Name: 电浆捕获和纳米粒子的释放在监控环境 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-04T11:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 13 s
Description: 了解利用等离子体光镊在微芯片中捕获和成像纳米粒子的方法。该技术可实现二维最大捕获力的定量测量，适用于免疫分析和药物释放等生命科学研究。

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本工作得到资助&#160;由 ICT R&amp;#38;D 计划（MSIP/IITP，R0190-15-2040，智能材料3D打印内容配置管理系统及模拟器开发）。

警告：使用前请查阅所有相关的材料安全法规。微芯片制造中使用的多种化学试剂具有急性毒性和致癌性。进行光刻和蚀刻过程时，请采用所有适当的安全操作规范，包括使用工程控制设备（通风橱、加热板和对准仪）以及个人防护装备（护目镜、手套、实验服、长裤和封闭式鞋履）。
1. PDMS 微通道的制备
<ol>
	<li>通过光刻工艺制备微通道模具
	<ol>
		<li>使用piranha清洗液彻底清除4英寸硅片表面的外来杂质（图1a）。在培养皿中按3:1的比例混合硫酸（H2SO4）和过氧化氢（H2O2）以配制piranha溶液。通过将少量强酸（H2O2）缓慢加入弱酸（H2SO4）中进行混合；若顺序颠倒，由于强酸反应性极高，可能引发爆炸。</li>
		<li>将硅片浸入piranha溶液中10分钟。随后将硅片浸入去离子水（DI水）中3分钟，以去除残留的piranha溶液。用流动的DI水冲洗硅片10秒。重复冲洗步骤3次，并用N2气体吹干，以去除残留的DI水。</li>
		<li>将硅片置于加热板上，在180 °C下加热20分钟，进一步脱水。</li>
		<li>在硅片表面倒入5 mL负性光刻胶，并以1,500 rpm转速旋涂45秒（图1b）；旋涂后，由于光刻胶黏度相对较高，在硅片边缘会形成光刻胶边缘珠状物。</li>
		<li>将涂有光刻胶的硅片置于水平支架上进行平面化处理，平衡5小时。</li>
		<li>将涂有光刻胶的硅片置于加热板上，依次在65 °C加热12分钟、95 °C加热35分钟、65 °C再加热12分钟（前烘）。</li>
		<li>将掩膜版固定在掩膜版 holder 上，将前烘后的硅片固定在对准仪的基底台上。在650 mJ/cm2剂量下用紫外光（UV）照射43秒，使光刻胶固化。</li>
		<li>将硅片置于加热板上，依次在65 °C加热5分钟、95 °C加热15分钟、65 °C再加热5分钟（曝光后烘烤）。</li>
		<li>将硅片浸入光刻胶显影液中30分钟，以去除未固化的光刻胶。</li>
		<li>用异丙醇（IPA）冲洗硅片，并用N2气体吹干，以去除残留的IPA。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>PDMS微通道的制造
	<ol>
		<li>使用常压等离子体处理仪对硅片表面及光刻胶模具进行表面处理，功率为200 W，处理时间为1分钟25；CH4和He的气体流量应分别为6 sccm和30 sccm。进行此疏水处理的目的是便于将聚二甲基硅氧烷（PDMS）微通道从硅片和光刻胶模具表面轻松剥离（图1c）。</li>
		<li>按10:1的比例混合PDMS基体与固化剂，配制PDMS溶液。搅拌混合物2分钟。</li>
		<li>将硅片放入培养皿（150 mm × 15 mm）中，并加入100 mL PDMS溶液。使用真空干燥器去除搅拌过程中产生的气泡。</li>
