Name: Herstellung von Polymer-Mikrosphären für optische Resonator- und Laseranwendungen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 6 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung von Polymer-Mikrosphären für optische Resonatoren und Laseranwendungen mittels Dampfdiffusionsmethode. Diese energieeffiziente Technik ermöglicht die Fabrikation optischer Bauelemente mit optischen und elektrischen Eigenschaften.

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Diese Arbeit wurde teilweise von KAKENHI (25708020, 15K13812, 15H00860, 15H00986, 16H02081) von JSPS / MEXT Japan, der Asahi Glass Foundation und der University of Tsukuba unterstützt. Vor-strategische Initiative, &quot;Ensemble von Licht mit Dingen und Leben&quot;.

1. Herstellungsprotokolle von Polymer-Mikrosphären <ol><li> Dampfdiffusionsverfahren <ol><li> Man löst 2 mg konjugierte Polymere wie P1 (Poly [(9,9-dioctylfluoren-2,7-diyl) - alt - (5-octylthieno [3,4- c ] pyrrol-4,6-dion-1, 3-diyl)])) 28 und P2 (Poly [(N- (2-heptylundecyl) carbazol-2,7-diyl) - alt - (4,8-bis [(dodecyl) carbonyl] benzo [1,2- b : 4,5- b &#39;] -dithiophen-2,6-diyl)]) 28 , in 2 ml Chloroform (ein gutes Lösungsmittel) in einer 5-ml-Durchstechflasche. </li><li> 5 ml Methanol (ein schlechtes Lösungsmittel) in eine 50 ml Durchstechflasche geben. </li><li> Setzen Sie die 5-ml-Durchstechflasche, die die Chloroformlösung des Polymers enthält, in die 50 ml-Durchstechflasche mit Methanol. </li><li> Die 50-ml-Durchstechflasche bedecken und 3 Tage bei 25 ° C aufbewahren, um die Ausfällung der Polymermikrokugeln zu ermöglichen. </li></ol></li><li> Mini-Emulsion Methode <ol><li> 5 mg konjugierte Polymere wie polY [9,9-di-n-octylfluorenyl-2,7-diyl] (PFO) und Poly [2-methoxy-5- (3 &#39;, 7&#39;-dimethyloctyloxy) -1,4-phenylenvinylen] (MDMOPPV) In 1 ml Chloroform. </li><li> 30 mg (~ 50 mM) Natriumdodecylsulfat (SDS) in 2 ml entionisiertem Wasser auflösen. </li><li> Füge 100 μl der Chloroformlösung des Polymers zu 2 ml wasserhaltigem SDS hinzu. </li><li> Das Chloroform / Wasser-Gemisch wird mit einem Ultra-High-Speed-Homogenisator bei 30.000 U / min für 2 min kräftig gerührt, um die Lösung zu emulgieren. </li><li> Halten Sie es für 1 Tag, ohne die Durchstechflasche zu bedecken, um das Chloroform zu verdampfen. </li><li> Die Dispersion in einem 1,5 ml Mikrozentrifugenröhrchen für 5 min bei 2.200 x g zentrifugieren Entfernen Sie die überstehende wässrige Lösung, die SDS enthält. </li><li> 2 ml entionisiertes Wasser zugeben und kräftig schütteln. </li><li> Wiederholen Sie Schritt 1.2.6 und 1.2.7 dreimal, um die restlichen SDS zu waschen. </li></ol></li><li> Schnittstelle Niederschlagsmethode </li><li> 200 μg Polystyrol (PS) und 10 μ auflösenG Fluoreszenzfarbstoff (Bor-Dipyrrin, BODIPY) bis 0,2 ml Tetrahydrofuran (THF). </li><li> Die THF-Lösung vorsichtig auf 1 ml der Wasserschicht geben. </li><li> Halten Sie das zweischichtig getrennte THF / Wasser für 6 h, ohne die Durchstechflasche zu bedecken, um die Ausfällung der Polymermikrokugeln zu ermöglichen. </li></ol> 2. Mikro-Photolumineszenz (μ-PL) Messung <ol><li> Probenvorbereitung <ol><li> Eine Suspension der in Abschnitt 1 hergestellten Mikrokugeln in einem Nichtlösungsmittel ( dh Methanol oder deionisiertem Wasser) verdünnen. </li><li> Einen Tropfen (20-30 &amp; mgr; l) der verdünnten Suspension der Mikrokugeln auf ein Quarzsubstrat unter Verwendung eines Schleuderbeschichters (typischerweise 2000 U / min für 50 s) abgeben. </li><li> Trocknen Sie den erhaltenen gegossenen Film, bis die Lösungsmittel vollständig verdampft sind (~ 5 min). </li></ol></li><li> Versuchsaufbau <ol><li> Setzen Sie das Quarzsubstrat (15 x 15 x 0,5 mm 3 ) auf die Probenstufe eines optischen MikronsOscope </li><li> Finden Sie gut definierte Mikrosphären, die aus anderen Sphären isoliert sind und für die μ-PL-Messung geeignet sind. </li><li> Wählen Sie einen Laser ( dh Wellenlänge, kontinuierliche Welle oder Puls, Bestrahlungszeit, Integration, etc. ). </li><li> Wählen Sie die Vergrößerung des Objektivs. </li></ol></li><li> Messungen <ol><li> Verwenden Sie einen fokussierten Laserstrahl, um die Mikrosphäre zu bestrahlen. Verwenden Sie den folgenden Laserzustand: cw oder gepulster Laser mit Anregungswellenlängen ( λ ex ) von 405 nm (cw), 450 nm (cw), 355 nm (Pulslaser, Frequenz, 1 kHz, Pulsdauer, 7 ns) und 470 Nm (Pulslaser, Frequenz, 2,5 MHz, Pulsdauer, 70 ps). </li><li> Aufzeichnen des PL-Spektrums an der angeregten Stelle mit einem Spektrometer mit einem Gitter von 300 oder 1.200 Rillen mm -1 . </li><li> Nehmen Sie ein fluoreszierendes Bild. </li><li> Ändern Sie den Erregungspunkt, indem Sie die Probenstufe bewegen. </li><li> Ändern Sie den Erkennungspunkt durch Kippen des Kollimators(Falls benötigt). </li></ol></li></ol> 3. Mikromanipulationstechnik <ol><li> Manipulation von Mikrosphären <ol><li> Setzen Sie ein Quarzsubstrat, auf dem die Mikrokügelchen auf der Probenstufe eines optischen Mikroskops immobilisiert sind. </li><li> Finden Sie eine gut definierte Mikrosphäre, die für die μ-PL-Messung geeignet ist. </li><li> Setzen Sie eine Kunststoff-Mikronadel auf ein Mikro-Manipulationsgerät. </li><li> Bewegen Sie die Mikronadel mit einem computergesteuerten Joystick, um eine Mikrosphäre aufzunehmen. </li><li> Bewegen Sie die Mikrosphäre und verbinden Sie sie mit einer anderen Mikrosphäre. </li><li> Messen Sie das μ-PL von der angeschlossenen Mikrosphäre. </li></ol></li></ol>

