheres.</a> Phys. Rev. Lett. 113 (25), 251801(2014).</li>
<li>Li, T., Kheifets, S., Medellin, D., Raizen, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+the+instantaneous+velocity+of+a+Brownian+particle%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Measurement of the instantaneous velocity of a Brownian particle.</a> Science. 328 (5986), 1673-1675 (2010).</li>
<li>Park, H., LeBrun, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parametric+Force+Analysis+for+Measurement+of+Arbitrary+Optical+Forces+on+Particles+Trapped+in+Air+or+Vacuum%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Photonics%22%5BJournal%5D)">Parametric Force Analysis for Measurement of Arbitrary Optical Forces on Particles Trapped in Air or Vacuum.</a> ACS Photonics. 2 (10), 1451-1459 (2015).</li>
<li>Summers, M. D., Burnham, D. R., McGloin, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trapping+solid+aerosols+with+optical+tweezers%3A+A+comparison+between+gas+and+liquid+phase+optical+traps%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Trapping solid aerosols with optical tweezers: A comparison between gas and liquid phase optical traps.</a> Opt. Express. 16 (11), 7739-7747 (2008).</li>
<li>Anand, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerosol+droplet+optical+trap+loading+using+surface+acoustic+wave+nebulization%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Aerosol droplet optical trap loading using surface acoustic wave nebulization.</a> Opt. Express. 21 (25), 30148-30155 (2013).</li>
<li>Lee, W. M., Reece, P. J., Marchington, R. F., Metzger, N. K., Dholakia, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Construction+and+calibration+of+an+optical+trap+on+a+fluorescence+optical+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Construction and calibration of an optical trap on a fluorescence optical microscope.</a> Nat. Protoc. 2 (12), 3226-3238 (2007).</li>
<li>Pesce, G., et al. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/josab/abstract.cfm?uri=josab-32-5-B84">Step-by-step guide to the realization of advanced optical tweezers.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 32 (5), B84(2015).</li>
<li>Thornton, S. T., Marion, J. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aThornton%2C+ST+%22Classical+Dynamics+of+Particles+and+Systems%22">Classical Dynamics of Particles and Systems</a>. , Brooks/Cole. (2003).</li>
<li>Ashkin, A. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1655064">Stability of optical levitation by radiation pressure.</a> Appl. Phys. Lett. 24 (12), 586-588 (1974).</li>
<li>Chandrasekhar, S. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.15.1">Stochastic Problems in Physics and Astronomy.</a> Rev. Mod. Phys. 15 (1), 1-89 (1943).</li>
<li>Li, T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLi%2C+T+%22Fundamental+Tests+of+Physics+with+Optically+Trapped+Microspheres%22">Fundamental Tests of Physics with Optically Trapped Microspheres</a>. , New York. 9-21 (2013).</li>
<li>Chai, Z., Liu, Y., Lu, X., He, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reducing+Adhesion+Force+by+Means+of+Atomic+Layer+Deposition+of+ZnO+Films+with+Nanoscale+Surface+Roughness%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Reducing Adhesion Force by Means of Atomic Layer Deposition of ZnO Films with Nanoscale Surface Roughness.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (5), 3325-3330 (2014).</li>
<li>Park, H., LeBrun, T. W. <a target="_blank" href="http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=2501139">Measurement and accumulation of electric charge on a single dielectric particle trapped in air.</a> SPIE OPTO. 9764, (2016).</li>
</ol>

يعلن المؤلفون عدم وجود مصلحة مالية متنافسة.

تم تصميم قاذفة كهرضغطية لتحسين الأداء الديناميكي للPZT المحدد. الاختيار السليم للمواد PZT وإدارة الذبذبات فوق الصوتية هي الخطوات الرئيسية لانتاج تجربة ناجحة. PZTs لها خصائص مختلفة اعتمادا على نوع من محول (بالجملة أو مكدسة) والمواد المكونة (أو القوة الناعمة). كما يتم اختيار PZT نوع الأكبر مصنوعة من مادة كهرضغطية الصعبة للأسباب التالية. أولا، المواد كهرضغطية الصلبة لديها خسائر عازلة أقل وأعلى جودة عامل ميكانيكي من مواد لينة. ثانيا، يمثل نوع PZT بالجملة على الحمل الكهربائي أقل وأسهل ...

