Name: Experimentelle Methoden für das Einfangen von Ionen mit Microfabricated Oberfläche Ionenfallen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-08-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 45 s
Description: Erfahren Sie experimentelle Methoden zum Einfangen von Ytterbium-Ionen mit mikrofabrizierten Oberflächen-Ionenfallen bei Raumtemperatur. Dieses Verfahren demonstriert den Aufbau für Quanteninformationsverarbeitung.

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Diese Forschung wurde durch das Ministerium für Wissenschaft, IKT, teilweise unterstützt und Zukunft planen (MSIP), Korea, unter Information Technology Research Center (ITRC) Unterstützung Programm (IITP-2017-2015-0-00385) und ICT R &#38; D-Programm (10043464, Entwicklung von Quanten-Repeater-Technologie für die Anwendung auf Kommunikationssysteme), betreut vom Institut für Informationen &#38; Communications Technology Promotion (IITP).

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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Dieser Vortrag ist einer Methode für die Fallenjagd Ionen mit Microfabricated Oberfläche Ionenfallen. Der Bau eines Ion-Trapping-Systems erfordert Erfahrungen in verschiedenen Forschungsbereichen aber zuvor nicht im Detail beschrieben. Dieses Papier detaillierte Verfahren vorgesehenen Microfabricating eine Falle-Chip sowie für Bau Versuchsaufbaus zu Ionen zum ersten Mal zu fangen. Dieses Papier hat auch detaillierte Verfahren zur Überfüllung 174Yb+ Ionen und experimentieren mit Gefangenen Ionen.
Ein erhebliches Hindernis konfrontiert in den Microfabrication Verfahren ist die Ablagerung von der dielektrischen Schicht mit einer Dicke von mehr als 10 µm. Während der Abscheidung der dicken dielektrische Schicht kann Eigenspannungen aufzubauen, das beschädigen der dielektrischen Film oder "kantig" den Wafer. Um die Restspannung zu verringern, die in der Regel Druckfestigkeit ist, sollte eine langsame Abscheidungsrate verwendeten40sein. In unserem Fall wurde eine Druckspannung von 110,4 MPa mit der Abscheidungsbedingungen von 540 Sccm SiH-4 -Gas-Durchfluss, 140 W RF Power und 1,9 Torr Druck bei 5 µm Schichtdicke gemessen. Diese Bedingungen stellen jedoch nur eine grobe Referenz, da diese Bedingungen für verschiedene Geräte erheblich variieren können. Um die Auswirkungen der angesammelten Stress zu reduzieren, wurden 3,5 µm dicken SiO2 Filme abwechselnd auf beiden Seiten des Wafers in die vorgestellte Methode hinterlegt. Die gewünschte Dicke der dielektrischen Schicht reduziert werden, wenn eine kleinere Amplitude der RF-Spannung und damit eine flachere Falle Tiefe gewählt. Flachere Falle Tiefe führt jedoch leicht zu die Flucht der Gefangenen Ionen, so ist die Herstellung von dickeren Dielektrische Schichten, die höhere RF Spannungen standhalten, wünschenswerter.
Es gibt einige Einschränkungen, die Herstellungsverfahren, die in diesem Dokument vorgestellt. Die Längen der die Überhänge sind nicht ausreichend, die dielektrische Seitenwände aus den Gefangenen Ionen vollständig auszublenden, wie in Abbildung 7fgezeigt. Darüber hinaus sind die Seitenwände der Oxid Säulen gezackt, Erhöhung der exponierten Bereich der dielektrischen Seitenwände im Vergleich zu der vertikalen Oxid-Säule. Beispielsweise wird bei der Seitenwand der inneren DC Schiene in der Nähe der Ladeschlitz mit einem einheitlichen Überhang von 5 µm berechnet, dass 33 % der dielektrischen Fläche die eingeschlossene Ion Position der vertikalen Seitenwand ausgesetzt ist. Im Fall von jagged Edge ist mehr als 70 % des Gebiets Seitenwand ausgesetzt. Diese nicht-ideale Herstellung Ergebnisse zusätzliche Streufelder von exponierten Dielektrika induzieren können, aber die Effekte nicht quantitativ gemessen. Dennoch hat der gefertigte Chip wie berichtet im Ion-Trapping und Qubit Manipulation Experimente erfolgreich eingesetzt. Darüber hinaus hat die Falle Chip präsentiert in diesem Papier Silizium Seitenwände in der Nähe der Ladeschlitz ausgesetzt. Native Oxid kann auf die Silizium-Oberflächen und kann dazu führen, dass zusätzliche Streufelder. Daher empfiehlt es sich, die Silizium-Substrat mit einer zusätzlichen metallischen Schicht, wie in33zu schützen.
Um 174Yb+ Ionen zu fangen, die Frequenzen der Laser innerhalb von ein paar Dutzend MHz stabilisiert werden sollte, und ein paar verschiedene Methoden werden in den erweiterten Einstellungen38,41diskutiert. Ist jedoch für die einfache Einrichtung diskutiert in diesem Papier, erste Trapping möglich nur mit einer Stabilisierung mit einer Wellenlänge Meter.
Dieses Papier zur Verfügung gestellt ein Protokoll um 174Yb+ -Ionen mit einer Microfabricated Oberfläche Ionenfallen-Chip zu fangen. Obwohl das Protokoll für das Einfangen von 171Yb+ Ionen nicht konkret diskutiert, die in diesem Dokument beschriebenen Versuchsaufbau auch 171Yb+ Ionen zu fangen und den Qubit-Zustand der 171 manipulieren einsetzbar Yb+ -Ionen zu Rabi Oszillation Ergebnissen (siehe Abbildung 10). Dies kann durch das Hinzufügen von mehreren optischen Modulatoren für die Ausgabe der Laser und mithilfe von eine Mikrowelle-Setup wie in Zusatzdokumentbeschrieben erfolgen.
Zusammenfassend können der experimentellen Methoden und Ergebnisse, die in diesem Papier verwendet werden, verschiedene Quanten Informationsanwendungen mit Oberfläche Ionenfallen zu entwickeln.