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</ol>

Die Autoren erklären keine konkurrierenden finanziellen Interessen.

Die Auswahl eines guten Lösungsmittels und eines Nicht-Lösungsmittels ist sehr wichtig für die Selbstorganisation wohldefinierter Mikrosphären. Ist die Löslichkeit eines Polymers zu hoch, kommt es nicht zu einer Ausfällung. Außerdem sind π-konjugierte Polymere im Allgemeinen hydrophob, so dass polare Nicht-Lösungsmittel wie MeOH, Acetonitril und Aceton häufig im Dampfdiffusionsverfahren verwendet werden, um die Oberflächenenergie zu minimieren, die zur Bildung einer kugelförmigen Form erforderlich ist. Das Grenzflächenfä...

Polymer-Nano / Mikro-Partikel werden weithin für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschließlich als Katalysator-Träger, Säulenchromatographie-Füllstoffe, Arzneimittelabgabemittel, fluoreszierende Sonden für die Zellverfolgung, optische Medien und dergleichen 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 . Insbesondere haben π-konjugierte Polymere inhärente lumineszierende und ladungsleitende Eigenschaften, die für optische, elektronische und optoelektronische Anwendungen unter Verwendung von Polymerkugeln 10 , 11 , 12 , 13 , 14 vorteilhaft sind, insbesondere Laseranwendungen unter Verwendung von weicher orgAnic materialien 15 , 16 , 17 So bildet die dreidimensionale Integration von Kugeln mit mehreren hundert Nanometern Durchmesser kolloidale Kristalle, die photonische Bandlücken bei einer bestimmten Wellenlänge 18 , 19 zeigen . Wenn das Licht in der Peripherie der Zwischensphäre eingeschlossen ist, erscheint in der Mitte des Stoppbandes eine Lasereaktion. Wenn andererseits die Größe der Kugeln auf die Mikrometer-Skala zunimmt, wird Licht in einer einzigen Mikrosphäre über eine gesamte interne Reflexion an der Polymer / Luft-Grenzfläche 20 eingeschlossen. Die Ausbreitung der Lichtwelle am maximalen Umfang führt zu einer Interferenz, was zum Auftreten eines Resonanzmodus mit scharfen und periodischen Emissionslinien führt. Diese optischen Modi sind sogenannte &quot;flüsternde Galeriemodi&quot; (WGMs). Der Begriff &quot;flüsternde Galerie&quot; stammt ausSt. Paul&#39;s Cathedral in London, wo sich Schallwellen entlang des Umfangs der Mauer ausbreiten, so dass Flüstern von einer Person auf der anderen Seite der Galerie gehört werden. Weil die Wellenlänge des Lichts auf der Submikrometer-Skala liegt, die weit kleiner als Schallwellen ist, ist eine solche große Kuppel für die WGM von Licht nicht notwendig: winzige, mikrometerbasierte, gut definierte Gefäße wie Mikrokugeln, Mikrodiscs , Und Mikrokristalle, erfüllen die WGM-Bedingungen. Gleichung 1 ist eine einfache Form der WGM-Resonanzbedingung 21 : Nπd = lλ (1) Wobei n der Brechungsindex des Resonators ist, d der Durchmesser, l die ganze Zahl und λ die Wellenlänge des Lichts ist. Der linke Teil von (1) ist die optische Weglänge durch eine Kreisausbreitung. Wenn der optische Pfad mit demInteger-Vielfache der Wellenlänge tritt Resonanz auf, während bei der anderen Wellenlänge die Lichtwelle beim Rundung vermindert wird. Dieses Papier stellt mehrere experimentelle Verfahren zur Herstellung von Mikrokugeln für WGM-Resonatoren aus konjugierten Polymeren in Lösung vor: Dampfdiffusion 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 , Mini-Emulsion 31 und Grenzflächenausfällung 32 . Jede Methode hat einzigartige Eigenschaften; Beispielsweise liefert das Dampfdiffusionsverfahren gut definierte Mikrokugeln mit sehr hoher Sphärizität und glatten Oberflächen, aber nur niedermolekulare Polymere können diese Mikrokugeln bilden. Auf der anderen Seite, für die Mini-EmulsionVerfahren können verschiedene Arten von konjugierten Polymeren, einschließlich hochkristalliner Polymere, Sphären bilden, aber die Oberflächenmorphologie ist schlechter als diejenige, die aus dem Dampfdiffusionsverfahren erhalten wird. Das Grenzflächenpräzipitationsverfahren ist bevorzugt zur Herstellung von Mikrokügelchen aus farbstoffdotierten, nicht konjugierten Polymeren. In allen Fällen spielt die Auswahl des Lösungsmittels und des Nichtlösungsmittels eine wichtige Rolle bei der Bildung der sphärischen Morphologie. In der zweiten Hälfte dieses Aufsatzes werden μ-PL und Mikro-Manipulationstechniken vorgestellt. Für die μ-PL-Technik werden Mikrokugeln auf einem Substrat dispergiert und ein fokussierter Laserstrahl wird durch eine Mikroskoplinse verwendet, um eine einzelne isolierte Mikrosphäre 24 zu bestrahlen. Das erzeugte PL aus einer Kugel wird durch ein Spektrometer durch das Mikroskopobjektiv detektiert. Das Bewegen der Probenstufe kann die Position des Erregungspunktes variieren. Der Erkennungspunkt ist auch durch Kippen der Kollimatoroptik des Auszugs variabelLaserstrahl in Bezug auf die optische Achse des Erfassungspfades 28 , 32 . Um die Lichtausbreitung und die Wellenlängenumwandlung zu untersuchen, kann die Mikromanipulationstechnik verwendet werden 32 . Um mehrere Mikrokugeln mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften zu verbinden, ist es möglich, eine Kugel mit einer Mikronadel aufzunehmen und auf eine andere Kugel zu legen. In Verbindung mit den Mikromanipulationstechniken und dem μ-PL-Verfahren können verschiedene optische Messungen unter Verwendung von konjugierten Polymerkugeln durchgeführt werden, die durch ein einfaches Selbstorganisationsverfahren hergestellt werden. Dieses Videopapier wird für Leser nützlich sein, die weiche Polymermaterialien für optische Anwendungen verwenden möchten.

