Implementación de un interferómetro de referencia para Nanodetection

El objetivo general de este procedimiento es crear un interferómetro de referencia que utilice la detección del modo Whispering Gallery para detectar partículas con diámetros del orden de decenas de nanómetros para un factor de calidad ultra alto. El modo de galería susurrante, la microcavidad y el fotón de resonancia circulan dentro de él cientos de miles de veces. Esto hará que las propiedades ópticas cambien notablemente cuando una partícula aterrice en la microcavidad.

Si la retrodispersión es lo suficientemente fuerte y la pérdida de cavidad es lo suficientemente baja, aparecen experimentalmente modos de división para. Esto producirá el efecto de división de frecuencia y se produce la absorción de partículas. A continuación, se producirá el cambio de frecuencia.

La principal ventaja de esta técnica de interferómetro de referencia sobre el sistema existente, como los que rastrean la frecuencia de resonancia de la cavidad a través de la observación del voltaje de barrido, es que es capaz de suprimir el ruido del láser y, por lo tanto, aumentar la señal en toda su magnitud. Ahora, además de que es fácil de construir y rentable, este método es particularmente adecuado para estudiar o explotar las propiedades de una amplia gama de áreas motoras cautivas y para la detección de costillas de moléculas individuales como la gripe, un virus. Para comenzar a ensamblar el interferómetro de referencia, dirija una fibra óptica monomodo de 600 a 800 nanómetros hacia la entrada de un acoplador direccional de tres DB.

Una de las fibras de salida de este acoplador debe formar una serie de bucles de 16 pies de largo para agregar retardo óptico. La fibra de salida restante debe sujetarse a un controlador de polarización, que se utilizará posteriormente para ajustar la transmisión óptica. Después de conectar estas fibras a los puertos de entrada de un segundo acoplador direccional de tres DB, las señales de salida fotomixtas servirán como entradas para un fotodetector balanceado.

Esta red de componentes ópticos se puede alojar en una estantería de tres etapas, que se encuentra en una caja de espuma de poliestireno encerrada en un recipiente acrílico para llenar con un 50% de hielo mezclado con un 50% de agua líquida, se prefiere el hielo raspado sobre los cubitos de hielo por motivos de estabilidad. Sin embargo, ambos deben colocarse con cuidado en la carcasa para evitar dañar las fibras ópticas. A continuación, es posible incorporar esto dentro de una configuración existente capaz de sondear una microcavidad en modo galería susurrante.

Primero, asegúrese de que la salida del blazer de la sonda se reciba en el acoplador direccional inicial de tres DB para escanear linealmente la alimentación láser de una señal de rampa pico a pico de un voltio de 100 hercios. A continuación, la salida del fotodetector de equilibrio debe convertirse en sinusoidal. El siguiente paso es ajustar adecuadamente el controlador de polarización para optimizar el voltaje máximo del tope de la forma de onda sinusoidal.

Para configurar el láser para la salida de onda continua, configure el generador de forma de onda en modo CC y ajústelo para que la señal anterior fluctúe alrededor de cero. Al monitorear la señal con un analizador de espectro eléctrico, finalmente se puede determinar el rango espectral libre. Esto se puede lograr encontrando la separación de frecuencia entre el máximo en la frecuencia cero y el primer nulo.

Fije el soporte de fibra a la etapa de traslación motorizada. Después de agregar conectores FC A PC A un extremo de dos fibras ópticas, retire el recubrimiento tampón de los extremos expuestos con un pelador de fibras. Límpialos con acetona seguido de isopropanol.

A continuación, lea las facetas finales. Asegúrese de desechar de manera segura el exceso de fibra. El siguiente paso es la difusión.

Empalme estas fibras juntas al empalmar. Sujete los límites derecho e izquierdo del nuevo segmento de fibra a un soporte de fibra para que esté cerca de una salida de gas hidrógeno y se pueda ver a través de un objetivo de microscopio óptico. Cuando se libera gas hidrógeno, la presión del canal se estabiliza y el caudal alcanza los 110 mililitros por minuto.

Encienda el hidrógeno mientras monitorea la transmisión óptica mediante la visualización lineal de la señal del fotodetector en un osciloscopio. Tire de la fibra utilizando un software de uso de laboratorio personalizado. Debería notar que el ancho de la fibra disminuye gradualmente y que la intensidad transmitida debe comenzar a oscilar debido a la interferencia multimodo.

Una vez que la intensidad transmitida deje de variar, deje de tirar de la fibra. Esto marca el punto en el que el cono es lo suficientemente delgado como para soportar un solo modo de revestimiento. Suelte el soporte de fibra de la etapa de traducción y asegúrelo cerca de los PA y la etapa eléctrica que soportarán su microcavidad.