Eine Paulfalle kann geladene Teilchen, Ionen in einem leeren Raum, mit einer Kombination aus einem statischen elektrischen Feld und eine unterschiedliche elektrische Feld oszillierend auf Radiofrequenz (RF), einschließlich beschränken und die Quantenzustände der Ionen in der Falle beschränkt kann gemessen werden und 1,2,3gesteuert. Solchen Ionenfallen wurden ursprünglich für präzise Messung Anwendungen, einschließlich optischen Uhren und Massenspektroskopie4,5,6entwickelt. In den letzten Jahren haben diese Ionenfallen auch aktiv erforscht wie eine physische Plattform zur Umsetzung der Quanteninformationsverarbeitung die wünschenswerten Eigenschaften der Gefangenen Ionen, wie z. B. lange Kohärenz, ideale Isolation in einer extrem hohen zugeschrieben Vakuum (UHV) Umwelt und die Machbarkeit von einzelnen Qubit Manipulation7,8,9,10. Seit Kielpinski Et Al. 11 vorgeschlagen eine skalierbare Ionenfallen-Architektur, die verwendet werden kann, Quantencomputer, verschiedene Arten von Oberflächen fallen, einschließlich Kreuzung fallen12,13, Mehrzonen-Falle Chips14und 2-d Array zu entwickeln fallen15,16,17, entstanden mit Halbleiter Prozess abgeleitet Microfabrication Methoden18,19,20,21 . Groß angelegte Quantum informationsverarbeitender Systeme basierend auf der Oberfläche, fallen auch gewesen diskutiert22,23,24.
Dieser Beitrag stellt experimentelle Methoden für Überfüllung Ionen mit Microfabricated Oberfläche Ionenfallen. Genauer gesagt, ein Verfahren zur Herstellung von Oberflächen Ionenfallen und ein detailliertes Verfahren für Trapping-Ionen mit den vorgefertigten fallen werden beschrieben. Darüber hinaus sind detaillierte Beschreibungen der verschiedenen praktische Techniken zur Einrichtung des experimentellen Systems und einfangen von Ionen in das Zusatzdokumentzur Verfügung gestellt.
Die Methodik für die Microfabricating erhält eine Oberfläche Ionenfallen in Schritt 1. Abbildung 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer Oberfläche Ionenfalle. Die elektrischen Felder durch die Spannung an den Elektroden in der Querebene erzeugt werden auch25angezeigt. Eine HF-Spannung wird auf das Paar von RF Elektroden angewendet, während alle anderen Elektroden RF Boden gehalten werden; die ponderomotorische potenziellen26 durch die HF-Spannung erzeugt beschränkt sich die Ionen in radialer Richtung. Der Gleichstrom (DC) Spannung an die mehrere DC-Elektroden außerhalb der RF-Elektroden beschränken die Ionen in Längsrichtung. Die inneren Schienen zwischen den RF-Elektroden sollen dazu beitragen, die Hauptachsen des Gesamtpotenzials in der Querebene zu kippen. Die Methodik für die Gestaltung einer DC-Spannung-Reihe gehört das Zusatzdokument. Darüber hinaus finden Sie weitere Details zu entwerfen die wesentlichen geometrischen Parameter der Oberfläche Ionenfallen-Chips in27,28,29,30,31.
Das Herstellungsverfahren, die in Schritt 1 eingeführt wurde entwickelt, unter Berücksichtigung der folgenden Aspekte. Erstens sollte die dielektrische Schicht zwischen der Elektrode und der Bodenschicht dick genug um elektrischen Durchschlag zwischen den Schichten zu verhindern. Im Allgemeinen sollte die Dicke über 10µm. Während der Abscheidung der dicken dielektrische Schicht kann die Eigenspannungen aus den hinterlegten Filmen Verbeugung des Substrats oder Schäden an den hinterlegten Filmen führen. So ist steuern die Restspannung eines der wichtigsten Techniken in der Herstellung der Oberfläche Ionenfallen. Zweitens sollte die Belichtung der dielektrischen Oberflächen auf die Ionen-Position minimiert werden, da streunende Gebühren auf das dielektrische Material von verstreuten Ultraviolett (UV) Laser, induziert werden können die in wiederum führt eine zufällige Verschiebung von Ionen zu positionieren. Die exponierte Bereich kann durch die Gestaltung Überhang Elektrodenstrukturen reduziert werden. Es wurde berichtet, dass das Ionenfallen mit Elektrode Überhänge sind resistent gegen laden unter typischen Versuchsbedingungen32Oberfläche. Dritte, alle Materialien, einschließlich der verschiedenen hinterlegte Filmen sollte 200 ° C backen für ca. 2 Wochen aushalten, und die Höhe der Ausgasung aus allen Materialien sollte mit UHV-Umgebungen kompatibel sein. Das Design der Oberfläche Ionenfallen-Chips-Microfabricated in diesem Papier basiert auf der Falle Design von33, die erfolgreich in verschiedenen Experimenten32,33,34, verwendet wurde 35. beachten Sie, dass dieses Design einen Schlitz in der Mitte des Chips enthält, für Laden von neutralen Atomen, die später Foto-für Überfüllung ionisiert.
Nach der Herstellung von Ionenfallen Chip ist der Chip montiert und elektrisch angeschlossen an den Chip-Träger mit gold Bonddrähte. Der Chip-Träger wird dann in einer UHV-Kammer installiert. Eine detaillierte Anleitung für die Vorbereitung einer Trap-Chip-Package und das Design der UHV-Kammer werden in das Ergänzende Dokumentbereitgestellt.
Vorbereitung der Trapping-Ionen, die optische und elektrische Ausrüstung sowie die experimentelle Verfahren sind in Schritt 2 ausführlich erläutert. Die Ionen durch die ponderomotorische potenzielle gefangen sind in der Regel unterliegen den Schwankungen des umgebenden elektrischen Feldes, die kontinuierlich die mittlere kinetische Energie der Ionen erhöht. Laser cooling anhand der Doppler-Verschiebung kann verwendet werden, um die überschüssige Energie aus der Bewegung der Ionen zu entfernen. Abbildung 2 zeigt die vereinfachte Energieniveau Diagramme von einem 174Yb+ Ion und eine neutrale 174Yb Atom. Doppler Kühlung von 174Yb+ -Ionen erfordert eine 369,5-nm-Laser und eine 935-nm-Laser, während Foto-Ionisation der neutralen 174Yb Atome einen 399-nm-Laser erfordert. 2.2 und 2.3 beschrieben, eine effiziente Methode um diese Laser die Oberfläche Ionenfallen-Chip und ein Verfahren zu finden, die richtigen Voraussetzungen für Foto-Ionisation auszurichten. Nachdem die optischen und elektrischen Komponenten vorbereitet sind, ist das Einfangen von Ionen relativ einfach. Die experimentelle Sequenz für Trapping-Ionen ist in Schritt 2.4 vorgestellt.