<table><tbody><tr><td>Polystyrol</td><td>Aldrich</td><td>132427-25G</td><td></td></tr><tr><td>Natriumdodecylsulfat</td><td>Kanto Kagaku</td><td>372035-31</td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran</td><td>Wako</td><td>206-08744</td><td></td></tr><tr><td>Chloroform</td><td>Wako</td><td>038-18495</td><td></td></tr><tr><td>Methanol</td><td>Wako</td><td>139-13995</td><td></td></tr><tr><td>Poly(9,9-di-n-octylfluorenyl-2,7-diyl)</td><td>Aldrich</td><td>571652-500MG</td><td></td></tr><tr><td>Poly[2-methoxy-5-(3&prime;,7&prim;-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenvinylen] (MDMOPPV)</td><td>Aldrich</td><td>546461-1G</td><td></td></tr><tr><td>poly[(9,9-dioctylfluoren-2,7-diyl)-alt-(5-octylthieno[3,4-c]pyrrol-4,6-dion-1,3-diyl)] (P1)</td><td>synthetisierte-Referenz</td><td></td> <td>28</td></tr><tr><td>poly[(N-(2-heptylundecyl)carbazol-2,7-diyl)-alt-(4,8-bis[(dodecyl)carbonyl]benzo[1,2-b:4,5-b&Primzahl;]Dithiophen-2,6-diyl)] (P2)</td>synthetisierter-Referenz-28-Fluoreszenzfarbstoff <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>(Bordipyrrin; BODIPY)</td><td>synthetisierte-referenz</td><td></td> <td>32</td></tr><tr><td>Optisches Mikroskop</td><td>Nicon</td><td>Eclipse LV-N</td><td></td></tr><tr><td>laser_405 nm</td><td>Hutech</td><td>DH405-10-5</td><td></td></tr><tr><td>Spektrometer</td><td>Lambda Vision</td><td>LV-MC3/T</td><td></td></tr><tr><td>Homogenisator</td><td>Microtech Nichion</td><td>Physcotron NS-360D</td><td></td></tr><tr><td>Mikromanipulation</td><td>Microsupport</td><td>Quick Pro QP-3RH</td><td></td></tr></tbody></table>

herstellung von polymer-mikrosphären für optische resonator- und laseranwendungen