ذكرت Ashkin تسارع ومحاصرة المجهرية الدقيقة التي الضغط الاشعاعي في عام 1970. 1 انجازاته رواية الترويج لتطوير تقنيات محاصرة البصرية كأداة رئيسية للدراسات الأساسية للفيزياء والفيزياء الحيوية. 2، 3، 4، 5 وحتى الآن، ركزت تطبيق محاصرة البصرية بشكل رئيسي على البيئات السائلة، واستخدمت لدراسة مجموعة واسعة جدا من النظم، من سلوك الغرويات إلى الخواص الميكانيكية للجزيئات الحيوية واحدة. 6، 7، 8 تطبيق محاصرة البصرية لوسائل الاعلام غازي، ومع ذلك، يتطلب حل العديد من القضايا الفنية الجديدة. في الآونة الأخيرة، وقد تم تطبيق محاصرة البصرية في الهواء / فراغ متزايد في البحوث الأساسية. منذ ليفي بصريالكساء يحتمل أن يوفر ما يقرب من العزلة الكاملة للنظام من البيئة المحيطة بها، والجسيمات السابحة بصريا يصبح مختبرا مثاليا لدراسة حالة قاعية نوعية في الأشياء الصغيرة، 4 قياس ارتفاع وتيرة موجات الجاذبية، 9 والبحث عن المسؤول الجزئية. 10 وعلاوة على ذلك، اللزوجة المنخفضة من الهواء / فراغ يسمح احد لاستخدام الجمود لقياس السرعة اللحظية لجسيم البراونية 11 وخلق حركة البالستية على نطاق واسع من الحركة وراء النظام الخطي مثل فصل الربيع. 12 لذلك، أصبحت المعلومات والممارسات لالفخاخ البصرية في وسائل الإعلام غازي تقنية مفصلة أكثر قيمة للمجتمع العلمي الأوسع. مطلوبة تقنيات تجريبية جديدة لتحميل نانو / المجهرية الدقيقة في الفخاخ البصرية في وسائل الإعلام الغازي. ومحول كهربائي ضغطي (PZT)، وهو الجهاز الذي يحول إلكترونياتجيم الطاقة إلى طاقة والميكانيكية الصوتية، وقد استخدمت لتقديم جزيئات صغيرة إلى الفخاخ البصرية في الهواء / فراغ 5، 12 منذ أول مظاهرة من الارتفاع البصرية. 1 ومنذ ذلك الحين، تم اقتراح عدة تقنيات التحميل لتحميل جسيمات أصغر باستخدام الهباء المتقلبة التي تم إنشاؤها بواسطة البخاخات التجاري 13 أو مولد موجة الصوتية. 14 هباء العائمة مع شوائب صلبة (جسيمات) تمر بشكل عشوائي بالقرب من التركيز ومحاصرون عن طريق الصدفة. بمجرد المحاصرين الهباء الجوي، المذيب يتبخر بها ويبقى الجسيمات في فخ البصرية. ومع ذلك، لا تناسب هذه الأساليب جيدا لتحديد جزيئات المرجوة من داخل العينة، تحميل الجسيمات المختارة ولتعقب التغييرات في حال صدر من الفخ. ويهدف هذا البروتوكول إلى تقديم تفاصيل للممارسين جديد على انتقائية البصرية تحميل فخ في الهواء، بما في ذلك التجربةالإعداد القاعدة وتلفيق حامل PZT وضميمة عينة، فخ تحميل، والحصول على البيانات المرتبطة تحليل حركة الجسيمات في كل المجالات التردد والوقت. كما تم نشر بروتوكولات لمحاصرة في وسائل الإعلام السائلة. 15، 16 تم تطوير الإعداد العام التجريبية على المجهر الضوئي المقلوب التجاري. ويبين الشكل 1 الرسم التخطيطي للإعداد تستخدم للتدليل خطوات انتقائية فخ البصرية التحميل: تحرير المجهرية الدقيقة يستريح، ورفع الجسيمات المختار مع شعاع مركزة، وقياس حركته، ووضعه على الركيزة مرة أخرى. أولا، يتم استخدام مراحل متعدية (عرضية ورأسية) لجلب microparticle اختيارهم على الركيزة لمحور الليزر محاصرة (الطول الموجي 1064 نانومتر) تركز من قبل العدسة الشيئية (بالقرب من الأشعة تحت الحمراء تصحيح الهدف والعمل لمسافات طويلة: NA 0.4، التكبير 20X، د العملistance 20 مم) من خلال الركيزة شفافة. ثم، قاذفة كهرضغطية (أ ميكانيكيا قبل تحميلها عصابة من نوع PZT) يولد ذبذبات الموجات فوق الصوتية لكسر التصاق بين المجهرية الدقيقة والركيزة. وهكذا، أي الجسيمات سراح يمكن رفع من قبل شعاع واحد فخ التدرج ليزر تركز على الجسيمات المحدد. بمجرد المحاصرين الجسيمات، وترجمته إلى مركز العلبة عينة تحتوي على اثنين من لوحات إجراء موازية لإثارة كهرباء. وأخيرا، والحصول على البيانات (دق) نظام يسجل في الوقت نفسه حركة الجسيمات، التي استولت عليها في مكشاف ضوئي رباعي الخلية (QPD)، والحقل الكهربائي تطبيقها. بعد الانتهاء من قياس، يتم وضع جسيم controllably على الركيزة بحيث يمكن المحاصرين مرة أخرى بطريقة عكسية. هذه العملية الشاملة يمكن أن تتكرر مئات المرات من دون خسارة الجسيمات لقياس التغيرات مثل كهربة الاتصال التي تحدث على مدى عدة دورات محاصرة. يرجى الرجوع إلى موقعنا الأخيرة من المادة وأو تفاصيل. 12