<table><tbody><tr><td>Fotolack für 2-&mu; m spinnbeschichtung</td><td>AZ Materials</td><td>AZ7220</td><td>Abgekündigt. Leicht durch ein anderes alternatives Fotolackprodukt zu ersetzen.</td></tr><tr><td>Fotolack für 6-&MU; m spinnbeschichtung</td><td>AZ Materials</td><td>AZ4620</td><td>Abgekündigt. Leicht durch ein anderes alternatives Fotolackprodukt zu ersetzen.</td></tr><tr><td>keramischer Chipträger</td><td>NTK</td><td>IPKX0F1-8180BA</td><td></td></tr><tr><td>Epoxidverbindung</td><td>Epotek</td><td>353ND</td><td></td></tr><tr><td>Plasmagestütztes chemisches Gasphasenabscheidungssystem (PECVD) Oxford</td><td>Instruments</td><td>PlasmaPro System100</td><td></td></tr><tr><td>Niederdrucksystem für chemische Gasphasenabscheidung (LPCVD)</td><td>Centrotherm</td><td>E-1200</td><td></td></tr><tr><td>Ofen</td><td></td><td>Seltron SHF-150</td><td></td></tr><tr><td>Sputter</td><td>Muhan Vacuum</td><td>MHS-1500</td><td></td></tr><tr><td>Manueller Aligner</td><td>Karl-Süss</td><td>MA-6</td><td></td></tr><tr><td>Deep Si Ätzer</td><td>Plasma-Therm</td><td>SLR-770-10R-B</td><td></td></tr><tr><td>Ätzer mit induktivem gekoppeltem Plasma (ICP)</td><td>Oxford Instruments</td><td>PlasmaPro System100 Cobra</td><td></td></tr><tr><td>Reaktives Ionenätzen (RIE) Ätzer</td><td>Angewandte Materialien</td><td>P-5000</td><td></td></tr><tr><td>Software für die Randelementmethode (BEM)</td><td>CPO Ltd.</td>Optik <td></td>für <td>geladene Teilchen</td></tr><tr><td>Einkristalliner (100) Siliziumwafer</td><td>STC</td><td>4SWP02</td><td>100 mm / (100) / P-Typ / SSP / 525&plusmn; 25 &mu; m</td></tr><tr><td>Metallrohre</td><td>Mcmaster-carr</td><td>89935K69</td><td>316 Edelstahlrohre, 0,042" OD, 0,004" Wandstärke</td></tr><tr><td>Yb-Stück</td><td>Goodfellow</td><td>YB005110</td><td>Ytterbiumdraht, Reinheit 99,9%</td></tr> <tr><td>angereichert 171Yb</td><td>Oak Ridge National Laboratory</td><td>Yb-171</td><td>https://www.isotopes.gov/catalog/product.php?element=Ytterbium</td></tr><tr><td>Tantalfolie</td><td>The Nilaco Corporation</td><td>TI-453401</td><td>0,25 x 130 x 100 mm 99,5 %</td></tr> <tr><td>Kapton-isolierter Kupferdraht</td><td>Akku-Glas</td><td>18AWG (versilberter Kupferdraht Kapton beleidigt)</td><td></td></tr> <tr><td>Restgasanalysator (RGA)</td> <td>SRS</td><td>RGA200</td><td></td></tr><tr><td>Turbopumpe</td><td>Agilent</td><td>Twistorr84 FS</td><td></td></tr><tr><td>Ganzmetallventil</td><td>KJL</td><td>manuell SS Ganzmetall-Eckventile (CF geflanscht)</td><td></td></tr><tr><td>Lecksucher (wird als Grobpumpe verwendet)</td><td>Varian</td><td>PD03</td><td></td></tr><tr><td>Ionenmessgeräte</td><td>Agilent</td><td>UHV-24p</td><td></td></tr><tr><td>Ionenpumpe</td><td>Agilent</td><td>VacIon Plus 20</td><td></td></tr><tr><td>NEG Pumpe</td><td>SAES Getter</td><td>CapaciTorr D400</td><td></td></tr><tr><td>sphärisches Achteck</td><td>Kimball</td><td>Physics MCF600-SphOct-F2C8</td><td></td></tr><tr><td>ZIF</td><td>Sockel Tactic Electronics</td><td>P/N 100-4680-002A</td><td></td></tr><tr><td>Multi-Pin-Durchführungen</td><td>Accu-Glass</td><td>6-100531</td><td></td></tr><tr><td>25 D-Sub-Gender-Adapter</td><td>Accu-Glass</td><td>104101</td><td></td></tr><tr><td>Einbau-Viewport</td><td>Culham Centre for Fusion Energy</td><td>100CF 316LN+20.9 Re-Entrant 316 (Sonderanfertigung)</td><td>Disc-Material: 60cv Quarzglas 4mm THK, TWE Lambda 1/10, 20/10 Scratch-Dig</td></tr><tr><td>Recessed Viewport AR-Beschichtung</td><td>LaserOptik</td><td>AR355nm/0-6&deg; HT370-650nm/0-36&deg; auf UHV (Sonderanfertigung)</td>Die <td>AR-Beschichtung wurde während der Herstellung des vertieften Ansichtsfensters</td></tr><tr><td>durchgeführt Digital-Analog-Wandler</td><td>AdLink</td><td>PCIe-6216V-GL</td><td></td></tr><tr><td>369,5 nm Laser</td><td>Toptica</td><td>TA-SHG Pro</td><td></td></tr><tr><td>369,5 nm Laser</td><td>Moglabs</td><td>ECD004 + 370LD10 + DLC102/HC</td><td></td></tr><tr><td>399 nm Laser</td><td>Toptica</td><td>DL 100</td><td></td></tr><tr><td>935 nm</td> <td>LaserToptica</td><td>DL 100</td><td></td></tr><tr><td>369,5 nm & 399 nm Glasfaser</td><td>Coherent</td><td>NUV-320-K1</td><td>Patchkabel werden über Costal Connections verbunden.</td></tr><tr><td>935 nm optische Faser</td><td>GouldFiber Optics</td><td>PSK-000626</td><td>50/50 Faserstrahlteiler aus Corning HI-780 Singlemode-Faser zur Kombination von 935 nm und 638 nm miteinander.</td></tr><tr><td>Wellenlängenmessgerät</td><td>High Finesse</td><td>WSU-2</td><td></td></tr><tr><td>temporärer Spiegel</td><td>Thorlabs</td><td>PF10-03-P01</td><td></td></tr><tr><td>Dichroitischer Spiegel</td><td>Semrock</td><td>FF647-SDi01-25x36</td><td></td></tr><tr><td>369,5nm & 399nm Kollimator</td><td>Micro Laser Systems</td><td>FC5-UV-T/A</td><td></td></tr><tr><td>935nm Kollimator</td><td>Sch&auml; fter + Kirchhoff</td><td>60FC-0-M8-10</td><td></td></tr><tr><td>369,5nm Fokussierobjektiv</td><td>CVI</td><td>PLCX-25.4-77.3-UV-355-399</td><td>Brennweite: ~163mm @ 369.5nm</td></tr><tr><td>399nm & 935nm Fokussierobjektiv</td><td>CVI</td><td>PLCX-25.4-64.4-UV-355-399</td><td>Brennweite: ~137mm @ 399nm, ~143mm @ 935nm</td></tr><tr><td>Bildgebungsobjektiv</td><td>Photon Gear</td><td>P/N 15470</td><td></td></tr><tr><td>369.5nm Bandpassfilter</td><td>Semrock</td><td>FF01-370/ 6-25</td><td></td></tr><tr><td>399nm Bandpassfilter</td><td>Semrock</td><td>FF01-395/11-25</td><td></td></tr><tr><td>IR-Filter</td><td>Semrock</td><td>FF01-650/SP-25</td><td></td></tr><tr><td>EMCCD Kamera</td><td>Andor Technology</td><td>DU-897U-CS0-EXF</td><td></td></tr><tr><td>PMT</td><td>Hamamatsu</td><td>H10682-210</td><td></td></tr></tbody></table>

