La mise en œuvre d'un interféromètre de référence pour Nanodetection

L’objectif global de cette procédure est de créer un interféromètre de référence qui utilise la détection en mode Whispering Gallery pour détecter des particules d’un diamètre de l’ordre de quelques dizaines de nanomètres pour un facteur de qualité ultra élevé. Le mode galerie chuchotante, la micro-cavité et les photons de résonance y circulent des centaines de milliers de fois. Cela entraînera un changement notable des propriétés optiques lorsqu’une particule atterrit sur la micro-cavité.

Si la rétrodiffusion est suffisamment forte et que la perte de cavité est suffisamment faible, des modes para-divisés apparaissent expérimentalement. Cela produira l’effet d’une division de fréquence et l’absorption des particules se produira. Le décalage de fréquence aura alors lieu.

Le principal avantage de cette technique d’interféromètre de référence par rapport au système existant, comme ceux qui suivent la fréquence de résonance de la cavité en regardant la tension de balayage, est qu’elle est capable de supprimer le bruit laser et donc d’augmenter le signal de toute l’amplitude. Cette méthode est particulièrement adaptée à l’étude ou à l’exploitation des propriétés d’une large gamme de zones motrices captives et à la détection de molécules uniques comme la grippe, un virus. Pour commencer l’assemblage, l’interféromètre de référence dirige une fibre optique monomode de 600 à 800 nanomètres vers l’entrée d’un coupleur directionnel à trois DB.

L’une des fibres de sortie de ce coupleur doit former une série de boucles de 16 pieds de long afin d’ajouter un retard optique. La fibre de sortie restante doit être fixée à un contrôleur de polarisation, qui sera ensuite utilisé pour régler la transmission optique. Après avoir connecté ces fibres aux ports d’entrée d’un second coupleur directionnel à trois DB, les signaux de sortie photomixés serviront alors d’entrées pour un photodétecteur symétrique.

Ce réseau de composants optiques peut être logé sur une unité d’étagères à trois étages, qui se trouve dans une boîte en polystyrène fermée Un bassin en acrylique à remplir avec 50 % de glace mélangée à 50 % d’eau liquide La glace pilée est préférée aux glaçons pour des raisons de stabilité. Cependant, les deux doivent être soigneusement placés dans le boîtier afin d’éviter d’endommager les fibres optiques. Il est alors possible de l’intégrer dans une configuration existante capable de sonder une micro-cavité en mode galerie chuchotante.

Tout d’abord, assurez-vous que la sortie du blazer de la sonde est reçue au niveau du coupleur directionnel initial à trois DB pour balayer linéairement l’alimentation laser d’un signal de rampe de crête à crête de 100 herz. La sortie du photodétecteur de balance doit alors devenir sinusoïdale. L’étape suivante consiste à régler de manière appropriée le contrôleur de polarisation afin d’optimiser la tension maximale de crête de la forme d’onde sinusoïdale.

Pour configurer le laser pour une sortie d’onde continue, réglez le générateur de formes d’onde sur le mode DC et réglez-le de manière à ce que le signal précédent fluctue autour de zéro. En surveillant le signal à l’aide d’un analyseur de spectre électrique, la plage spectrale libre peut enfin être déterminée. Cela peut être accompli en trouvant la séparation de fréquence entre le maximum à fréquence nulle et le premier zéro.

Fixez le support de fibre à la platine de translation motorisée. Après avoir ajouté des connecteurs PC FC A à une extrémité de deux fibres optiques, retirez le revêtement tampon des extrémités exposées à l’aide d’un dénudeur de fibres. Nettoyez-les avec de l’acétone suivie d’isopropanol.

Ensuite, laissez les facettes finales. Assurez-vous de jeter en toute sécurité l’excès de fibres. L’étape suivante est la diffusion.

Épissez ces fibres ensemble lors de l’épissage. Fixez les limites droite et gauche du nouveau segment de fibre à un support de fibre de sorte qu’il se trouve à proximité d’une sortie de gaz hydrogène et puisse être vu à travers un objectif de microscope optique. Lorsque de l’hydrogène gazeux est libéré, la pression du canal se stabilise et le débit devient de 110 millilitres par minute.

Allumez l’hydrogène tout en surveillant la transmission optique en visualisant linéairement le signal du photodétecteur sur un oscilloscope. Tirez la fibre à l’aide d’un logiciel d’utilisation de laboratoire personnalisé. Vous devriez remarquer que la largeur de la fibre diminue progressivement et que l’intensité transmise doit commencer à osciller en raison des interférences multimodes.

Une fois que l’intensité transmise cesse de varier, arrêtez de tirer sur la fibre. Cela marque le point où le cône est suffisamment mince pour supporter un seul mode de revêtement. Libérez le support de fibre de l’étage de translation et fixez-le à proximité des PA et de l’étage électrique qui soutiendront votre micro-cavité.