<table><tbody><tr><td>سكوتش بلو الرسام الشريط الأصلي</td><td>3M</td><td>3M2090</td><td></td></tr><tr><td>سكوتش 810 الشريط السحري</td><td>3M</td><td>3M810</td><td></td></tr><tr><td>وظيفة / مولد الموجي التعسفي</td><td>Agilent</td><td>HP33250A</td><td></td></tr><tr><td>امدادات الطاقة / مورد الجهد الرقمي</td><td>Agilent</td><td>E3634A</td><td></td></tr><tr><td>محول كهرضغطية من النوع الدائري</td> American <td>Piezo Company</td><td>item91</td><td></td></tr><tr><td>المغير الكهروضوئي</td><td>Con-Optics</td><td>350 & ناقص ؛ 80-LA</td><td></td></tr><tr><td>مكبر للصوت للمغير الكهروضوئي</td><td>Con-Optics</td><td>302RM</td><td></td></tr><tr><td>Mitutoyo NIR ما لا نهاية الموضوع المصحح</td><td>بصريات إدموند</td><td>46-404</td><td>المصنعة من قبل Mitutoyo وتوزيعها بواسطة Edmund البصريات</td></tr><tr><td>LOCTITE SUPER GLUE LONGNECK BOTTLE</td><td>LOCTITE</td><td>230992</td><td></td></tr><tr><td>طابعة ثلاثية الأبعاد</td><td>MakerBot</td><td>Replicator 2</td><td></td></tr><tr><td>Polylactic خيوط الحمض (PLA)</td><td>MakerBot</td><td>True Red PLA نظام</td> الحصول على بيانات التخزين المؤقت <td></td>الصغير</tr><tr><td></td><td>الأدوات الوطنية</td><td>780114-01</td><td></td></tr><tr><td>كاشف ضوئي رباعي الخلية</td><td>نيوبورت</td><td>2031</td><td></td></tr><tr><td>المرحلة الانتقالية</td><td>نيوبورت</td><td>562-XYZ</td><td></td></tr><tr><td>مجهر بصري مقلوب</td><td>نيكون للأدوات</td><td>EclipsTE2000</td><td></td></tr><tr><td>مرشح مضان (أخضر)</td><td>كاميرا نيكون إنسترومنتس</td><td>G-2B</td><td></td></tr><tr><td>Flea3 / CCD</td><td>نقطة رمادية</td><td>FL3-U3-13S2M-CS</td><td>محاصرة ليزر</td></tr><tr><td>ضخ النيوديميوم إيتريوم فانادات (Nd: YVO4)</td> <td>فيزياء الأطياف</td><td>J20I-8S-12K / BL-106C</td><td></td></tr><tr><td>أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) أغطية مطلية SPI</td><td>الإمدادات</td><td>06463B-AB</td><td>جسيمات البوليسترين الدقيقة</td></tr><tr><td>تجفيف سريع الطلاء الفضي</td><td>Tedpella</td><td>16040-30</td><td></td></tr><tr><td>معايير حجم Dri-Cal</td><td>Thermo Scientific</td><td>DC-20</td><td></td></tr><tr><td>الألياف الضوئية</td><td>Thorlabs</td><td>P1 & ناقص ؛ 1064PM-FC-5</td><td>لوحة سفلية</td></tr><tr><td>من الألومنيوم &nbsp ؛</td><td>مضخم الطاقة Thorlabs</td><td>CP4S</td><td></td></tr><tr><td>الجهد العالي</td><td>TREK</td><td>PZD700A M / S</td><td></td></tr></tbody></table>