		<li>将培养皿放入烘箱中，在80 °C下加热2小时，使PDMS溶液固化（图1d和h）。</li>
		<li>使用剃刀沿PDMS微通道轮廓切割，并将其从硅片上剥离；所制备的PDMS微通道应具有以下尺寸：长13 mm、宽300 µm、高150 µm（图1e、f和i）。 
		注：通过微穿孔在PDMS微通道上制备两种类型的孔，用于插入单模光纤（SMF）线缆和管道（入口与出口）（图1g）。单模光纤用于向金膜上的纳米孔发射激光束，管道用于向PDMS微通道中注入或提取粒子溶液。</li>
		<li>在PDMS微通道两端分别穿刺直径为1.5 mm的进样口和出样口孔，在PDMS微通道中心位置穿刺直径为0.3 mm的单模光纤线缆孔。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 金板的蚀刻过程
<ol>
	<li>准备一块尺寸为 25 x 6.25 mm2 的商用金片（图 2a）。</li>
	<li>通过以下清洗步骤去除金片表面的任何外来物质：依次将金片浸入丙酮、甲醇和去离子水中，每种溶剂中各浸泡 5 分钟。</li>
	<li>用去离子水冲洗金片 3 次，每次 10 秒，并用 N2 气体吹干以去除残留的去离子水。</li>
	<li>将金片置于加热板上，在 180 °C 下加热 20 分钟，以彻底去除任何残留的水分。</li>
	<li>在金片上倒入 0.5 mL 六甲基二硅氮烷（HMDS），并在 3,000 rpm 条件下旋涂 40 秒。</li>
	<li>在旋涂了 HMDS 的金片上倒入 0.5 mL 正性光刻胶，并在 3,000 rpm 条件下旋涂 40 秒（图 2b）。</li>
	<li>将涂有光刻胶的金片置于加热板上，在 110 °C 下加热 90 秒（软烘）。</li>
	<li>将掩膜固定在玻璃晶圆上，并将经过软烘的金片放置在基底台上。在 64 mJ/cm2 条件下用紫外光照射 4.5 秒，使光刻胶溶解。</li>
	<li>将金片浸入光刻胶显影液中 1 分钟，以去除已溶解的光刻胶（图 2c）。随后用去离子水冲洗金片，并用 N2 气体吹干。</li>
	<li>将金片浸入金蚀刻液中 45 秒，蚀刻速率为 28 Å/s，以去除暴露的金层（图 2d）。随后用去离子水冲洗金片，并用 N2 气体吹干。</li>
	<li>将金片浸入钛蚀刻液中 5 秒，蚀刻速率为 25 Å/s，以去除暴露的钛层（图 2e）。随后用去离子水冲洗金片，并用 N2 气体吹干。</li>
	<li>将金片依次浸入丙酮、甲醇和去离子水中各 3 分钟，以去除金片上残留的光刻胶（图 2f）；浸泡顺序应按上述顺序进行。</li>
	<li>用去离子水冲洗金片 3 次，每次 10 秒，再用 N2 气体吹干以去除去离子水。</li>
	<li>将金片置于加热板上，在 120 °C 下加热 3 分钟，以彻底去除水分；最终制得的金块尺寸应为 400 x 150 µm2 （图 2h）。</li>
	<li>使用聚焦离子束（FIB）在蚀刻后形成的金块中心加工一个直径为 400 nm 的纳米孔（图 2g 和 i）。设置离子加速电压为 30 kV，束流为 28 pA，作用时间 3 秒，形成一个直径为 370 nm 的圆形图案，以精确定位金块区域。</li>
</ol>
3. 微芯片的组装
<ol>
	<li>使用功率为 80 W、压力为 825 mTorr 的氧气等离子体系统，对 PDMS 微通道和金片的两个表面进行 1 分钟的 O2 等离子体处理，以将它们键合在一起25。 
	注意：由于金块和 PDMS 微通道处于微米级别，精确对准键合尤为困难。因此，应使用带有摄像头和手动平台的对准仪。</li>
	<li>将用于固定薄膜掩模的玻璃晶圆固定在对准仪的掩模夹具上（图 3a）。</li>