Au cours de cette partie de la procédure, une combinaison de salle blanche doit être portée pour éviter de contaminer les échantillons avec des particules étrangères. Cela comprend des couvre-chaussures, un masque facial, des lunettes de protection, un filet à cheveux et une paire de gants en latex. Après avoir configuré votre poste de travail, récupérez les microsphères mono dispersées de 50 nanomètres de rayon sacré, qui auraient dû être stockées à quatre degrés Celsius lorsqu’elles n’étaient pas utilisées.

Une fois qu’une solution de 10 microsphères picomolaires dans une solution saline tamponnée au phosphate ou DPBS ECCO a été préparée, créez une solution pure de DPBS dans un tube à centrifuger d’un millilitre à l’aide d’un micropipet. Ensuite, injectez 900 microlitres de DPBS dans deux autres tubes. Gardez à l’esprit que des pointes de pipette distinctes doivent être utilisées pour différents mélanges.

Pour préparer les solutions diluées d’une pico-molaire et de 100 femto-molaires de microsphères dans DPBS, extrayez 100 microlitres de votre solution originale de 10 pico-molaires et distribuez-les dans l’un des tubes contenant 900 microlitres de DPBS. Vortex brièvement, mélangez le contenu, puis retirez 100 microlitres de la solution pico molaire et répétez l’étape précédente pour les deux autres. Ensuite, ouvrez les couvercles de la centrifugeuse.

Placez-y les solutions en veillant à ce que les positions soient décalées pour des raisons d’équilibre. Fermez les couvercles et lancez un cycle d’essorage de 30 minutes Une fois terminé, ouvrez les couvercles et retirez soigneusement les solutions. Fixez les tubes dans une chambre de dessiccation.

Dévissez légèrement leurs bouchons et évacuez la chambre pour dégazer les mélanges, immerger partiellement le dessiccateur dans le bain d’un sonicate et bombarder les solutions d’ondes ultrasonores pendant 30 minutes. Ensuite, retirez la chambre du bain. Enlevez, enlevez, enlevez, remplissez-le d’air et récupérez les solutions.

N’oubliez pas de visser les bouchons sur les tubes à centrifuger. Les prochaines étapes se concentreront sur la construction d’un système de distribution de fluides. Une fois qu’un support a été construit, coupez un segment de tubule microfluidique d’une longueur légèrement supérieure à un pied.

Insérez l’embout d’une seringue à une extrémité et connectez-le au raccord de verrouillage du lur d’un ensemble de pillage de baril. Vissez ensuite deux embouts de seringue aux deux extrémités d’un sauvage. Insérez l’une de ces pointes de seringue à l’extrémité exposée du tubule microfluidique et fixez-la à l’étai.

Le système microfluidique situé directement derrière l’échantillon doit minimiser les déversements. Refocalisez l’objectif du microscope vertical afin d’obtenir une image nette de la conicité de la fibre. Répétez cette opération pour l’objectif du microscope horizontal.

Vous pouvez ensuite monter votre échantillon sur le positionneur nano et le déplacer vers le centre du cône de la fibre. Dans ce cas, la microsphère de silice O est utilisée. Ensuite, balayez la longueur d’onde du laser pour obtenir une résonance appropriée sur l’oscilloscope.

Une fois que vous avez évalué le facteur de qualité de la micro-cavité, éloignez soigneusement son cône de fibre de la structure. Si le cône de la fibre est suffisamment proche de la micro-cavité, les forces de Vander Wall les attireront l’une vers l’autre de sorte qu’elles entreront en contact l’une avec l’autre. Cela produira probablement un sur-couplage, que vous pouvez corriger en séparant les structures Une fois de plus, chargez une pipette pastel d’eau et ajoutez des gouttes derrière la micro cavité afin que son milieu diélectrique environnant devienne ce liquide.

Vous êtes maintenant prêt à transférer des solutions dans l’échantillon. Maintenant que le système d’interférométrie de référence est configuré, configurez les paramètres de déclenchement de l’oscilloscope et exécutez un logiciel maison pour collecter les traces. Vous pouvez ensuite acquérir des courbes de résonance pour la solution tampon, qui devrait tout au plus présenter une division de fréquence du prochain enregistrement, des courbes de résurgence pour les solutions de nanoparticules de la plus faible à la concentration la plus élevée.

Ici, vous devez vous attendre à voir des décalages de fréquence moyens et fractionnés qui correspondent à des événements de liaison. Les données de trace peuvent être traitées à l’aide de scripts MATLAB et, dans cet exemple particulier, le facteur de qualité peut être récupéré en comparant la structure de résonance dans le sous-graphique supérieur au signal de l’interféromètre. Dans le sous-graphique du bas, le facteur de qualité de cette exécution particulière est d’environ 200 millions pour l’immersion dans la solution tampon

De plus, des spectrogrammes avant l’étalonnage, des spectrogrammes après l’étalonnage et des formes d’onde de bruit de fond peuvent être générés après la construction des informateurs de référence grâce à cette procédure. À présent, vous devriez avoir une bonne compréhension du fonctionnement de cette variété d’aide aux résidents et comment les coupler dans votre propre système. En outre, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’effectuer des détections d’auto-référence à travers les cavités du mode d’erreur chuchotante.