فخ تحميل البصري للعازل المجهرية الدقيقة في الهواء

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

نوضح طريقة لاحتجاز جسيم دقيق عازل محدد في الهواء باستخدام ضغط الإشعاع من مصيدة بصرية متدرجة أحادية الشعاع. يتم فصل الجسيمات الدقيقة العازلة المتناثرة عشوائيا الملتصقة بركيزة زجاجية مؤقتا باستخدام الاهتزازات فوق الصوتية الناتجة عن محول الطاقة الكهرضغطية (PZT). بعد ذلك ، يرفعه الشعاع البصري الذي يركز على جسيم محدد إلى المصيدة البصرية بينما تعود الجسيمات الدقيقة المثارة بالاهتزاز إلى الركيزة. قد يكون الجسيم محاصرا في التركيز الاسمي لحزمة الاصطياد أو في موضع فوق التركيز (يشار إليه هنا باسم موضع الرفع) حيث توفر الجاذبية قوة الاستعادة. بعد القياس ، يمكن وضع الجسيم المحاصر في الموضع المطلوب على الركيزة بطريقة خاضعة للرقابة. 
 في هذا البروتوكول ، يتم تحديد إجراء تجريبي لتحميل المصيدة البصرية الانتقائية في الهواء. أولا ، يتم تقديم الإعداد التجريبي لفترة وجيزة. ثانيا ، يتم توضيح تصميم وتصنيع حامل PZT وحاوية العينة بالتفصيل. ثم يتم عرض تحميل المصيدة البصرية لجسيم دقيق محدد بإرشادات خطوة بخطوة بما في ذلك تحضير العينة ، والإطلاق في المصيدة ، واستخدام القوة الكهروستاتيكية لإثارة حركة الجسيمات في المصيدة وقياس الشحنة. أخيرا ، نقدم مسارات الجسيمات المسجلة للحركات البراونية والباليستية لجسيم دقيق محاصر في الهواء. يمكن استخدام هذه المسارات لقياس الصلابة أو للتحقق من المحاذاة البصرية من خلال تحليل المجال الزمني ومجال التردد. يمكن تحميل المصيدة الانتقائية الملقط البصري من تتبع الجسيم وتغيره على الأحمال المتكررة للمسكنة بطريقة عكسية ، مما يتيح إجراء دراسات تفاعل الجسيمات مع السطح.

تم تصميم قاذفة PZT باستخدام حزمة برامج CAD. هنا، ونحن نستخدم بنية شطيرة بسيط لتحميلها مسبقا (فرضت على PZT مع اثنين من لوحات)، كما هو مبين في الشكل 2. حامل PZT والعلبة عينة يمكن أن تكون ملفقة من مجموعة متنوعة من المواد والأساليب. للمشاركة في مظاهرة سريعة، نختار الطباعة 3D مع بالحرارة كما هو موضح في الشكل 2D. على أساس المكونات ملفقة، ويظهر البصرية فخ تحميل في الشكل (3). لتحميل انتقائية، يتم حظر الليز...

يتم تقديم بروتوكول لإطلاق ومحاصرة الجسيمات الدقيقة العازلة المختارة في الهواء بثبات.

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...