	<li>将经过 O2 等离子体处理的 PDMS 微通道贴附到玻璃晶圆上；由于 PDMS 具有亲水性，无需使用粘合剂即可轻松附着于玻璃晶圆。将金片固定在对准仪的基底平台上（图 3a）。</li>
	<li>利用对准仪上的摄像头，定位 SMF 光纤插孔和金块的中心，二者应位于同一轴线上。抬起手动平台，使两部分结合（图 3b 和 c）。</li>
</ol>
4. 通过PDMS涂层改善微芯片侧面表面粗糙度
注意：尺寸固定的金片（400 × 150 µm2）相比PDMS材料更难切割。因此，为了将PDMS微通道从晶圆上剥离，需使用剃刀切割出比金片更大的PDMS部分。在将两部分结合后，必须切除PDMS相对于金片的多余部分，以便通过显微镜从侧面观察通道内部（图4a）。然而，用作观察窗口的切割面表面粗糙度较高，导致流经通道的颗粒成像模糊（图4b）。为解决此问题，需再次涂覆PDMS溶液。
<ol>
	<li>按10:1的比例混合PDMS基础剂与固化剂，制备PDMS溶液，并搅拌2分钟。</li>
	<li>将2 mL PDMS溶液倒入培养皿中，在1,000 rpm转速下旋涂30秒（图4c）。</li>
	<li>将微芯片上计划放置在显微镜下的表面朝下置于培养皿中（图4d），然后将培养皿放入80 °C烘箱中加热1小时，使PDMS溶液固化。</li>
	<li>使用剃刀刀片切割微芯片及PDMS的边缘，随后将其从培养皿上剥离（图4e, f）。</li>
</ol>
5. 激光耦合将单模光纤电缆插入微芯片
注意：对于等离激元光镊系统，使用波长为1,064 nm的光纤入射激光。由于入射激光的直径（5 mm）过大，无法直接将激光束发射到微芯片上金膜块中加工出的纳米孔（400 × 150 µm2）处，因此采用单模光纤（SMF）电缆。SMF电缆的包层直径为125 µm。因此，必须将入射激光与SMF电缆进行耦合。
<ol>
	<li>将40倍物镜连接到SMF耦合器的显微镜物镜接口上。将SMF光纤固定在SMF耦合器的光纤夹具中。调整入射激光光束，使其充满物镜后端孔径。</li>
	<li>通过调节SMF耦合器上的三轴手动位移台，将激光束聚焦至SMF光纤的纤芯。</li>
	<li>将SMF光纤的另一端插入微芯片的SMF光纤孔中。在插入前，测量光纤端面边缘处的激光功率，因为微芯片端固定的光纤无法拆卸。</li>
	<li>使用环氧胶密封SMF光纤孔，以防止粒子流动溶液从SMF光纤孔（300 µm）与SMF光纤包层（125 µm）之间的间隙泄漏；插入的光纤末端不应进入微通道，以避免干扰流体流动。通过目视反馈手动调整光纤位置，使其垂直于承载纳米孔的金块。</li>
</ol>
6. 微芯片中单个荧光聚苯乙烯颗粒的等离子体捕获
<ol>
	<li>将装有粒子溶液的注射器连接到微量注射泵上。将盖玻片放置在荧光显微镜的样品台上。将管路连接至微流控芯片的进样口和出样口孔。将PDMS涂层的微流控芯片表面置于盖玻片上方。</li>
	<li>通过荧光显微镜上安装的相机观察通道内部，调整微流控芯片使其与60倍水浸物镜垂直对齐。使用透明胶带固定微流控芯片。将微流控芯片的进样管路与注射器针头连接。</li>
	<li>通过控制微量注射泵以20 µm/s的速度将粒子溶液注入微流控芯片。此时，打开荧光灯，确认可在通道内清晰观察到荧光粒子。</li>
	<li>等待粒子溶液从微流控芯片的出口流出后，将流速设定为3.4 µm/s。</li>
	<li>调整激光光源装置，使其向纳米孔发射激光；荧光粒子将在纳米孔边缘被捕获。</li>
	<li>通过控制微量注射泵，以0.4 µm/s为增量逐步提高流体速度，直至被捕获的粒子逃逸。记录粒子逃逸时的流体速度，并利用该测得的速度获得每个激光强度下的最大捕获力。</li>
</ol>

