Captura de partículas Micro en enrejado óptico Nanoplasmonic

Resumen

Se describe un procedimiento para atrapar ópticamente micro-partículas en enrejado óptico nanoplasmonic.

Resumen

La plasmónica pinzas ópticas ha sido desarrollado para superar los límites de la difracción de las pinzas ópticas convencionales de campo lejano. Plasmónica enrejado óptico consiste en una matriz de nanoestructuras, que exhiben una variedad de captura y transporte de comportamientos. Nos informe los procedimientos experimentales para atrapar micro-partículas en un enrejado óptico simple nanoplasmonic cuadrados. También describimos la configuración óptica y la nanofabricación de una matriz de nanoplasmonic. El potencial óptico se crea mediante la iluminación de una matriz de nanodiscs de oro con un haz gaussiano de longitud de onda de 980 nm y emocionante resonancia de plasmón. El movimiento de las partículas es supervisado por la proyección de imagen de la fluorescencia. También se describe un plan para suprimir la convección fototérmica para aumentar la potencia óptica utilizable para la captura óptima. Supresión de la convección se logra enfriamiento de la muestra a baja temperatura y utilizando el coeficiente de expansión térmica cercano a cero de un medio de agua. Transporte de partículas individuales y múltiples trampas de partículas se divulgan aquí.

Introducción

La captura óptica de partículas a escala micro fue desarrollada originalmente por Arthur Askin en la década de 1970. Desde su invención, la técnica se ha desarrollado como una herramienta versátil para el micro y nanomanipulación^1,2. Convencionales óptico captura basándose en el campo lejano enfoque principio intrínsecamente limitada por la difracción en su confinamiento espacial, en donde la fuerza de captura disminuye dramáticamente (siguiente un ~unaley³ para una partícula de radio un) ³. para superar esos límites de difracción, los investigadores han des....

Protocolo

1. configuración óptica

Nota: el principio de la óptica configuración se ilustra en la figura 1.

Kit de pinzas de

1. conjunto a la óptica (véase la Tabla de materiales) y el módulo de fluorescencia (véase Tabla de materiales) según sus manuales. Fuente 470 nm azul luz emite luz de diodo (LED) se conectan al módulo fluorescente.
2. Reemplazar la alta apertura numérica (NA) (NA = 1.25, aumento 100 x) objetivo de microscopio (WD) de la distancia del objetivo de inmersión de aceite por un trabajo largo (longitud focal 3.6mm, WD = 10,6 mm, NA = 0.5).
3. Quita....

Resultados

Trayectorias de partículas individuales fueron grabadas por una cámara CCD en nuestro experimento y entonces, las imágenes fueron procesadas con un programa personalizado para extraer de la trayectoria de cada partícula¹⁶. Resultados representativos se muestran en la figura 3 y 1 Video para micro esferas con un diámetro de 2 μm. se observaron múltiples trampas de partículas dentro de la red óptica. Sucesivas imágenes e.......

Discusión

El procedimiento aquí descrito permite al lector a reproducir confiablemente captura sobre una base diaria. Una pauta empírica general para el diseño de un enrejado óptico utilizable es utilizar un tamaño comparable para nanoarray plasmónica, distancia interdisc y atrapado de tamaño de partícula. Comparado con un nanoestructuras plasmónica solo, aislado, el diseño de enrejado óptico junto con la alta energía óptica proporcionada por el enfriamiento de la muestra a ~ 4 ° C utilizado aquí grandemente aumenta la probabilida.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Elemento de enfriamiento termoeléctrico	Thorlabs	TEC 1.4-6	Elemento TEC para enfriamiento de muestras
Termómetro RTD	Omega Engineering	Termómetro RTD 969C
Cámara infrarroja de visión frontal	FLIR	FLIR Una	cámara IR para el control
Fuente de luz de diodo emisor de luz	Touchbright		Fuente de luz para iluminación para imágenes fluorescentes
Objetivo de larga distancia de trabajo	Olympus	LMPLFLN	Para iluminar la muestra y obtener imágenes
Kit de trampa óptica	Thorlabs	OTKB/M
Espesor del deslizamiento			0,17 mm
Microscopio electrónico de barrido	Hitachi	SEM-Hitachi S3400N
Cortador de haz de electrones	DEBEN	Cortador de haz PCD	el cortador se añade al microscopio electrónico de barrido
Evaporador térmico	SYSKEY Technology
Alineador de máscaras	Karl Suss	MJB 3	Para la fabricación de marcadores
Resistencia al haz de electrones	Sigma Alrich	PMMA 120K	Para litografía por haz de electrones
Resistencia al haz de electrones	Sigma Alrich	PMMA 960K	Para litografía por haz de electrones
Microesferas de poliestireno marcadas con fluorescente	Polyscience
Transistor bipolar	Mouser	2N3904	cantidad 2 para el circuito del controlador TEC
Transistor bipolar	Mouser	2N3906	cantidad 2 para el circuito del controlador TEC
Transistor de potencia MOSFET	Mouser	IRF5305	cantidad 2 para el transistor de potencia MOSFET del circuito del controlador
	TEC Mouser	IRF131ON	cantidad 2 para el circuito del controlador TEC
Resistencia de 10 kOhm	Mouser		cantidad 6 para el circuito de controlador TEC
Resistencia de 910 Ohm	Mouser		cantidad 2 para circuito de controlador TEC
Microchemicals fotorresistentes		AZ4620	Para la fabricación de marcadores
Acetona	Sigma Alrich		Para la fabricación de marcadores
Módulo de fluorescencia para el OTKB/M, roscas métricas	Thorlabs	OTKB-FL/ M
Juego de filtros fluorescentes	Thorlabs	MDF-FITC	Para isotiocianato de fluoresceína (FITC)
Limpiador ultrasónico	Delta	DC150H	Para el escalón de despegue

de la temperatura de la cubierta de 2 mmm de diámetro