الهدف من بروتوكول الفيديو هذا هو توضيح كيفية إنشاء قاذفة كهرضغطية واستخدامها للتغلب على التصاق الجسيمات وتسهيل إطلاق الجسيمات من الركيزة لتحقيق رفع الجسيمات الدقيقة في الهواء. تتمثل ميزة الإطلاق من السطح في أنه يمكن اختيار الجسيم بناء على الحجم أو الشكل أو الخصائص البصرية أو الاتجاه. يمكن أن يكون هذا الأخير مفيدا لمحاصرة الجسيمات غير المتماثلة.يمكن أن يوفر الاصطياد المتكرر للجسيمات وهبوطها أداة جديدة لدراسة الأسئلة في كيمياء السطح ، مثل النقل المشحون أثناء التفاعل المتكرر للجسيم. تسمح إعادة الجسيم إلى السطح أيضا بإجراء قياسات لاحقة لنفس الجسيم بطرق أخرى ، مثل الفحص المجهري الإلكتروني الماسح ، ويسمح أيضا بدورات متكررة من الاصطياد والهبوط. أولا ، طباعة ثلاثية الأبعاد إطار مستطيل في حامل لمحول الطاقة الكهرضغطية.قم بتركيب الجوانب الضيقة للإطار بزجاج مطلي بأكسيد القصدير الإنديوم ، والجوانب العريضة وأعلى مع الزجاج التقليدي لبناء حاوية العينة الشفافة. بعد ذلك ، صب جزء صغير من جزيئات عازلة قطرها 20 ميكرومتر على شريحة زجاجية. أعد الحاوية على الفور إلى المجفف.باستخدام أنبوب شعري زجاجي ، التقط بعض الجسيمات الدقيقة من الشريحة. نثر الجزيئات على زلة الغطاء عن طريق النقر برفق على الأنبوب الشعري. استخدم مجهرا للتحقق من كمية وتوزيع الجسيمات الدقيقة المشتتة على الركيزة.بعد ذلك ، ابدأ تجميع قاذفة بيزو عن طريق تطبيق فيلم عازل على صفيحة من الألومنيوم. قم بتوسيط محول طاقة كهرضغطية من النوع الدائري على اللوحة ، مع التأكد من فصله عن اللوحة بواسطة الفيلم العازل. ضع زلة الغطاء المشتتة للجسيمات الدقيقة على محول الطاقة ، وقم بتثبيت حلقة نحاسية في الحامل المطبوع ثلاثي الأبعاد.قم بتثبيت محول الطاقة في مكانه على اللوحة باستخدام الحامل المطبوع ثلاثي الأبعاد واثنين من مسامير M6. قم بلصق حاوية العينة برفق على الحامل بمادة لاصقة فورية. قم بتركيب مجموعة المشغل المكتملة على مرحلة انتقالية XYZ لمجهر بصري مقلوب.قم بتوصيل محول الطاقة الكهروإجهادية بمكبر الجهد ، ومكبر الصوت بمولد الوظيفة ، مما يضمن أن جميع التوصيلات آمنة ومؤرضة بشكل صحيح. قم بتوصيل منفذ إخراج مراقبة مكبر الصوت براسم الذبذبات لمراقبة إشارة جهد قيادة محول الطاقة. قم بتكوين مولد الوظائف لإرسال موجة مربعة مستمرة من صفر إلى فولت واحد إلى مكبر الصوت.اضبط كسب مكبر الصوت على 200 فولت لكل فولت. قم بإعداد المجهر لتصوير الجسيمات الدقيقة في الوقت الفعلي. ثم قم بمسح تردد تعديل إشارة القيادة يدويا من 0 إلى 150 كيلو هرتز أثناء مراقبة حركة الجسيمات الدقيقة.تم تصميم التجميع الكهروإجهادي لتطبيق التحميل المسبق الميكانيكي على محول الطاقة ، لتضخيم سعة الرنين وتقليل الفشل. يمكن أن تساعد الترددات في تحديد تردد الرنين لمحول الطاقة من خلال مراقبة الجسيم على السطح. التردد الذي يتم عنده تعظيم حركة الجسيمات الدقيقة بدون جسيمات ملتصقة هو تردد رنين المشغل.كرر الفحص حسب الحاجة عند الفولتية المنخفضة لتحديد تردد الرنين بدقة. اضبط شكل الموجة لتوليد إشارة جهد بتردد الرنين بسعة 600 فولت. قم بتكوين مولد الوظائف لموجة مربعة من 10 إلى 20 دورة في وضع الاندفاع.تأكد من إطلاق الجسيمات بعد كل نبضة. إذا لم يتم إطلاق الجسيمات ، فقم بزيادة السعة أو عدد الدورات. قم بإزالة المرشح المبطن بالليزر من المجهر ، لتحديد موقع تركيز شعاع المحاصرة على CCD.