<ol><li>Crane, N. B., Onen, O., Carballo, J., Ni, Q., Guldiken, R. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s10404-012-1060-1">Fluidic assembly at the microscale: progress and prospects.</a> Microfluid. Nanofluid. 14 (3), 383-419 (2013).</li>
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</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

如图6a中矩形点所示，将单模光纤（SMF）插入微芯片上的单模光纤孔中。由于单模光纤孔的直径大于光纤本身的直径，因此使用环氧胶密封间隙，以防止流动粒子溶液泄漏。在涂抹环氧胶之前，应借助显微镜手动对齐金块与光纤边缘，使其保持同轴。尽管理想情况下插入的光纤端面与纳米孔应完全同轴对齐，但允许存在轻微偏差，因为激光从数值孔径为0.14的单模光纤端面射出后会发生发散，影响范围远大于纳米孔区域。由于微芯片的安装方向垂直于显微镜的光轴，因此无法直接观察纳米孔的位置。纳米孔的位置只能通过观察在纳米孔处被等离激元捕获的粒子位置来间接确定。一种可行的解决方案是在光纤端面安装摄像头，用于实时监测金块表面情况。
该微芯片的独特之处在于其能够实时监测颗粒在等离激元纳米孔附近的运动情况。颗粒的运动遵循以下所述过程：当流体推动颗粒向前流动时，部分颗粒会向金块移动。在某些情况下，由于受到纳米孔的吸引，颗粒会显著接近纳米孔边缘，并最终被固定。此时，作用在颗粒上的光力超过流体作用力。随后，当流体流速增加时，被固定的颗粒会从纳米孔边缘脱离，此时流体作用力强于光力。最大捕获力可通过该临界流...

操控微尺度物体的能力是许多微米/纳米实验中不可或缺的特性。直接接触式操控可能会损伤被操作的物体，且由于粘附效应，释放先前抓取的物体也十分困难。为克服这些问题，已提出多种基于流体1、电2、磁3或光子力4,5,6,7,8的间接操控方法。利用光子力的等离激元光镊基于异常场增强的物理原理，其场强可比入射光强度高出数个数量级9。这种极强的场增强效应使得捕获极小的纳米颗粒成为可能。例如，已有研究证明其可固定并操控纳米级物体，如聚苯乙烯颗粒7,10,11,12,13,14、聚合物链15、蛋白质16、量子点17以及DNA分子8,18。若无等离激元光镊，对纳米颗粒的捕获将十分困难，因为这些颗粒往往在被有效观测前迅速消失，或因激光强度过高而受损。
许多等离激元研究已采用各种纳米级金结构。我们可以将这些金结构分为凸起的纳米圆盘类型12,13,14,15,19,20,21 或凹陷的纳米孔类型7,8,10,11,22,23。就成像便利性而言，纳米圆盘类型比纳米孔类型更合适，因为后者中的金基底可能阻碍观察视野。此外，等离激元捕获发生在等离激元结构附近，使得观察更加困难。据我们所知，纳米孔类型的等离激元捕获仅通过间接散射信号得到验证。然而，尚未有成功的直接观测（如显微图像）被报道。很少有研究描述被捕获粒子的位置。Wang et al. 报道了一项相关结果，他们在金基底上构建了金柱，并使用荧光显微镜观察粒子运动24。但该方法仅适用于监测横向运动，无法有效监测沿光束轴方向的运动。
本文介绍了新型微流控芯片的设计与 fabrication 流程。利用该芯片，我们实现了对等离激元捕获粒子的监测，监测方向既包括平行于等离激元纳米结构的方向，也包括与其正交的方向。此外，通过逐步增加微芯片中的流体流速以确定粒子的倾覆速度，我们测量了被固定粒子所受的最大捕获力。本研究具有独特性，因为目前大多数关于等离激元光镊的研究均无法定量展示其实验装置中所使用捕获力的最大值。