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

Dieses Papier beschreibt drei Verfahren zur Herstellung von fluoreszierenden Mikrokugeln, die π-konjugierte oder nicht-konjugierte Polymere umfassen: Dampfdiffusion, Grenzflächenausfällung und Minimulsion. Bei allen Verfahren werden gut definierte, mikrometergroße Kugeln aus einem Selbstorganisationsverfahren in Lösung erhalten. Das Dampfdiffusionsverfahren kann zu Kugeln mit der höchsten Sphärizität und Oberflächenglätte führen, doch sind die Typen der Polymere, die diese Sphären bilden können, begrenzt. Andererseits können in der Mini-Emulsionsmethode Mikrokügelchen aus verschiedenen Polymertypen hergestellt werden, auch aus hochkristallinen Polymeren mit coplanaren, π-konjugierten Grundgerüsten. Die photolumineszierenden (PL) -Eigenschaften von einzelnen isolierten Mikrokugeln sind ungewöhnlich: Die PL ist innerhalb der Kugeln eingeschlossen, breitet sich am Umfang der Kugeln über die gesamte interne Reflexion an der Polymer / Luft-Grenzfläche aus und stört sich selbst, um scharfe und periodische Resonanz zu zeigen PL-Linien. Diese ResonatinG-Modi sind sogenannte &quot;flüsternde Galeriemodi&quot; (WGMs). Diese Arbeit zeigt, wie man WGM PL aus einzelnen isolierten Sphären mithilfe der Mikro-Photolumineszenz (μ-PL) -Technik messen kann. Bei dieser Technik bestrahlt ein fokussierter Laserstrahl eine einzelne Mikrosphäre und die Lumineszenz wird durch ein Spektrometer detektiert. Eine Mikromanipulationstechnik wird dann verwendet, um die Mikrokugeln einzeln zu verbinden und die Zwischensphäre-PL-Ausbreitung und Farbumwandlung von gekoppelten Mikrokugeln bei Anregung am Umfang einer Kugel und Erkennung von PL von der anderen Mikrosphäre zu demonstrieren. Diese Techniken, μ-PL und Mikromanipulation, sind für Experimente zur mikrooptischen Applikation unter Verwendung von Polymermaterialien geeignet.

Fig. 1 zeigt schematische Darstellungen des Dampfdiffusionsverfahrens (a), des Mini-Emulsionsverfahrens (b) und des Grenzpräzipitationsverfahrens (c). Für das Dampfdiffusionsverfahren ( 1a ) wurde eine 5 ml-Durchstechflasche, die eine CHCl &amp; sub3 ; -Lösung von Polymeren (0,5 mg ml &amp; supmin; ¹ , 2 ml) enthielt, in eine 50 ml-Durchstechflasche gegeben, die 5 ml eines Nichtlösungsmittels wie MeOH enthi...

Es werden Protokolle zur Synthese von Mikrokugeln aus Polymeren, die Manipulation von Mikrokügelchen und Mikro-Photolumineszenzmessungen vorgestellt.

Herstellung von Polymer-Mikrosphären für optische Resonator- und Laseranwendungen