experimentelle methoden für das einfangen von ionen mit microfabricated oberfläche ionenfallen

Experimental Methods for Trapping Ions Using Microfabricated Surface Ion Traps

Ionen in einem Quadrupol Paulfalle gefangen wurden eines der starken physischen Kandidaten zur Quanteninformationsverarbeitung Umsetzung berücksichtigt. Dies ist aufgrund ihrer langen Kohärenz-Zeit und ihre Fähigkeit zu manipulieren und zu einzelnen Quantenbits (Qubits) zu erkennen. In den letzten Jahren haben Microfabricated Oberfläche Ionenfallen mehr Aufmerksamkeit für groß angelegte integrierte Qubit-Plattformen erhalten. Dieses Papier stellt eine Microfabrication Methodik für Ionenfallen mit Micro-Electro-Mechanical (MEMS)-Systemtechnologie, einschließlich der Herstellungsverfahren für einen 14 µm dicken dielektrische Schicht und Metall Überhang Strukturen auf die dielektrische Schicht. Darüber hinaus ist ein experimentelles Verfahren für trapping Ytterbium (Yb) Ionen des Isotops 174 (174Yb+) mit 369.5 nm, 399 nm, und 935 nm Diodenlaser wird beschrieben. Diese Methoden und Verfahren beinhalten viele wissenschaftliche und technische Disziplinen, und dieser Beitrag stellt zunächst die detaillierte experimentelle Verfahren. In diesem Artikel beschriebenen Methoden sind leicht um das Abfangen von Yb-Ionen des Isotops 171 (171Yb+) und die Manipulation der Qubits erweiterbar.

Abbildung 7 zeigt den Scan Elektron Mikrographen (SEM) von den vorgefertigten Ionenfallen-Chip. RF-Elektroden, innere DC-Elektroden, äußere DC-Elektroden und Ladeschlitz wurden erfolgreich hergestellt. Die Seitenwand Profil der dielektrischen Säule wurde gezackt, weil das PECVD-Oxid in mehreren Schritten hinterlegt wurde. Mehrere Ablagerung Schritte wurden verwendet, um die Auswirkungen von Eigenspannungen aus dicken Oxid Filmen zu minimieren. Dies wird in der Diskussionweiter beschrieben.

