Name: לכידה אופטית של חלקיקים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-01-15T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 39 s
Description: למד כיצד לבצע לכידה אופטית של ננו-חלקיקים בקוטר של כ-20 ננומטר באמצעות מערכת מלכודת לייזר עם חריר כפול. שיטה זו מאפשרת חקר תהליכים ביופיזיים כמו קיפול חלבונים ואינטראקציות מולקולריות ברמת המולקולה הבודדת.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

אנו מכירים Thorlabs לחסות פרסום זה ומימון ממדעי הטבע והנדסת מועצת המחקר (NSERC) של קנדה הגילוי גרנט. אנו מודים לרייס סיר ודאגלס Rennehan לסיוע ייצור בהתהוותו של מאמר זה וידאו.

העיקרון של טכניקת לכידת SIBA מודגם באיור 1. איור 2 הוא סכמטי של מערך הניסוי. 1. התקנה אופטית שמנה לסעיף זה של ההליך, מתייחס לערכת ההשמנה האופטית 9 ידניים או מדידת כוח מודול הידני האופטית 10 לפרטים על הגדרת הערכות. שים לב שphotodiode מפולת (APD) משמש במקום גלאי עמדה רבע. לברגים לא כלולים בערכת ההשמנה האופטית, להשתמש אלה בבורג הכובע וערכת חומרה (Thorlabs, HW-KIT2). הגנה על עין צריכה להיות משוחק בכל העת כאשר הליזר מופעל. ודא שהקרן כלולה בתוך אזור בטוח ואבזרים רעיוניים, כגון תכשיטים, יש להימנע. כמו כן, הגנת הפריקה אלקטרוסטטית מומלצת בעת טיפול בדיודות ליזר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת הערכה האופטית פינצטה (Thorlabs, OTKB / ז) והכח MEAsמודול urement (Thorlabs, OTKBFM) לפי המדריכים שלהם. Photodiode מפולת מבוססת סיליקון (APD) (Thorlabs, APD110A) משמש במקום המודול של כוח מדידה (Thorlabs, OTKBFM) גלאי עמדה רבע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר APD לאוסצילוסקופ (Tektronics, TDS1012) באמצעות כבל קואקסיאלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף צלחת חצי גל (Thorlabs, AHWP05M-980) בתוך expander הקורה. הצלחת חצי הגל הוא הדק בין שני צינורות עדשה (Thorlabs, SM1L03). </li></ol> 2. Nanofabrication <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותך שקופית מבחן מצופת זהב (EMF קורפ, Cr / Au) לארבעה חלקים זהים. כחלופה לשקופיות מסחריות הזמינות, יש לנו גם השתמשתי בסרט Au 100 ננומטר עבה עם שכבת 2 ננומטר טי הידבקות הופקדה על ידי תצהיר קרן אלקטרונית על גבי זכוכית מרובעת 1 אינץ בטמפרטורת מצע גבוהה של 200 מעלות צלזיוס במשך השעה שעות לפחות 1. זה מייצר סרט polycrystalline חלק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יצירת תמונת מפה סיבית של המבנה הכפול nanohole כקלט אלאלומת היונים הממוקדים המערכת (FIB) היא מפה סיבית. התמונה מורכבת משני עיגולים מוצקים, 160 ננומטר בקוטר עם מרכז למרחק של 190 ננומטר מרכז. תבנית זו יוצרת הפרדת טיפ של כ 15 ננומטר. בין החוגים, קו דק אופציונלי ניתן להציב כדי להסיר כל שאריות מתכת שבבין הקצוות. האיור 3 א מציג תמונת מפה סיבי דוגמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפברק את המבנה הכפול nanohole באמצעות מערכת הטחינה FIB (היטאצ&#39;י, FB-2100). המרת המפה הסיבית בשלב 2.2 לדפוס טחינת FIB (האזור הכהה במפה הסיבית מקבל מחורץ על ידי FIB). השתמש מתח מאיץ יונים של 40 KV, קרן הגבלת צמצם בקוטר 15 מיקרומטר בהגדלת 60 K פעמים. המיל 80 עובר לכל פעמים nanohole עם זמן מינון של 5 μsec בכל מעבר. 3b האיור מראה מבנה וכתוצאה טיפוסי. חזור על פי צורך. nanoholes המרובה צריך להיעשות באופן שיאפשר לטעויות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף סמני רישום, בין אם באמצעות FIB ו / או על ידי חוכדי לציין את המיקום המשוער של פעמים nanohole (הים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחלופין, לקחת תמונת SEM של חורים בצורה מדויקת כדי להעריך את איכות מבנה והפרדת קצה. </li></ol> 3. Microfluidic קאמרי תרשים זרימת תהליך לבודה הקאמרית microfluidic מוצג באיור 4. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצק 10 גרם polydimethylsiloxane (PDMS) בסיס (Dow Corning קנדה, מאגר אלסטומר Sylgard 184 סיליקון) ו1 גרם נוסף של סוכן ריפוי (Dow Corning קנדה, סוכן Sylgard 184 סיליקון אלסטומר אשפרה) לתוך כוס חד פעמית. מערבב לכמה דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפנות תערובת בתא ואקום עד שכל הבועות נעלמות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצק 1.5 גרם של PDMS לתוך צלחת פטרי קוטר סנטימטר 9. ספין המעייל PDMS בתחתית צלחת הפטר ב950 סל&quot;ד עבור 65 שניות. איור 4b מציג את התוצאה. העובי הוא לא קריטי, כל עוד הוא נמצא תחת 80 מיקרומטר; סרט הזהב נמצא