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, optische Mikroresonatoren für Lasergeräte, optische Schaltkreise sowie chemische und biologische optische Sensoren herzustellen. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich funktionaler Polymermaterialien wie Polymeroptik, Optoelektronik und Elektronik zu beantworten. Der Hauptvorteil dieser einfachen und energieeffizienten Technik liegt darin, dass funktionale Polymere verwendet werden, um optische Resonatoren herzustellen, die sowohl optische als auch elektrische Eigenschaften aufweisen.Den Versuchsdurchlauf werden die Doktoranden Herr Okada, Herr Zakarias und Herr Oki aus meinem Labor durchführen. Um mit der Methode der Dampfdiffusion für diesen Versuch zu beginnen, geben Sie fünf Milliliter Methanol in ein 50-Milliliter-Gefäß. Lösen Sie anschließend zwei Milligramm konjugierter Polymere in zwei Milliliter Chloroform in einem Fünf-Milliliter-Gefäß auf.Stellen Sie das Fünf-Milliliter-Gefäß vorsichtig in das 50-Milliliter-Gefäß. Danach verschließen Sie das 50-Milliliter-Gefäß. Inkubieren Sie für drei Tage bei 25 Grad Celsius, um die Polymermikrosphären auszufällen.Um mit der Mini-Emulsionsmethode zu beginnen, lösen Sie fünf Milligramm konjugierter Polymere in einem Milliliter Chloroform. Lösen Sie anschließend 30 Milligramm SDS in zwei Milliliter entionisiertem Wasser. Geben Sie 100 Mikroliter der Polymermischung zur SDS-Lösung hinzu.Unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeits-Homogenisators zwei Minuten lang bei 30.000 U/min rühren. Die Emulsion einen Tag lang ohne Verschluss stehen lassen, um das Chloroform verdunsten zu lassen. Am nächsten Tag die Dispersion in einem 1,5-Milliliter-Zentrifugenröhrchen fünf Minuten bei 2.200 × g zentrifugieren.Nach dem Absaugen des Überstandes ein Milliliter deionisiertes Wasser hinzufügen und kräftig schütteln. Die Zentrifugation, das Entfernen des Überstandes und die Wasserwäsche dreimal wiederholen, um eventuell verbliebenes SDS vollständig zu entfernen. Um mit der Grenzflächenfällungsmethode zu beginnen, 20 Milligramm Polystyrol gemeinsam mit einem Milligramm fluoreszierendem Farbstoff in 20 Milliliter Tetrahydrofuran auflösen.Geben Sie ein Milliliter deionisiertes Wasser in ein leeres 1,5-Milliliter-Mikroröhrchen. Gießen Sie anschließend vorsichtig 0,2 Milliliter der THF-Lösung auf die Wasserschicht, wobei darauf zu achten ist, dass sich die Schichten nicht vermischen. Lassen Sie das Gefäß sechs Stunden lang ohne Deckel stehen, um die Polymermikrosphären auszufällen.Verdünnen Sie zunächst eine Suspension vorbereiteter Mikrokugeln um das 10-Fache mit einem schlechten Lösungsmittel wie Methanol oder entionisiertem Wasser. Geben Sie mittels eines Spin-Coaters einen Tropfen der verdünnten Suspension auf ein Quarzsubstrat und führen Sie einen Spin-Guss durch. Lassen Sie den resultierenden Gussfilm an der Luft trocknen, bis die Lösungsmittel vollständig verdunstet sind.Überführen Sie dann das Quarzsubstrat auf die Probenhalterung eines optischen Mikroskops. Identifizieren Sie eine isolierte und gut definierte Mikrokugel für die Mikro-Photolumineszenzmessung. Stellen Sie die Laserbedingungen gemäß dem schriftlichen Protokoll ein und verwenden Sie einen fokussierten Laserstrahl, um die Mikrokugel zu bestrahlen.Unter Verwendung eines Spektrometers das Photolumineszenzspektrum aufnehmen. Anschließend ein Fluoreszenzbild der bestrahlten Mikrokugel aufnehmen. Zunächst das Quarzsubstrat auf die Probenhalterung eines optischen Mikroskops setzen.Identifizieren Sie eine einzelne, klar definierte Mikrokugel. Bringen Sie dann eine Wolfram-Mikronadel an einer Mikromanipulationsvorrichtung an. Bewegen