Abbildung 8 zeigt das EMCCD Bild von fünf 174Yb+ Ionen gefangen, mit dem Microfabricated Ionenfallen Chip. Die Gefangenen Ionen können mit kontinuierlicher Doppler für mehr als 24 h dauern Kühlung. Die Zahl der Gefangenen Ionen einstellbar zwischen 1 und 20 durch Ändern der angewandten DC Spannung gesetzt. Dieser Versuchsaufbau ist sehr zuverlässig und robust und hat z.z. seit 50 Monate in Betrieb gewesen.
Abbildung 9 zeigt die pendelt der Gefangenen Ionen entlang der axialen Richtung. Die Ionen-Position in Abbildung 9 b ist aus, die in Abbildung 9a durch die Einstellung der Position der möglichen minimalen DC verschoben, durch Ändern der Gleichspannungen.
Abbildung 10 zeigt die vorläufigen Ergebnisse der Rabi Oszillation Experimente mit einem 171Yb+ Ion. Um die Ergebnisse zu erhalten, wurden die zusätzliche Setups im Zusatzdokument beschrieben verwendet. Die Ergebnisse wurden aufgenommen, um eine mögliche Anwendung des experimentellen Aufbaus erklärt in diesem Beitrag zeigen.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig1.jpg"> 
Abbildung 1: Schematische der Oberfläche Ionenfallen. (ein) die roten Punkte stehen für die Gefangenen Ionen. Die braunen und gelben Elektroden zeigen die RF und DC Elektroden bzw.. Die grauen Pfeile zeigen die Richtung des elektrischen Feldes in der positiven Phase der HF-Spannung. Beachten Sie, dass der Schaltplan ist nicht maßstabsgetreu. (b) der vertikalen Dimensionen der Elektrodenstruktur. (c) die seitlichen Abmessungen der Elektrodenstruktur. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig2.jpg"> 
Abbildung 2: Vereinfachte Energieniveau Diagramme von einem 174Yb+ Ion und eine neutrale 174Yb Atom. (ein) Wenn ein 369.5 nm Laser an das rote Seite (niedrigere Frequenz) der Resonanz verstimmt ist, ein Fahrrad Übergang zwischen 2P1/2 und 2S1/2 reduziert die kinetische Energie des Ions wegen der Doppler Wirkung. Gelegentlich eine kleine, aber endliche Verzweigung Verhältnis macht den Elektron Zerfall aus 2P1/2 bis 2D3/2, und ein 935-nm-Laser ist erforderlich, um das Elektron wieder zurück zu den wichtigsten Radsport Übergang. Das Elektron kann auch in einen 2F7/2 Zustand einmal pro Stunde, durchschnittlich, zerfallen und 638 nm Laser Pumpen es aus 2F7/2 Zustand, aber dies ist nicht notwendig für ein einfaches System-38. Die Werte in der Ket-Notation darstellen die Projektionen der total Angular Momenta J entlang der Quantisierung Achse mJ. (b) um neutrale Atome aus dem Ofen, ein zwei-Photonen-Absorptionsprozess verdampft ionisieren war gebrauchte39. 399 nm Laser aufgeregt ein Elektron 1P1 Zustand, und das 369.5 nm Photon Doppler Kühlung hatte mehr Energie als notwendig, das aufgeregte Elektron aus der Ionen entfernen. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig3.jpg"> 
Abbildung 3: Fertigung Ablauf der Oberfläche Ionenfallen. (ein) thermische Oxidation, eine 5.000 Å dicken SiO2 Schicht und LPCVD einer 2.000 Å dicken Si3N4 Schicht wachsen. (b) Ablagerung und ICP Ätzen einer 1,5 µm dicken gesputterten Al-Schicht. (c) Abscheidung eines 14 µm dicken SiO2 Schicht auf beiden Seiten des Wafers mit PECVD-Verfahren. (d) Strukturierung der 14 µm dicken SiO2 Schicht abgeschieden auf der Vorderseite des Wafers mit einem RIE-Verfahren (e) Strukturierung der 14 µm dicken SiO2 Schicht auf der Rückseite des Wafers mit einem RIE-Verfahren hinterlegt. (f) Ablagerung von einem 1,5 µm dicken gesputterten Al-Schicht und einer 1 µm Dicke PECVD-SiO2 Schicht. (g) Strukturierung von 1,5 µm dicken Al-Schicht mit einem ICP-Verfahren und 1 µm dicken SiO2 Schicht mit einem RIE verarbeiten. (h) hinterlegt Musterung der 14 µm dicken SiO2 Schicht auf der Vorderseite des Wafers mit einem RIE-Verfahren. (ich) Strukturierung von 5.000 Å dicken SiO2 Schicht und die 2.000 Å dicken Si3N4 Schicht mit einem RIE verarbeiten. (j) DRIE das Siliziumsubstrat 450 µm von der Rückseite des Wafers. (k) nass-Ätzen der SiO2 Schicht auf die Al-Elektroden und den Seitenwänden der dielektrischen Säulen. (l) Eindringen von Silizium-Substrat von vorne durch einen DRIE-Prozess. Beachten Sie, dass die Schaltpläne sind nicht maßstabsgetreu. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig4.jpg"> 
Abbildung 4: ein Beispiel für die DC-Spannung gesetzt verwendet, um Ionen trap. Die Spannungen auf die Innenschienen angewendet können das asymmetrische elektrische Feld in horizontaler Richtung der Hauptachsen des Gesamtpotenzials in der Querebene kippen kompensieren. Die axiale Falle Frequenz von eingestellten Spannung erzeugt wurde 550 kHz. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
Ether.within-Seite "1" = ><img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig5v2.jpg"> 
Abbildung 5: Schema des optischen Aufbaus. Drei Diodenlaser sind so ausgerichtet, an der Trapping-Position überlappen. Versenkte Ansichtsfenster der UHV-Kammer ermöglicht die Bildbearbeitung Objektiv platziert werden so nah wie möglich an den Chip-Oberfläche. Eine Spiegel platziert zwischen dem bildgebenden Objektiv und der EMCCD ermöglicht die gezielte Überwachung der Ionen-Fluoreszenz mit entweder einem Photon multipliziert Schlauch (PMT) oder einer EMCCD. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig5v2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig6.jpg"> 
Abbildung 6: Bilder von der konstruierten optischen Aufbau. (ein) A Spule wird gewickelt, um das vordere Ansichtsfenster der Kammer zur Erzeugung eines Magnetfeldes, das entartete Energieniveaus von Ytterbium Ionen brechen kann. (b) der optische Aufbau für die Lenkung der 399 nm und 935 nm Balken. Die roten und grünen Linien geben den Strahlengang der 935 nm und 399 nm Laser, beziehungsweise. (c) die Konfiguration der Imaging Systems, einschließlich der Spiegel, der bildgebenden Linse, die EMCCD und die Zlg. Der Weg der von den Gefangenen Ionen emittiert Fluoreszenz kann von der Spiegel bestimmt werden. Die grün-weißen Pfeile zeigen den Weg der Fluoreszenz, wenn durch die EMCCD und der PMT bzw. überwacht werden. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig6large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig7.jpg"> 
Abbildung 7: Herstellung Ergebnisse der Oberfläche Ionenfallen. (ein) Überblick über das Chip-Layout. (b) einer vergrößerten Ansicht des Chip-Layout, das mehrere äußere DC Elektroden zeigt. (c) einer vergrößerten Ansicht des Chip-Layout, das den Ladeschlitz zeigt. (d) eine Cross-sectional Blick auf die Trapping-Region vor dem Eindringen der Ladeschlitz. (e) eine Cross-sectional Blick auf die Trapping-Region nach Eindringen der Ladeschlitz. (f) A vergrößert Querschnittsansicht der Oxid-Säule. Die Oxid-Säulen haben Wände gezackt und die Längen des Überhangs reichen nicht aus, die die ungleichmäßige Etch-Rate der SiO2 an den Schnittstellen zwischen den separat hinterlegten 3,5 µm dicken SiO2 Schichten zugeschrieben wird. (g) A Draufsicht eines Drahtbonden Pads einer DC-Elektrode. (h) A Querschnittsansicht einer über. Geneigte Profile der Oxid-Säulen ermöglichen die Verbindung von der DC-Elektrode und die Grundebene während der Abscheidung der Al-Schicht auf der Seitenwand der Oxid-Säule statt Füllung der durch Löcher mit einem galvanischen Prozess. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig7large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig8.jpg"> 
Abbildung 8: ein EMCCD Bild von fünf 174Yb+ Ionen gefangen auf dem Microfabricated Ionenfallen Chip. Das Bild von der Oberfläche Falle Elektrodenstruktur separat gemacht wurde, und die Bilder des eingeschlossenen Ions und der Elektroden wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit kombiniert. Die Intensität Legende bezieht sich nur auf die Pixel in das Feld ein. Der Dicke Pfeil zeigt den Strahlengang des 369.5 nm Lasers und die dünne Pfeile stellen die X - und Z-Komponenten den Impuls des Photons. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig8large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig9.jpg"> 
Abbildung 9: Anpassung des axialen Potenzials der Gefangenen Ionen in einer linearen Kette. (ein) sieben Ionen in der Mitte der Falle. (b) die Ionen wurden geshuttelt zehn Mikrometern. (c) drückte die Ionen-Zeichenfolge in axialer Richtung. Diese Zahl ist am besten als einen Film angesehen, die separat hochgeladen ist. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig9large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig10.jpg"> 
Abbildung 10: Experimentelle Ergebnisse von Rabi Schwingungen zwischen den | 0 <img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> und | 1 <img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> Staaten. | 0<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> ist definiert als die 2S-1/2| F = 0, mF= 0<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> Stand der 171Yb+ Ion, und | 1<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> ist definiert als die 2S-1/2| F = 1, mF= 0<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> Stand. Die Rabi Schwingung wird durch ein 12,6428-GHz-Mikrowellen induziert. Bloch-Kugeln über die Handlung zeigen die entsprechenden Quantenzustände zu unterschiedlichen Zeiten. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/56060fig10large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
Ergänzende Dokument: <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56060/jove-56060_Supplementary_Document.pdf" target="_blank">Klicken Sie bitte hier, um dieses Dokument zu downloaden.</a>