Durante esta parte del procedimiento, se debe usar un traje de sala limpia para evitar contaminar las muestras con partículas extrañas. Esto incluye cubrezapatos, una mascarilla, gafas protectoras, una redecilla para el cabello y un par de guantes de látex. Después de configurar su estación de trabajo, busque las microesferas sagradas monodispersas de 50 nanómetros de radio, que deberían haberse almacenado a cuatro grados centígrados cuando no estén en uso.

Una vez que se ha preparado una solución de 10 picomolares de microesferas en solución salina tamponada con fosfato ECCO o DPBS, cree una solución pura de DPBS en un tubo de centrífuga de un mililitro utilizando una micropipeta. A continuación, inyecte 900 microlitros de DPBS en dos tubos más. Tenga en cuenta que se deben utilizar puntas de pipeta separadas para diferentes mezclas.

Para preparar las soluciones diluidas de un pico molar y 100 femto molares de microesferas en DPBS, extraiga 100 microlitros de su solución original de 10 picos molares y dispense esto en uno de los tubos que contienen 900 microlitros de DPBS. Mezcle brevemente el contenido, luego retire 100 microlitros de la solución de un pico molar y repita el paso anterior para los dos restantes. Después, abra las tapas de la centrífuga.

Coloque las soluciones dentro de él, asegurándose de que las posiciones estén escalonadas para fines de equilibrio. Cierre las tapas e inicie un ciclo de centrifugado de 30 minutos Al finalizar, abra las tapas y retire con cuidado las soluciones. Asegure los tubos dentro de una cámara de desecación.

Desenroscar ligeramente sus tapones y evacuar la cámara para desgasificar las mezclas, sumergir parcialmente el desecado en el baño de un sonicate y bombardear las soluciones con ondas ultrasónicas durante 30 minutos. Después de esto, retire la cámara del baño. Retirar, quitar, quitar, volver a llenarlo de aire y recoger las soluciones.

Recuerde enroscar los tapones de los tubos de centrífuga. Los próximos pasos se centrarán en la construcción de un sistema de suministro de fluidos. Una vez que se haya construido un soporte, corte un segmento de túbulo microfluídico que sea un poco más largo que un pie.

Inserte una punta de jeringa en un extremo y conéctela al accesorio de bloqueo de lur de un conjunto de saqueo de barril. A continuación, atornille dos puntas de jeringa a ambos extremos de un feral. Inserte una de estas puntas de jeringa en el extremo expuesto del túbulo microfluídico y fíjela al soporte del soporte.

El sistema microfluídico directamente detrás de la muestra tiene que minimizar el derrame. Vuelva a enfocar el objetivo del microscopio vertical para obtener una imagen nítida del cono de fibra. Repita esto para el objetivo del microscopio horizontal.

A continuación, puede montar su muestra en el nanoposicionador y desplazarla hacia el centro del cono de fibra. En este caso, se utiliza una microesfera de sílice O. A continuación, escanee la longitud de onda del láser para obtener una inmersión de resonancia adecuada en el osciloscopio.

Una vez que haya evaluado el factor de calidad de la microcavidad, aleje con cuidado su cono de fibra de la estructura. Si el cono de fibra está lo suficientemente cerca de la microcavidad, las fuerzas de Vander Wall las atraerán juntas para que entren en contacto entre sí. Es probable que esto produzca un sobreacoplamiento, que puede corregir separando las estructuras Una vez más, cargue una pipeta pastel con agua y agregue gotas detrás de la microcavidad para que el medio dieléctrico circundante se convierta en este líquido.

Ahora está listo para hacer fluir soluciones a la muestra. Ahora que el sistema de interferometría de referencia está configurado, configure los ajustes del disparador del osciloscopio y ejecute un software casero para recopilar trazas. A continuación, puede adquirir curvas de resonancia para la solución tampón, que a lo sumo debería exhibir una división de frecuencia en el siguiente registro, curvas de resus para las soluciones de nanopartículas de menor a mayor concentración.

Aquí, debe esperar ver cambios de frecuencia promedio y divididos que corresponden a eventos de enlace. Los datos de traza se pueden procesar con la ayuda de scripts de MATLAB y este ejemplo en particular, el factor de calidad se puede recuperar comparando la estructura de resonancia en el subgráfico superior con la señal del interferómetro. En la subparcela inferior, el factor de calidad de esta tirada en particular es de alrededor de 200 millones para la inmersión en la solución tampón.

Además, se pueden generar espectrogramas previos a la calibración, espectrogramas posteriores a la calibración y formas de onda de ruido de fondo después de construir los informadores de referencia a través de este procedimiento. A estas alturas, ya debería tener una buena comprensión de cómo funciona esta variedad de asistencia para residentes y cómo acoplarlos a su propio sistema. Además, debe tener una buena comprensión de cómo lograr detecciones de autorreferencia a través de las cavidades del modo de error susurrante.