Sie mit einem Touchpanel-Controller die Mikronadel und nehmen Sie die Mikrokugel auf.Verbinden Sie das gesammelte Mikrosphäre mit einer weiteren einzelnen, gut definierten Mikrosphäre. Bestrahlen Sie danach die Mikrosphäre mit einem fokussierten Laserstrahl. Verwenden Sie ein Spektrometer, um das Photolumineszenzspektrum aufzuzeichnen.Danach wird ein fluoreszenzoptisches Bild der bestrahlten Mikrokugeln aufgenommen. In dieser Studie werden gut definierte polymerische Mikrokugeln mittels drei unterschiedlicher Methoden hergestellt: der Dampfdiffusionsmethode, der Miniemulsionsmethode und der Grenzflächenfällungsmethode.Die Rasterelektronenmikroskopie zeigt, dass die Dampfdiffusions- und die Grenzflächenpräzipitationsmethode Mikrokugeln mit einer sehr glatten Oberflächenmorphologie erzeugen. Im Gegensatz dazu weisen die mittels Mini-Emulsionsmethode erhaltenen Mikrokugeln eine raue Oberfläche auf, da das Tensid die gesamte Oberfläche bedeckt. Anschließend wird die Photolumineszenz des Whispering-Gallery-Modus für eine einzelne Mikrokugel aus Polymer eins, Polymer zwei und deren Mischung aufgezeichnet.Der Q-Faktor erreichte bei Polymer eins Werte von bis zu 2.200. Mikrokugeln aus Polymer zwei erreichten dagegen nur maximal 300, möglicherweise aufgrund ihrer rauen Oberflächenmorphologie. Mikrokugeln aus der Polymermischung wiesen mit 1.500 einen hohen Q-Faktor auf, was wahrscheinlich auf ihre glatte Morphologie zurückzuführen ist.Polymorphe Polaron-Farbstoff-dotierte Polystyrol-Mikrosphären mit photolumineszierenden Farben in Gr&uuml;n, Gelb, Orange und Rot wurden zu Tetrasph&auml;ren verbunden, um die Energie&uuml;bertragungskaskade zwischen den Sph&auml;ren zu untersuchen. Der Lichtenergie&uuml;bertrag von Gr&uuml;n nach Gelb sowie von Gelb nach Orange erwies sich als effizient, w&auml;hrend die Energie&uuml;bertragung von Orange nach Rot aufgrund der geringen &Uuml;berlappung zwischen dem photolumineszierenden Band des Energiegebers und dem Absorptionsband des Energieakzeptors nicht stattfand. Daher treten aufw&auml;rtsgerichtete Energie&uuml;bertragungen, beispielsweise von Rot &uuml;ber Orange und Gelb bis hin zu Gr&uuml;n, kaum auf.Während des Durchführens dieses Verfahrens ist es wichtig, darauf zu achten, die Vials nicht zu schütteln, da dies eine rasche Fällung verursachen und zu undefinierten Aggregaten führen kann. Nach diesem Verfahren können andere Methoden wie die Emulsionspolymerisation und Dispersionspolymerisation angewandt werden, um weitere Fragen zu beantworten, beispielsweise, wie monodisperse Polymersphären für die Anwendung in kolloidalen photonischen Kristallen hergestellt werden. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für Forscher im Bereich der Polymertechnik, optische und Laseranwendungen mit funktionellen Polymeren zu erforschen.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man mikrooptische Resonatoren mittels eines Bottom-up-Selbstorganisationsprozesses herstellt. Vergessen Sie nicht, dass beim Arbeiten mit Laservorrichtungen besondere Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden müssen, um sich vor Laserstrahlen zu schützen, die Ihre Augen schädigen können.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Wir beschreiben die Verwendung von einem Kohlendioxid-Laser-Reflow-Verfahren zu Siliciumdioxid Resonanzhohlräume, einschließlich freistehenden Mikrokügelchen und On-Chip Mikrotoroide herzustellen. Der Reflow-Methode entfernt Unebenheiten, so dass lange Photonenlebensdauern innerhalb der beiden Geräte. Die daraus resultierenden Geräte verfügen über extrem hohe Güten und ermöglicht Anwendungen, die von der Telekommunikation bis Biodetektion.