<table><tbody><tr><td>负性光刻胶&amp;nbsp;</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 2075</td><td></td></tr><tr><td>显影液</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 Developer</td><td></td></tr><tr><td>正性光刻胶&amp;nbsp;</td><td>Merck Ltd.</td><td>AZ GXR-601</td><td></td></tr><tr><td>AZ 光刻胶显影液</td><td>Merck Ltd.</td><td>AZ 300 MIF</td><td></td></tr><tr><td>HMDS</td><td>Merck Ltd.</td><td>AZ Adhesion Promoter</td><td></td></tr><tr><td>光刻对准仪</td><td>Midas System</td><td>MDA 400M</td><td></td></tr><tr><td>大气压等离子体设备&amp;nbsp;</td><td>Atmospheric Process&lt;br/&gt; Plasma Co.</td><td>IDP-1000</td><td></td></tr><tr><td>聚二甲基硅氧烷（PDMS）</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184 A/B</td><td></td></tr><tr><td>镀金测试载玻片</td><td>EMF Co.</td><td>TA124(Ti/Au)</td><td></td></tr><tr><td>金蚀刻液&amp;nbsp;</td><td>Transene Inc.</td><td>TFA</td><td></td></tr><tr><td>钛蚀刻液&amp;nbsp;</td><td>Transene Inc.</td><td>TFT</td><td></td></tr><tr><td>40倍物镜&amp;nbsp;</td><td>Edmund Optics</td><td>40X DIN</td><td></td></tr><tr><td>60倍水浸&lt;br/&gt; 物镜&amp;nbsp;</td><td>Olympus</td><td>LUMPLFLN 60XW</td><td></td></tr><tr><td>光纤入射激光器&amp;nbsp;</td><td>IPG Photonic</td><td>YLR 10</td><td></td></tr><tr><td>单模光纤耦合器</td><td>Thorlabs</td><td>MBT612D/M</td><td></td></tr><tr><td>微量注射泵</td><td>Harvard</td><td>PC2 70-4501</td><td></td></tr><tr><td>荧光显微镜&amp;nbsp;</td><td>Olympus</td><td>IX-51</td><td></td></tr><tr><td>等离子体系统</td><td>Femto Science Inc</td><td>CUTE-MPR</td><td></td></tr></tbody></table>

监测环境中的等离子体捕获与释放纳米颗粒

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

等离激元镊子利用表面等离激元极化激元来捕获可极化的纳米级物体。在各种等离激元镊子设计中，仅有少数能够观察到被固定的粒子，且仅有少量研究对作用于粒子上的力进行了实验测量。这些设计可分为凸起的纳米盘型和凹陷的纳米孔型。对于后者，显微观测极具挑战性。本文介绍了一种新型等离激元镊子系统，可同时在平行和垂直于等离激元纳米孔结构对称轴的方向上监测粒子，该特性使我们能够观察每个粒子在纳米孔边缘附近的运动。此外，我们还可利用一种新型微流控通道定量估算最大捕获力。

PDMS微通道和纳米孔金板的制备过程如图1和图2所示。两部分的结合方法及实际微芯片结构如图3所示。通过对PDMS进行切割，可从微芯片侧面观察通道内部。然而，由于切割面存在表面粗糙度，难以观察通道内流动的微粒。因此，我们引入了PDMS涂覆方法以解决该问题，如图4所示。
我们在微芯片中观察了5-µm的流动聚苯乙烯颗粒，以确认PDMS涂层的效果。图5展示了实际制备的微芯片以及通过显微镜观察到的芯片内的颗粒。图5a和c分别为微芯片处理前和处理后的外观，图5b和d为各自区域的放大表面图像。图5e显示流动的颗粒模糊不清，而<str...