قم بتحسين التركيز البؤري عن طريق ضبط الوضع الرأسي لكتلة التركيز البؤري الآلية. استبدل المرشح، وقم بترجمة العينة بحيث يكون الجسيم المحدد في موضع تركيز ليزر التراكب اللوني. ركز على الجسيم لتصوير مركز الجسيمات.قم بتشغيل المشغل الكهروإجهادي بعدة نبضات جهد لإطلاق الجسيم ، وضبط مصدر الطاقة لمغير الجسم الكهربائي حسب الحاجة. عندما يطمس الجسيم قليلا ويبدأ الحركة البراونية ، يحدث الاصطياد. يعد تركيز شعاع الاصطياد أمرا بالغ الأهمية لتحميل المصيدة بنجاح.يساعد وضع تركيز الدبوس بضعة ميكرون أسفل مستوى العينة على زيادة كفاءة الانحجاز. إذا تحرك الجسيم قليلا فقط وظل في التركيز على الركيزة ، فقم بزيادة قوة الاصطياد. إذا طار الجسيم بعيدا إلى موقع جديد على السطح ، فقم بتقليل الطاقة.بمجرد تحميل الجسيم بنجاح ، حرك العدسة الموضوعية لأعلى لترجمة الجسيم المرفوع على بعد حوالي ملليمتر واحد فوق زلة الغطاء الزجاجي لتجنب تفاعلات السطح. ثم قلل الطاقة الضوئية لنقل الجسيم المرفوع إلى موضع الاصطياد الاسمي الأكثر استقرارا. حرك المشغل بحيث يكون حامل محول الطاقة متمركزا على المحور البصري.حرك العدسة الموضوعية لترجمة الجسيم رأسيا إلى أعلى في حاوية العينة. لبدء القياسات، اضبط المكثف وعدسة التركيز البؤري حتى تتطابق مخططات كثافة طيف الطاقة للقناتين X وY بشكل جيد. ثم قم بتوصيل مصدر الجهد العالي بحاوية العينة.لقياس خصائص المصيدة وشحنة الجسيمات ، قم بتطبيق مجال إلكتروستاتيكي لتوليد حركة باليستية للجسيم. سجل إشارة إثارة الخطوة في مسار الجسيمات المستحثة. متوسط البيانات لفترات متعددة حسب الحاجة لتقليل تأثيرات الحركة البراونية.بعد إجراء القياس ، حرك العدسة الموضوعية لأسفل لوضع الجسيم على مركز زلة الغطاء الزجاجي ، لإبقائه منفصلا عن الجسيمات الأخرى. تتكون مجموعة قاذفة كهرضغطية من حاوية شفافة لحماية الجسيمات المرفوعة من التيارات الهوائية ، ومحول طاقة كهرضغطية يهتز الركيزة لإطلاق الجسيم. الجزء السفلي من العلبة مفتوح بحيث يمكن وضع الركيزة مباشرة على محول الطاقة.يمكن أن تكون الجسيمات الدقيقة محاصرة في موضع الرفع فوق التركيز البؤري أو في موضع الاصطياد بالقرب من التركيز حيث تعمل القوى الضوئية على تثبيت الجسيم في جميع الاتجاهات. في وضع الرفع ، تقاوم الجاذبية ضغط الإشعاع التصاعدي ، لذا فإن القوى الضوئية تعمل فقط على تثبيت الجسيم بشكل عرضي. بالنسبة للإزاحة الصغيرة ، مثل الحركة البراونية ، يمكن التعامل مع القوة الضوئية على أنها زنبرك خطي.يمكن تحديد تردد الرنين من مخطط الكثافة الطيفية للقدرة. يمكن بعد ذلك حساب صلابة المصيدة وقوتها البصرية في النظام الخطي من تردد الرنين والكتلة المعروفة والإزاحة المقاسة. يمكن تحديد القوى على نطاقات أوسع من الإزاحة من الحركة الباليستية المستحثة في المجال الكهربائي المطبق.يعطي تحليل الإزاحة الباليستية بطريقة الاستجابة العابرة تردد الرنين والتخميد وإزاحة الحالة المستقرة. يمكن تحديد القوى غير الخطية باستخدام طريقة القوة البارامترية. يتيح هذا النهج الذي يرفع الجسيمات الدقيقة إجراء قياسات دقيقة باستخدام الجسيمات المحددة للحجم أو الشكل أو خصائص المادة ، ويسمح أيضا بإجراء قياسات لاحقة على نفس الجسيمات.باستخدام هذه الطريقة ، يمكن تكرار إطلاق الجسيم وهبوطه على مدى مئات الدورات. سيسمح هذا أيضا بإجراء دراسات حساسة لتفاعل سطح الجسيمات ، مثل كهربة التلامس بحساسية إلكترون واحد.