במיקרוסקופ objectiv התחתוןהדואר של מרחק העבודה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח בעדינות 3-5 # 1.5 coverslips (הפישר סיינטיפיק, 12-541-B) אל PDMS כזה שהם אינם חופפים ולפנות למשך 30 דקות, כפי שמוצגים באיור 4 ג&#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם coverslips עבר ונערם זה על גבי זה בזמן הפינוי, בעדינות להזיז אותם זה לזה. זהירות יש לנקוט כדי לשמור PDMS תחת coverslips הדק והאחיד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם מניפולציה של coverslips נדרשה, לפנות צלחת פטרי שוב למשך 30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסרת צלחת פטרי מתא ואקום ומבשל על פלטה חמה למשך 20 דקות ב 85 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בסכין גילוח, לחתוך את אחד מהכיסוי מחליק בעדינות למשוך אותה השקופית באמצעות פינצטה מחט דקה. שכבה דקה של PDMS תישאר על coverslip כPDMS הוא יותר דבק לפליטת כיסוי הזכוכית מצלחת פטרי PMMA כמו באיור 4e. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גזור את חלון 3 x 3 מ&quot;מ בPDMS עם סכין גילוח כמו באיור 4f. חלון זה יהווה את החדר שבו nפתרון anoparticle יישמר. </li></ol> 4. לדוגמא הכנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפברק שקופית מיקרוסקופ עם ¾ &quot;חור בקוטר במרכז באמצעות אקרילי. זה יכול להיות מושלם עם חותך ליזר. חומרים אחרים ניתן להשתמש גם כן. מדגם הזהב ימוקם בתוך החור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלטת ההיקף של החור עם סרט דו צדדי. השתמש בסכין גילוח כדי לחתוך קלטת עודפת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שקופית מיקרוסקופ מקום על coverslip, PDMS עם פנים כלפי מעלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לדלל את תמיסת פוליסטירן nanosphere (Thermo Scientific, 3020A) בין 1% w / v עד 0.05% w / v באמצעות מי deionized. Micropipette ניתן להשתמש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף כמה טיפין של תמיסה בחלון PDMS. הוסף טיפה על מדגם הזהב שבו nanoholes נמצאים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקום מדגם זהב על גבי coverslips כאלה שnanoholes נמצא בתוך חלון PDMS. הפוך בועות בטוחות לא נמצאות בתוך תא. לחץ מדגם זהב נגד coverslip וטיפה שכל פתרון עודף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם משתמש בשמן טבילה אובייקטיבית (כמו במקרה כאן, אבל לא הכרחי), להוסיף טיפת שמן טבילה בצד הנגדי של coverslip, מתחת לחלון PDMS. שים לב למיקום של nanoholes. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף שקף מיקרוסקופ לתוך החזיק שקופיות, שמן פונה כלפי מטה, ולאחר מכן החזיק שקופיות נמוכות עד שמן טבילה במגע עם מטרת מיקרוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בערך ליישר שקופית שלב כזה שסימני חיווי הם מתחת ליעד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עקבו קווי חיווי שהובילו לnanoholes. שקופית כך שסימני חיווי ושטחים פתוחים אחרים שפינו ממרכז מסך מיקום. העברת אור קיצונית יכולה לגרום לAPD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל ליזר. כראי Dichroic אינו מושלם, מקום הקרוב למרכז המסך מקרן הליזר אמור להופיע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בתוכנת שליטת שלב piezo, לשכלל את היישור בכל השלושה הצירים. </li></ol> 5. רכישת נתונים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם ההלעמ &#39;מסימני החיווי, עמדה במקום קרוב למיקום nanohole ידוע. את nanoholes יהיה קטן מכדי להיפתר וצריך להופיע רק ככתמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העברת האור באמצעות המדגם שצוינה על ידי רמת האות על אוסצילוסקופ. בהמשך ליישר המדגם למקסם העברת אור. היזהר מסימני חיווי וסריטות גלויות ולא גלויות כמו העברת אור תהיה גבוהה בתחומים אלה. Nanoholes יציג קפיצות פתאומיות בהעברת אור ואילו סריטות מציגות שינויים הדרגתיים יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש waveplate, להתאים את קיטוב האור להעברת אור הגבוהה ביותר כמבנה כפול nanohole הוא מקוטב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי למזער את הרעש, לבנות מסנן RC עם קרש החיתוך, נגדים וקבלי KΩ 200 pF 100 ולחבר אותו לאחר APD באמצעות כבל קואקסיאלי. ערכים אלה יכולים להיות מותאמים לביצועים הטובים ביותר, בהתחשב ברוחב הפס של רכישת נתונים הנדרשים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר אוסצילוסקופ והנתונים acquisמודול ition (אומגה, USB-4711A) למסנן RC עם כבלים קואקסיאליים ומתאם T. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטעום המתח של APD באמצעות מודול רכישת נתונים לזמן הרצוי. פעמי רכישה הן בדרך כלל במאת שניות. במקרה זה, חבילת תוכנה מותאמת אישית שמשה לרכישת נתונים. המתח ידגם ב2,000 פעמים בשנייה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות Matlab, לסנן את הנתונים שנרכשו באמצעות מסנן Savitzky-Golay ולשרטט אותו כתלות בזמן בגרף. </li></ol>