本文介绍了一种集成等离子体激元镊子的微芯片制备工艺。该微芯片能够对捕获的粒子进行成像，以测量其最大捕获力。

等离激元镊子利用表面等离激元极化激元来捕获可极化的纳米级物体。在各种等离激元镊子设计中，仅有少数……

本实验的总体目标是监测粒子在等离激元纳米孔结构对称轴的平行和正交两个方向上的运动，并定量估算该系统的最大捕获力。该方法有助于回答生命科学领域中与快速免疫分析开发、细胞和细菌捕获、脂质体分析以及纳米粒子药物释放研究相关的问题。该技术的主要优势在于能够同时在两个维度上监测粒子运动，其中一个方向沿激光束轴线，另一个方向与其正交。首先，使用标准的光刻技术制备微通道模具，并将晶圆放入直径为150毫米的培养皿中。然后，按10份PDMS基液与1份固化剂的比例混合，并搅拌混合物两分钟。混合均匀后，将100毫升的PDMS混合物浇注到晶圆上。将培养皿放入真空室中抽真空，以去除PDMS中的任何气泡。接着，将培养皿置于80摄氏度的烘箱中加热两小时，使PDMS溶液固化。冷却后，从烘箱中取出培养皿，用剃刀沿PDMS微通道的轮廓切割，并将其从晶圆上剥离。然后，使用1.5毫米活检打孔器在PDMS微通道两端分别打出1.5毫米的入口和出口孔。使用0.3毫米打孔器在微通道中心位置打一个用于单模光纤的孔。首先，按照随附文本方案中所述方法清洗市售的金板。然后，将载片放置于旋涂仪上，加入0.5毫升六甲基二硅氮烷至金载片表面，在3000 RPM条件下旋涂40秒。接着，在已旋涂六甲基二硅氮烷的表面滴加0.5毫升正性光刻胶，再以3000 RPM继续旋涂40秒。从匀胶机上取下基板，置于加热板上，在 110 摄氏度下加热 90 秒，以对光刻胶进行前烘。然后，使用透明胶带将薄膜掩模固定在玻璃晶圆上，并将前烘后的金基板放置在衬底台上。用紫外光照射样品 4.5 秒，使光刻胶溶解，形成一个长 400 微米、宽 150 微米的金矩形。接下来，将金片浸入光刻胶显影液中一分钟，以去除溶解的光刻胶。然后用去离子水冲洗金片，并用氮气吹干。将金片浸入金刻蚀液中45秒，以去除暴露的金层。然后，用去离子水冲洗金片，并再次使用氮气干燥。接着，将金片浸入钛刻蚀液中5秒，以去除暴露的钛层，之后再次用去离子水冲洗金片，并用氮气干燥。通过将金片依次浸入丙酮、甲醇，最后浸入去离子水中，每种溶剂中各浸泡3分钟，以去除金片上残留的光刻胶。用去离子水冲洗平板三次，每次10秒，然后再次用氮气吹干平板。接着，将平板置于加热板上，在120摄氏度下加热三分钟，以彻底去除任何残留的水分。根据随附的文字版实验方案所述，使用聚焦离子束在制备的金块中心加工一个400纳米的纳米孔。将PDMS微通道和金片一同放入等离子体腔室中，使用氧气等离子体对接触表面处理一分钟。将金片固定在对准仪的基底载物台上。然后，使用对准器上的摄像头定位单模光纤（SMF）电缆孔和金块上的孔的中心，使二者位于同一轴线上。抬起手动载物台，使两部分结合。接着，将两毫升混合的聚二甲基硅氧烷（PDMS）溶液倒入培养皿中，并以1000 RPM的转速旋涂30秒。然后，取切割好的微芯片，将准备置于显微镜下的表面放入培养皿中已固化的PDMS上。将培养皿置于80摄氏度的烘箱中加热一小时，使PDMS完全固化。待冷却后，使用剃刀刀片切割微芯片与PDMS的边缘，并将其从培养皿上小心剥离。首先，将40倍物镜连接到单模光纤耦合器的显微镜物镜接口上。然后，将单模光纤电缆固定在耦合器的光纤夹具中。调整入射激光束，使其充满物镜后光圈。然后，通过调节耦合器上的三轴手动位移台，将激光束聚焦至光纤电缆的纤芯。由于微芯片端的光纤电缆为固定式且不可拆卸，需在光纤电缆末端插入前测量激光功率。随后，将光纤电缆的另一端插入微芯片的电缆孔中。使用视觉反馈手动调整光纤电缆的对准，使其与承载纳米孔的金块表面垂直。插入的光纤电缆末端不应进入微通道，以免阻碍液体流动。最后，使用环氧树脂胶密封电缆孔，以防止粒子溶液从光纤电缆孔与光纤包层之间的87.5微米间隙泄漏。将装有直径为100纳米聚苯乙烯颗粒溶液的注射器连接至注射泵。接着，将管路连接至微芯片的入口和出口孔。连接完成后，将注射泵设定为20微米每秒，将颗粒溶液注入微芯片中。接下来，打开荧光灯，确认可在通道中观察到荧光颗粒。当颗粒溶液从微芯片出口流出时，将泵速降低至 3.4 微米每秒。然后，打开激光光源，使其向纳米孔中发射激光。这将使荧光微粒被捕获在纳米孔的边缘。最后，通过控制微泵，以每秒0.4微米的增量逐步提高流体速度，直至被捕获的微粒逃逸。利用该信息获取每个激光强度下的最大捕获力。此处显示的是微通道装置的放大图，展示了各部件的对齐方式以及纳米孔的位置。当100纳米的荧光聚苯乙烯颗粒流经微通道时，它们会被激光在纳米孔处捕获。图中还显示了未被捕获的颗粒流经纳米孔的情形，而被捕获的颗粒则保持在固定位置不动。当流速增加后，被捕获的颗粒便能够逃逸。经过数次练习后，若操作得当，整个流程可在约14小时内完成。在尝试该操作时，改善微芯片表面PDMS涂层的粗糙度至关重要。观看本视频后，您应能够充分理解如何在等离子体纳米结构对称轴的平行和正交方向上监测粒子。