Herstellung von Silica Ultra High Quality Factor Mikroresonatoren

Metamaterialien bei Terahertz-Frequenzen bieten einzigartige Möglichkeiten, aber sind anspruchsvoll in der Masse herzustellen. Wir passen die Fertigung Verfahren für mikrostrukturierte optische Polymerfasern, kostengünstig herzustellen Metamaterialien potenziell im industriellen Maßstab. Wir produzieren Polymethylmethacrylat Fasern mit ~ 10 Mikrometer Durchmesser Indium-Drähte durch ~ 100 um, die eine Terahertz-Plasmonen Resonanz aufweisen getrennt.

Herstellung Metamaterialien Mit dem Fiber Drawing Methode

Eine hochempfindliche photonischen Mikrosensor wurde für elektrische Feld Detektion entwickelt. Der Sensor nutzt die optischen Moden eines dielektrischen Kugel. Änderungen in der externen elektrischen Feld stören die Kugel Morphologie, die zu Verschiebungen in seiner optischen Modi. Die elektrische Feldstärke wird durch die Überwachung dieser optischen Verschiebungen gemessen.

Entwicklung von Whispering Gallery-Modus polymeren Mikro-optische Electric Field Sensoren

Wir entwickeln und charakterisieren eine ungeordnete Polymer Optical Fiber, die quer Anderson-Lokalisierung verwendet als neuartige Wellenleiter-Mechanismus. Diese mikrostrukturierten Faser kann eine kleine lokalisierte Strahl mit einem Radius, der vergleichbar mit dem Strahlradius von herkömmlichen optischen Fasern transportieren.

Herstellung und Charakterisierung von Disordered Optische Polymerfasern für Quer Anderson Localization of Light

Zwei benachbarte Flüssigkeiten, die durch einen gerillten mikrofluidischen Kanal geleitet werden, können zu einem Mantel um einen Prepolymerkern geleitet werden; dabei sowohl Form als auch Querschnitt bestimmen. Die photoinitiierte Polymerisation, wie die Thiol-Klick-Chemie, eignet sich gut für die schnelle Erstarrung der Kernflüssigkeit in eine Mikrofaser mit vorgegebener Größe und Form.

Mikrofluidische Herstellung von Polymer- und Biohybridfasern mit vorgefertigter Größe und Form

Parametrische optomechanische Anregungen wurden kürzlich in mikrofluidischen optomechanischen Resonatoren mittels optischem Strahlungsdruck und stimulierter Brillouin-Streuung experimentell nachgewiesen. In diesem Artikel wird die Herstellung dieser mikrofluidischen Resonatoren zusammen mit Methoden zur Erzeugung und Verifizierung optomechanischer Schwingungen beschrieben.

Herstellung und Prüfung von Mikrofluidik-Optomechanische Oszillatoren

Effiziente Erzeugung von nicht - lineare Phänomene dritter Ordnung optische nichtlineare Zusammenhang Anfälligkeit Χ (3) Wechselwirkungen in dreifach resonanten Siliciumoxidmikrokügelchen wird in diesem Papier. Die Wechselwirkungen hier berichtet wird, sind: Stimulated Raman Scattering (SRS) und Vierwellenmischverfahren, umfassend Stimulated Anti-Stokes Raman Scattering (SARS).

Stimulated Stokes und Antistokes Raman Scattering in Mikrosphärische Whispering Gallery-Modus Resona

Wir präsentieren ein Protokoll zur Herstellung von 1-D photonischer Kristall Hohlräume auf Sublambdabereich Durchmesser Quarzfasern (optische Nanofasern) unter Verwendung von Femtosekunden-Laser-induzierte Ablation.

Die Herstellung von 1-D Photonic Kristallhöhle auf einer Nanofaser Mit Femtosekunden-Laser-induzierte Ablation

Diese Arbeit stellt eine Methode für die Herstellung von mikrofluidischen Droplet-basierten Plattformen und die Anwendung von Polyacrylamid Mikrosphären für Mikrosphären-PCR Verstärkung. Die Mikrosphären-PCR-Methode ermöglicht es, einzelsträngigen DNA-Amplifikate ohne Trennung doppelsträngige DNA zu erhalten.

Ein Tröpfchen mikrofluidischen Ansatz und Mikrosphären-PCR Verstärkung für Single-Stranded DNA-Amplifikate

Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung eines implantierbaren integrierten Bildgebungsfensters mittels 3D-Laserdruck. Das Fenster besteht aus einem System von Mikrolinsen, die mit Mikrogerüsten gekoppelt sind. Das Verfahren beinhaltet die Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) des biokompatiblen Photolacks SZ2080 in einer kontinuierlichen Sequenz, um die Fertigungseffizienz und die Abstimmung zwischen den verschiedenen Komponenten zu optimieren.

Mikrofabrikation von implantierbaren Optiken, die in ein mikrostrukturiertes Bildgebungsfenster integriert sind, für fortschrittliche In-vivo-Bildgebung

Erfahren Sie die Herstellung von Polymer-Mikrosphären für optische Resonatoren und Laseranwendungen mittels Dampfdiffusionsmethode. Diese energieeffiziente Technik ermöglicht die Fabrikation optischer Bauelemente mit optischen und elektrischen Eigenschaften.

Herstellung von Polymer-Mikrosphären für optische Resonator- und Laseranwendungen

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