Dieses Papier stellt eine Microfabrication Methodik zur Oberfläche Ionenfallen, sowie ein detailliertes experimentelle Verfahren für Überfüllung Ytterbium Ionen in einer Raumtemperatur Umgebung.

Experimentelle Methoden für das Einfangen von Ionen mit Microfabricated Oberfläche Ionenfallen

Ions trapped in a quadrupole Paul trap have been considered one of the strong physical candidates to implement quantum information processing. This is due ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, einen experimentellen Aufbau zur Einsperrung von Ytterbium-Ionen, der einen mikrofabrizierten Chip umfasst, vorzubereiten und zu demonstrieren. Die Ionenfallentechnologie gilt als einer der führenden Kandidaten für die physikalische Umsetzung der Quanteninformationsverarbeitung. Dieses Verfahren liefert detaillierte Protokolle zur mikrofabrizierten Herstellung eines eingesperrten Chips sowie zum Aufbau eines experimentellen Aufbaus zur Einsperrung von Ionen mithilfe des mikrofabrizierten Fallen-Chips.Ionensysteme, die mit der Mikrofertigungstechnologie entwickelt wurden, bieten ein großes Potenzial für die Quanteninformationsverarbeitung und das Quantencomputing. Die hier vorgestellten Protokolle leiten durch den Herstellungsprozess und den Aufbau von Ionenspexperimenten. Eine visuelle Demonstration dieser Methode ist entscheidend, da sie die Koordination verschiedener Komponenten wie Laser, Abbildungssysteme, eine Vakuumkammer, Elektronik und Mikrofertigung erfordert.Um das Experiment durchzuführen, muss zunächst der Oberflächen-Ionenfalle-Chip hergestellt werden. Dies ist ein Beispiel für einen Chip, der in einem Träger montiert ist und in dieser Demonstration verwendet wird. Die Merkmale des Chips sind in diesem Schema dargestellt: Es gibt einen Ladeschlitz, durch den neutrale Atome eingeführt werden.Auf beiden Seiten des Ladeplatzes befinden sich Hochfrequenzelektroden, die Ionen in Richtungen senkrecht zum Schlitz einschließen. Gleichspannungen an den äußeren Elektroden halten die Ionen entlang dieses Schlitzes fest. Gleichspannungen an den inneren Elektroden helfen dabei, die Hauptachse des Gesamtpotentials zu neigen.Montieren Sie für das Experiment den verpackten Chip in einer ultrahochvakuumtauglichen Kammer. In diesem Fall befindet sich der Chip im Zentrum einer sphärischen Oktagonkammer. Die Bestandteile des Ultrahochvakuumsystems sind in dieser schematischen Übersicht dargestellt.Die Ionenpumpe und der nichtverdampfende Getter können Drücke unterhalb von 3 x 10⁻¹¹ Torr erreichen. Das sphärische Achteck enthält einen Ofen, der mit Ytterbiumatomen gefüllt ist. Das sphärische Achteck ist in der Mitte dieses Schemas des endgültigen optischen Aufbaus dargestellt.Der mikrofabrizierte Chip befindet sich in der Mitte des Achtecks. Durchführungen ermöglichen elektrische Anschlüsse zu den Chip-Elektroden im Ofen des Achtecks. Die optischen Elemente sind so angeordnet, dass drei Diodenlaser Strahlen erzeugen, die sich an der Fangposition überlappen.Ein versenkter Sichtbereich im sphärischen Achteck ermöglicht es, ein Abbildungsobjektiv nahe an der Oberfläche des Chips zu positionieren. Bilden Sie die Oberfläche des Chips mit einer elektronenvervielfachenden CCD-Kamera ab. Schließen Sie Mehrkanalkabel an einen Digital-Analog-Wandler an.Verbinden Sie das andere Ende der Multikanalkabel mit den Durchführungen des sphärischen Achtecks. Stellen Sie zusätzlich die entsprechenden Verbindungen der Durchführungen zu einem helikalen Resonator her. Arbeiten Sie anschließend mit dem Resonator, einem Spektrumanalysator und einem Richtkoppler.Verbinden Sie den Ausgang des HF-Generators mit dem Ausgang des Richtkopplers. Verbinden Sie anschließend den Eingang des Resonators mit dem Eingangsport des Richtkopplers. Schließen Sie den vorwärtsgekoppelten Port an den HF-Eingang des Spektrumanalysators an.Beenden Sie den umgekehrten gekoppelten Port mit einem 50-Ohm-Widerstand. Bereiten Sie nun die Justierung der Helixresonator-Kappe vor. Stellen Sie die Position der Helixresonator-Kappe ein und scannen Sie anschließend die Frequenzen des Generators, um die Frequenz zu ermitteln, bei der die Reflexion minimal ist.Stellen Sie den Resonator weiter ein, indem Sie die Position der Kappe anpassen. Überwachen Sie gleichzeitig die Frequenzabtastung, um die Frequenz des globalen Minimums der reflektierten Leistung zu finden. Sobald das globale Minimum gefunden ist, fixieren Sie die Position der Resonatorkappe. Schalten Sie den HF-Generator aus, bevor Sie fortfahren. Stellen Sie sicher, dass alle Laser angebracht, stabilisiert und aus Sicherheitsgründen verdeckt sind, um fortzufahren. Entfernen Sie die Abschirmung des 369,5-Nanometer-Lasers und kollimieren Sie den Strahl.Der Strahl sollte sich in Richtung des eingefangenen Chips ausbreiten. Richten Sie den Strahl parallel zum Chip aus, sodass er fast seine Oberfläche berührt. Verwenden Sie eine Strahlkarte gegenüber dem Eintrittspunkt des Strahls, um die Ausrichtung zu überprüfen; ein scharfer Fleck zeigt an, dass der Strahl an keiner Oberfläche reflektiert wird.Als Nächstes montieren Sie eine Fokussierlinse auf einer Translationsstufe. Platzieren Sie die Linse so, dass der Strahl nahe dem Fangpotential fokussiert wird, jedoch weiterhin parallel zur Chipoberfläche verläuft. Fahren Sie anschließend mit der Arbeit an der Abbildungsoptik fort.Wählen Sie ein Objektiv mit hoher numerischer Apertur, das auf einer Translationsstufe montiert ist. Platzieren Sie dieses vor dem in die Ultrahochvakuumkammer eingelassenen Fenster. Dies ist eine schematische Darstellung des Aufbaus mit dem eingesetzten Abbildungsobjektiv.Als Nächstes richten Sie den Laserstrahl aus, sodass Streuung von der Chipoberfläche auftritt. Verwenden Sie wie zuvor eine Strahlkarte, um zu überprüfen, ob der Strahl teilweise blockiert wird. Bringen Sie danach die Strahlkarte nahe der Bildebene der Abbildungsoptik an.Stellen Sie die Position der Abbildungsoptik mit einem Translationsstadium ein. Die neue Position sollte es dem gestreuten Licht ermöglichen, ein scharfes Bild auf der Strahlkarte zu erzeugen. Platzieren Sie nun eine elektronenvervielfachende CCD-Kamera auf dem Translationsstadium in der Bildebene der Optik.Platzieren Sie vor der CCD-Kamera einen Bandpassfilter, um Hintergrundlicht zu blockieren. Mithilfe der CCD-Kamera und des Objektivs sollten die Elektroden sichtbar sein. Richten Sie anschließend den Strahl vertikal aus, sodass er durch das Fangpotential verläuft.