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Research

科研

JoVE Journal

Engineering

工程

电浆捕获和纳米粒子的释放在监控环境

等离激元镊子和光子晶体纳米结构可有效提高光学捕获微纳米粒子的效率并实现取向控制。...

利用等离激元与光子晶体纳米结构增强微米和纳米粒子操控

以下实验方案详细介绍了利用金属薄膜中的双纳米孔实现介电纳米颗粒的低功率光镊捕获。...

纳米颗粒的光镊捕获

我们利用等离子体纳米颗粒的光学追踪技术来探测和表征水生生物的运动频率。...

通过等离激元纳米颗粒的光学追踪分析卤虫无节幼体（Artemia salina）的运动

传统光学操控技术的可扩展性和分辨率受衍射效应限制。我们克服了衍射极限，描述了一种利用在金膜表面制备的、由紧密排列的C形等离激元谐振器构成的路径，在芯片上实现纳米颗粒光学传输的方法。...

纳米光学传送带的制备与操作

我们描述了一种在纳米等离激元光晶格中光学捕获微粒的方法。...

纳米等离激元光晶格中微粒的捕获

利用圆偏振光镊可在液体中捕获等离激元金纳米棒并以千赫兹频率进行旋转。引入布朗动力学分析和光散射光谱技术，为众多科学领域的研究与应用提供了一个强大的系统。...

光驱动金纳米棒旋转马达系统的构建与运行

本方案描述了一种将光镊技术与表面增强拉曼光谱（SERS）相结合的便捷方法，用于操控等离激元纳米粒子以实现对分子的高灵敏度检测。在无需聚集剂的情况下，利用捕获激光将等离激元纳米粒子组装起来，从而增强目标分析物的SERS信号 原位...

等离子体纳米粒子的光镊捕获 原位 表面增强拉曼光谱表征

等离激元纳米镊子利用金纳米结构中的局域表面等离激元共振，在纳米尺度的光场中捕获单个纳米颗粒，包括蛋白质。散射信号的变化可揭示蛋白质的存在及其构象动态，从而实现无需荧光标记或表面固定的实时监测。...

利用等离激元纳米镊子监测单个未修饰蛋白质的构象动力学

在玻璃基板上制备多晶硅薄膜太阳能电池，通过沉积掺硼和掺磷的硅层，随后进行晶化、缺陷钝化和金属化。通过在硅电池表面形成银纳米颗粒，并在其上覆盖一层漫反射层，引入等离激元光捕获结构，可实现约45%的光电流增强。...

具有等离激元增强型光捕获的多晶硅薄膜太阳能电池

本文所述系统采用了一种传统的光镊，以及一条独立的全息光镊线，能够创建和操控多个光阱。这使得可形成复杂的折射微粒几何排列，同时还能对生物酶的活性进行高速、高分辨率的同步测量。...

具备常规与全息光镊功能的高分辨率显微镜构建

了解利用等离子体光镊在微芯片中捕获和成像纳米粒子的方法。该技术可实现二维最大捕获力的定量测量，适用于免疫分析和药物释放等生命科学研究。

监测环境中的等离子体捕获与释放纳米颗粒

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