<ol><li>Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J. E., Chu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+a+single-beam+gradient+force+optical+trap+for+dielectric+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles.</a> Opt. Lett. 11, 288-290 (1986).</li>
<li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+for+localized+cell+heating+induced+by+infrared+optical+tweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Evidence for localized cell heating induced by infrared optical tweezers.</a> Biophys. J. 68, 2137-2144 (1995).</li>
<li>Ashkin, A., Dziedzic, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+and+manipulation+of+viruses+and+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Optical trapping and manipulation of viruses and bacteria.</a> Science. 235, 1517-1520 (1987).</li>
<li>Juan, M. L., Gordon, R., Pang, Y., Eftekhari, F., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-induced+back-action+optical+trapping+of+dielectric+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Phys%22%5BJournal%5D)">Self-induced back-action optical trapping of dielectric nanoparticles.</a> Nature Phys. 5, 915-919 (2009).</li>
<li>Jin, E. X., Xu, X. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+optical+near+field+from+a+bowtie+aperture%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Enhanced optical near field from a bowtie aperture.</a> Appl. Phys. Lett. 88, 153110(2006).</li>
<li>Onuta, T. -D., Waegele, M., DuFort, C. C., Schaich, W. L., Dragnea, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+field+enhancement+at+cusps+between+adjacent+nanoapertures%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical field enhancement at cusps between adjacent nanoapertures.</a> Nano Lett. 7, 557-564 (2007).</li>
<li>Pang, Y., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+of+12+nm+dielectric+spheres+using+double-nanoholes+in+a+gold+film%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical trapping of 12 nm dielectric spheres using double-nanoholes in a gold film.</a> Nano Lett. 11, 3763-3767 (2011).</li>
<li>Pang, Y., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+of+a+single+protein%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical trapping of a single protein.</a> Nano Lett. 12, 402-406 (2012).</li>
<li>Optical trap kit - Manual[Internet]. , ThorLabs. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.thorlabs.com/thorcat/19900/OTKB_M-Manual.pdf">http://www.thorlabs.com/thorcat/19900/OTKB_M-Manual.pdf</a> (2011).</li>
<li>Optical trap kit - The force module [Internet]. , ThorLabs. Available from: 
		
	 <a target="_blank" href="http://www.thorlabs.com/thorcat/19500/OTKBFM-Manual.pdf">http://www.thorlabs.com/thorcat/19500/OTKBFM-Manual.pdf</a> (2011).</li>
<li>Righini, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-optical+trapping+of+rayleigh+particles+and+escherichia+coli+bacteria+with+resonant+optical+antennas%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Nano-optical trapping of rayleigh particles and escherichia coli bacteria with resonant optical antennas.</a> Nano Lett. 9, 3387-3391 (2009).</li>
<li>Arnold, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whispering+gallery+mode+carousel+-+a+photonic+mechanism+for+enhanced+nanoparticle+detection+in+biosensing%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Whispering gallery mode carousel - a photonic mechanism for enhanced nanoparticle detection in biosensing.</a> Opt. Express. 17, 6230-6238 (2009).</li>