Überwachen Sie dann den Strahl und bewegen Sie ihn in Richtung der Fangoberfläche. Gehen Sie von einer maximalen Strahlstreuung aus, was bedeutet, dass sich das Strahlzentrum auf der Chipoberfläche befindet. Bewegen Sie nun mithilfe des Linsen-Translationsstages den Strahl auf die erwartete Höhe des Fangpotentials.Nach dieser Einstellung bewegen Sie die Translationsstufen des Abbildungsobjektivs und der CCD um dieselbe Distanz zurück und notieren Sie die Position. Dies ist die schematische Ansicht des Systems zu diesem Zeitpunkt. Der Strahl durchläuft die erwartete Falleposition.Setzen Sie den Vorgang fort, nachdem Sie die beiden anderen Laser freigegeben und ausgerichtet haben. Ersetzen Sie den Bandpassfilter vor der CCD durch einen 399 Nanometer Bandpassfilter. Anschließend justieren Sie die Position der Abbildungsoptik und der CCD, um die Elektroden auf der CCD scharf zu stellen.Richten Sie den kollimierten Strahl von 399 Nanometer so aus, dass er in die Vakuumkammer eintritt, entgegengesetzt zum Strahl von 369,5 Nanometer verläuft und sich mit diesem überlappt. Bringen Sie einen Spiegel und einen dichroischen Spiegel an, um die beiden Strahlen zu kombinieren, sodass sie im Inneren der Kammer ko-propagieren. Zum Testen fügen Sie vorübergehend einen Spiegel in den Strahlengang vor der Kammer ein und überprüfen Sie die Überlappung der Strahlen mit einem Strahlprofilierer.Bringen Sie eine Fokussierlinse auf einer Translationsstufe in den Strahlengang zwischen dem Dichroik und den temporären Spiegeln an. Überprüfen Sie mithilfe des Strahlprofils den Fokus der beiden Strahlen. In diesem Fall werden die beiden Laser nicht an demselben Punkt fokussiert, wie es vorgesehen ist.Schließlich richten Sie den 935-Nanometer-Laser aus, um die Laser zur Deckung zu bringen. Sobald dies erfolgt ist, entfernen Sie den temporären Spiegel und vergewissern Sie sich, dass der 399-Nanometer-Strahl auf der CCD beobachtet werden kann. Richten Sie den Strahl vertikal mit der erwarteten Fallenposition aus und bewegen Sie anschließend den Strahl in Richtung des Chips.Überwachen Sie das CCD-Bild und korrelieren Sie die maximale Intensität des gestreuten Lichts damit, dass der Strahl mittig auf der Chipoberfläche zentriert ist. Bewegen Sie anschließend den Strahl von der Oberfläche in die erwartete Position der Falle. Danach verschieben Sie das Abbildungsobjektiv und das CCD um dieselbe Distanz zurück.Danach stellen Sie den 399 Nanometer Laser nahe der geeigneten Ytterbium-174-Übergangsstelle ein. Überwachen Sie das CCD-Bild, während der Ofen mit Ytterbium eingeschaltet wird und der Strom erhöht wird. Tun Sie dies, während Sie den Laser durch die Ytterbium-Resonanz fegen, um den Beginn der Verdampfung durch Beobachtung der Fluoreszenz zu identifizieren.Notieren Sie den aktuellen Wert kurz vor der Fluoreszenz und schalten Sie den Ofen aus. Bereiten Sie die endgültige Ioneneinfangung vor. Gehen Sie zum Bandpassfilter an der CCD-Kamera zurück und ersetzen Sie ihn durch einen 369,5-Nanometer-Bandpassfilter.Stellen Sie außerdem die Positionen des CCD und des Abbildungsobjektivs für den Fokus bei 368,5 Nanometer ein. Legen Sie die Spannungen für den Digital-Analog-Wandler fest, der die Elektroden steuert. Gehen Sie dann zum HF-Generator, der mit dem helikalen Resonator verbunden ist.Schalten Sie den Generator bei einer sehr niedrigen Leistungseinstellung ein und erhöhen Sie die Ausgangsleistung schrittweise. Stellen Sie am Laser-Steuerungscomputer die Laserfrequenzen und die Ofenstromquelle auf die entsprechenden Werte ein. Blockieren Sie nach einigen Minuten den 935 Nanometer Laser kurzzeitig für ein bis zwei Sekunden, um einen Fangtest zu starten.Beobachten Sie die Falle mit der CCD. Wenn Ionen eingefangen sind, sinkt die Streurate deutlich und das Bild ist merklich beeinträchtigt. Blockieren Sie den Laser mehrmals, um zu überprüfen, ob die Blockierung mit Bildveränderungen korreliert.Nachdem die Ionen eingefangen sind, schalten Sie den Ofen aus. Diese Zusammensetzung von Elektronenvervielfachungs-CCD-Bildern zeigt die Position von fünf gefangenen Ytterbium-174-Ionen (1+) in einem mikrofabrizierten Ionenfallen-Chip. Die Anzahl der gefangenen Ionen kann durch Änderung der angelegten Gleichspannungen variiert werden.In diesem Video mit gefangenen Ionen werden die Ionen durch Variation der DC-Spannungen der Falle manipuliert. Die Protokolle zur Herstellung von Oberflächen-Ionenfallen und zum Einfangen von Ytterbium-174-Isotopen-Ionen wurden in diesem Video vorgestellt. Dieses Verfahren kann leicht erweitert werden, um Ytterbium-Ionen des Isotops 171 zu fangen und eine kubische Stufe zu manipulieren, wodurch letztendlich die Verarbeitung quantenmechanischer Informationen und Quantencomputing ermöglicht werden.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