optical-trap-loading-of-dielectric-microparticles-in-air

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

في هذه المقالة ، نقدم طريقة ميكروفلويديك قائم على الحبس الجسيمات على أساس تدفق الهيدروديناميكية. علينا أن نظهر استقرارا محاصرة الجسيمات في السائل نقطة الركود باستخدام آلية مراقبة ردود الفعل ، وبالتالي تمكين والحبس التعسفي من الجزيئات المجهرية في microdevice متكاملة.

A فخ هيدرودينامي ميكروفلويديك المستندة للجسيمات واحدة

وترد وملاقط Plasmonic النانو الكريستال الضوئية لإنتاج تحسينات مفيدة في السيطرة والتوجيه من الكفاءة محاصرة بصريا المتناهية الصغر ومتناهية الصغر.

الاستفادة من النانو كريستال Plasmonic والضوئية لتعزيز التلاعب الصغرى ، والجسيمات النانوية

نهج الإعداد التالية تفاصيل منخفضة محاصرة الطاقة الضوئية من عازلة النانوية باستخدام مزدوج nanohole في فيلم معدنية.

البصرية محاصرة من الجسيمات النانوية

ويرد عملية تصنيع الرقائق الدقيقة التي تتضمن ملاقط plasmonic هنا. رقاقة تمكن التصوير من الجسيمات المحاصرين لقياس قوات محاصرة القصوى.

Plasmonic اصطياد والإفراج عن النانوية في بيئة المراقبة

يصف لنا إجراء بصريا فخ الجسيمات الصغرى في شعرية نانوبلاسمونيك الضوئية.

الملائمة للجسيمات الدقيقة في نانوبلاسمونيك الضوئية شعرية

يستخدم هذا البروتوكول ملاقط بصرية مزدوجة المصيدة لقياس قوى القطرات في الوقت الفعلي أثناء الهضم الأنزيمي للمستحلبات. يسهل دراسة استقرار المستحلب وديناميكيات القطرات ، مع تطبيقات في علوم الأغذية والمستحضرات الصيدلانية.

قياس القوة في الوقت الحقيقي بين قطرات المستحلب أثناء الانهيار الأنزيمي

تصف هذه الورقة الطريقة التجريبية لتحقيق فخ طويل الأمد ومستقر وتحديد المواقع الدقيقة للجزيئات المعدنية الكبيرة في الهواء باستخدام فخ ضوئي ديناميكي على شكل قارب. يتيح هذا النظام التلاعب المتحكم فيه المناسب لدراسات التفاعل البلازمي.

احتجاز جزيئات معدنية كبيرة في الهواء بصريا باستخدام فخ &#39;قارب&#39; مع جدران جانبية مرسومة مباشرة

يوصف بروتوكول لبناء واختبار خلايا عملة من بطاريات ليثيوم أيون. وتعرض لإجراءات محددة لجعل القطب العمل، وإعداد القطب المضاد، وتجميع خلية داخل صندوق قفازات واختبار الخلية.

بناء واختبار خلايا كوين من بطاريات ليثيوم ايون

ويرد بروتوكول لدراسة المعادن متعددة الإلكترون / نظم بطارية الهواء باستخدام التكنولوجيا المتقدمة السابقة للخلية الزنك / بضغط الهواء. ثم يتم تنفيذ اختبار الكهروكيميائية على البطاريات ملفقة لتقييم الأداء.

تلفيق من VB<sub&gt; 2</sub&gt; / الخلايا الكهروكيميائية الهواء للاختبار

الجسور السائل electrohydrodynamic الأفقية والرأسية هي أدوات بسيطة وقوية لاستكشاف التفاعل من كثافة عالية المجالات الكهربائية والسوائل العازلة القطبية. بناء جهاز الأساسي والأمثلة العملية، بما في ذلك الصور الحفر الحراري، لمدة ثلاثة السوائل (مثل الماء، DMSO، والجلسرين) وتقدم.

لإعداد Electrohydrodynamic جسور من السوائل القطبية عازل

تعلم بناء منصة بيزوكهربائية لإطلاق الجسيمات المجهرية في الهواء وتثبيتها بصرياً. تتيح هذه الطريقة اختيار الجسيمات حسب الحجم والشكل لدراسة كيمياء السطح بدقة عالية.

فخ تحميل البصري للعازل المجهرية الدقيقة في الهواء

استكشف المزيد من الفيديوهات