<li>Lin, S., Schonbrun, E., Crozier, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+manipulation+with+planar+silicon+microring+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical manipulation with planar silicon microring resonators.</a> Nano Lett. 10, 2408-2411 (2010).</li>
<li>Yang, A. H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+manipulation+of+nanoparticles+and+biomolecules+in+sub-wavelength+slot+waveguides%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Optical manipulation of nanoparticles and biomolecules in sub-wavelength slot waveguides.</a> Nature. 457, 71-75 (2009).</li>
<li>Chen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+optical+trapping+and+arrangement+of+nano-objects+in+a+plasmonic+nanocavity%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Enhanced optical trapping and arrangement of nano-objects in a plasmonic nanocavity.</a> Nano Lett. 12, 125-132 (2012).</li>
<li>Lyer, S., Popov, S., Friberg, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+apexes+on+the+resonance+shift+in+double+hole+nanocavities%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Impact of apexes on the resonance shift in double hole nanocavities.</a> Opt. Express. 18, 193-203 (2010).</li>
<li>Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Yamane, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+and+manipulation+of+single+cells+using+infrared+laser+beams%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Optical trapping and manipulation of single cells using infrared laser beams.</a> Nature. 330, 769-771 (1987).</li>
<li>Liu, Y., Sonek, G. J., Berns, M. W., Tromberg, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+monitoring+of+optically+trapped+cells%3A+Assessing+the+effects+of+confinement+by+1%2C064%C3%A2%E2%82%AC%E2%80%B0nm+laser+tweezers+using+microfluorometry%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Physiological monitoring of optically trapped cells: Assessing the effects of confinement by 1,064â€‰nm laser tweezers using microfluorometry.</a> Biophys. J. 71, 2158-2167 (1996).</li>
<li>Wang, M. D., Yin, H., Landick, R., Gelles, J., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stretching+dna+with+optical+tweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Stretching dna with optical tweezers.</a> Biophys. J. 72, 1335-1346 (1997).</li>
<li>Operation manual-apd110x series-avalanche photodiodes [Internet]. , ThorLabs. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.thorlabs.com/thorcat/19500/APD110A-Manual.pdf">http://www.thorlabs.com/thorcat/19500/APD110A-Manual.pdf</a> (2011).</li>
<li>Yu, D., Blankert, B., Viré, J. C., Kauffmann, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biosensors+in+drug+discovery+and+drug+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Lett%22%5BJournal%5D)">Biosensors in drug discovery and drug analysis.</a> Anal. Lett. 38, 1687-1701 (2005).</li>
<li>Luppa, P. B., Sokoll, L. J., Chan, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immunosensors-principles+and+application+to+clinical+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Chim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Immunosensors-principles and application to clinical chemistry.</a> Clin. Chim. Acta. 314, 1-26 (2001).</li>
<li>Min, Q., Santos, M. J. L., Girotto, E. M., Brolo, A. G., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Localized+raman+enhanced+from+a+double-hole+nanostructure+in+a+metal+film%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Localized raman enhanced from a double-hole nanostructure in a metal film.</a> J. Phys. Chem. C. 112, 15098-15101 (2008).</li>
<li>Weber-Bargioni, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperspectral+nanoscale+imaging+on+dielectric+substrates+with+coaxial+optical+antenna+scan+probes%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Hyperspectral nanoscale imaging on dielectric substrates with coaxial optical antenna scan probes.</a> Nano Lett. 11, 1201-1207 (2011).</li>
</ol>

הייצור והגישה חופשיה למאמר זה הוא בחסות Thorlabs.