In diesem Artikel präsentieren wir einen mikrofluidischen-basiertes Verfahren zur Teilcheneinschluss auf hydrodynamische Strömung. Wir zeigen, stabile Partikel Trapping auf die Flüssigkeit Staupunkt mit einem Feedback-Kontrollmechanismus, wodurch der Entbindung und Mikromanipulation von beliebigen Teilchen in einem integrierten Kleinstgerätes.

Einem mikrofluidischen-basierte Hydrodynamische Trap für einzelne Teilchen

Isotachophorese (ITP) ist eine robuste elektrokinetischen Trennung und Anreicherungstechnik mit Anwendungen, die von Toxinnachweis zu Probenvorbereitung. Wir prüfen die physikalischen Grundlagen der ITP und die Methodik der Anwendung dieser Technik auf zwei konkrete Anwendungsbeispiele: Trennung und Detektion von kleinen Molekülen und Aufreinigung von Nukleinsäuren aus Zellkultur-Lysat.

On-chip Isotachophorese für Separierung von Ionen und Aufreinigung von Nukleinsäuren

Die folgenden Setup-Ansatzes Details Low-Power-optische Fallen von dielektrischen Nanopartikel mit einem Doppel-nanohole in Metallfolie.

Optical Trapping von Nanopartikeln

Weiche Landung der massenselektierten Ionen auf Oberflächen ist ein leistungsfähiges Konzept für die hoch-gesteuerte Herstellung von neuen Materialien. Mit der Analyse von in-situ-Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) und Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie (IRRAS) gekoppelt ist, bietet weiche Landung beispiellose Einblicke in die Wechselwirkungen von gut definierten Arten mit Oberflächen.

In-situ-SIMS und IR-Spektroskopie von gut definierten Oberflächen durch weiche Landung der Messe-Ionen ausgewählt Vorbereitet

Transporter in Zellmembranen ermöglichen die differentielle Segregation von Ionen über Zellmembranen oder Zellschichten hinweg und spielen eine entscheidende Rolle bei der Physiologie, Reparatur und Pathologie des Gewebes. Wir beschreiben die ionenselektive selbstreferenzierende Mikroelektrode, die die Messung spezifischer Ionenflüsse an einzelnen Zellen und Geweben in vivo ermöglicht.

Die Messung der extrazellulären Ionenflüsse Verwendung der ionenselektiven selbst verweisMikroElektroden-Technik

Hierin beschreiben wir die Herstellung und den Betrieb eines zweischichtigen mikrofluidischen Systems aus Polydimethylsiloxan (PDMS). Wir demonstrieren das Potenzial dieses Geräts für das Einfangen, die Steuerung des Koordinationswegs eines kristallinen molekularen Materials und die Steuerung chemischer Reaktionen auf gefangenen On-Chip-Strukturen.

Mikrofluidik Pneumatische Käfige: Ein neuer Ansatz für In-Chip-Kristall-Trapping, Manipulation und Steuerung chemischer Behandlung

Es wird ein Protokoll zum Starten und stabilen Einfangen ausgewählter dielektrischer Mikropartikel in Luft vorgestellt.

Optische Trap-Laden von Dielectric Mikroteilchen in der Luft

Ein Mikrochip Herstellungsverfahren, die Plasmonen Pinzette umfasst wird hier vorgestellt. Der Mikrochip ermöglicht die Abbildung eines eingeschlossenen Teilchen maximal Trapping Kräfte zu messen.

Plasmonische Trapping und Freisetzung von Nanopartikeln in einer Monitoring-Umgebung

Das Protokoll für eine neuartige Ionenkonzentrationspolarisation (ICP) Plattform, die die Ausbreitung der ICP Zone stoppen kann, unabhängig von den Betriebsbedingungen beschrieben. Diese einzigartige Fähigkeit der Plattform liegt in der Verwendung von Ionenerschöpfungs und Anreicherung verschmelzenden, die zwei Polaritäten des ICP Phänomen sind.

Zusammenführen von Ionenkonzentration Polarisierung zwischen Juxtaposed Ionenaustauschermembranen zu blockieren die Ausbreitung der Polarisations Zone

Dieses Protokoll beschreibt Echtzeit-Iontophorese, eine Methode, die physikalische Parameter des extrazellulären Raumes (ECS) des lebenden Gehirns misst. Die Diffusion eines in das ECS freigesetzten Inertmoleküls wird zur Berechnung des ECS-Volumenanteils und der Tortuosität herangezogen. Es ist ideal für das Studium akuter reversibler Änderungen an Gehirn ECS.

Echtzeit-Iontophorese mit Tetramethylammonium zur Quantifizierung der Volumenfraktion und Tortuosität des Gehirns extrazellulären Raumes

Dieses Papier beschreibt die experimentelle Methode zur Erreichung langfristiger, stabiler Einfangen und präziser Positionierung großer metallischer Partikel in der Luft mittels einer dynamischen, bootförmigen photophoretischen Falle. Dieses System ermöglicht eine kontrollierte Manipulation, die für plasmonische Interaktionsstudien geeignet ist.

Optische Einfangung großer metallischer Partikel in der Luft mittels einer "Boot"-Falle mit direkt gezogenen Seitenwänden

Erfahren Sie experimentelle Methoden zum Einfangen von Ytterbium-Ionen mit mikrofabrizierten Oberflächen-Ionenfallen bei Raumtemperatur. Dieses Verfahren demonstriert den Aufbau für Quanteninformationsverarbeitung.

Experimentelle Methoden für das Einfangen von Ionen mit Microfabricated Oberfläche Ionenfallen

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