ההתקנה הנוכחית יש יכולות השמנה יעילות בשל מבנה nanohole. מלכודות nanohole זה חלקיקים דיאלקטריים ~ 10 ננומטר בקנה מידה בעוצמות אופטיות נמוכות. מלכודות אופטיות רומן אחרות כוללות אנטנות אופטיות דיפול 11, תהודה אופטית לחישה-גלריה במצב 12,13 וגלבו 14, אולם הם בדרך כלל פועלים במשטר perturbative, המוגבל על ידי קנה מידת הסדר הרביעי ההופכי של הכח האופטי הנדרש לעומת החלקיק גודל, בניגוד SIBA והמלכודת הכפולה nanohole. צורות צמצם אלטרנטיביות גם הוצגו ללכידה, כגון 15 nanopore plasmonic מלבני. תכונות חיוביות אחרות שמוצגות על ידי המלכודת הכפולה nanohole לכלול התנהגות חלקיקים סלקטיבית בגודל 7, מיקום השמנה יחידה (להגביל השמנה מרובה חלקיקים) וקלויות 16 דיה. כחלופה לשימוש בFIB, כפול nanoholes יכול להיות מפוברק באמצעות ליטוגרפיה colloidal6 y. לכידה של חומרים ביולוגיים של קיטוב גדול וגודל כללה 3 חיידקים, תאי חי 17,2,18, 3 נגיף פסיפס הטבק ומניפולציה ומתיחה של גדילי דנ&quot;א נקשרים בקצוות עם חלקיקים דיאלקטריים גדולים 19, אולם השמנה, ישירה של קטן דגימות ביולוגיות ללא קשירה נותרות מאתגרות. תצורת השמנה זה מסוגלת ללכוד חלקיקים דיאלקטריים קטנים בעוצמות אור נמוכות יותר מאשר פינצטה אור הקונבנציונלית וnanohole המעגלי, המאפשר לחלקיקים ביולוגיים קטנים שייערכו לתקופות זמן ארוכים ללא ניזק או קשירה. כמו כן, אירועי ההשמנה מפגינים יחס אות לרעש גבוה ומאפשר התקנה זו כדי לעבוד כחיישן רגיש ולזהות את החלקיקים הקטנים ביותר הביולוגיים, כגון וירוסים וחלבונים. למעשה, 20 כדורי פוליסטירן ננומטר שמקדמים שבירה של 1.59 אשר ניתן להשוות את החלקיקים הביולוגיים הקטנים ביותרכגון וירוסים. שיטה זו יכולה להיות טכניקה אמינה ובוגרת לקיבוע ומניפולציה של חלקיקים, כולל חלקיקים ביולוגיים. יישומים של טכניקה זו כוללים אינטגרציה לתוך סביבת microfluidic. במקום קאמרי microfluidic יחידה, ערוץ יהיה בשימוש דינמי לשלוט בסביבה, אידיאלי לחישה שבירה. כגון התקנה תהיה להגדיר בשבב microfluidic יחיד שמוביל להתקנה יציבה וחזקה יותר ומהר יותר ניתוח של מומסים. אפשרות נוספת היא פיתוח ערכת זיהוי פלואורסצנטי לאפיון של אחת וירוסי ניאון מתויג-, נקודות קוונטיות של מוליכים למחצה וחלבוני ניאון ירוקים. התקנה זו יש גם פוטנציאל לשינוי לbiosensor לוירוס או חלבון מסוים, וכך דגימות קטנות מאוד כדי להיות מנותחות. תרופות 21 גילוי וזיהוי מחלות וזיהומים 22 ירוויחו מגלאי חלבון אחת. ראמאן spectroscopy ניתן לשלב לגילוי אותות ראמאן של חלקיקים ואירועים מחייבים יחידים. המבנה הכפול nanohole מאפשר שיפורים חזקים מקומיים שדה בקצוות, מתאימים לראמאן ספקטרוסקופיה 23 קצה משופר. שיטה מאוד ספציפית ללא תווית של אפיון חומר גם תהיה אפשרית באמצעות ראמאן ספקטרוסקופיה 24.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם </td><td> יצרן </td><td> מספר סידורי </td><td> תגובות </td></tr><tr><td> שמן טבילה </td><td> מעבדות Cargille </td><td> 16484 </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> ערכת אלסטומר Sylgard 184 סיליקון </td><td> Dow Corning קנדה </td><td></td><td> כמות: 1 מכיל גם בסיס PDMS וסוכן ריפוי </td></tr><tr><td> שקופיות בדיקה מצופית זהב </td><td> EMF קורפ </td><td> Cr / Au </td><td> כמות: 1 שכבת הדבקת טי ניתן להשתמש גם </td></tr><tr><td> אין 1.5 Coverslips </td><td> הפישר סיינטיפיק </td><td> 12-541-B </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> מערכת קרן ממוקדת יון </td><td> היטאצ&#39;י </td><td> FB-2100 </td><td></td></tr><tr><td> נתוני מודול רכישה נייד </td><td> אומגת הנדסה </td><td> USB-4711A </td><td> שuantity: 1 </td></tr><tr><td> שלב ינארי </td><td> פרקר </td><td> 4034M </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> ראש בקר ודיודות ליזר </td><td> סאקר Lasertechnik קבוצה </td><td> TEC 120 </td><td> כמות: 1 ידנית מתכוונן Littrow ליזר מערכת </td></tr><tr><td> אוסצילוסקופ הדיגיטלי </td><td> Tektronics </td><td> TDS1012 </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> תקני גודל 20 ננומטר NanoSphere </td><td> Thermo Scientific </td><td> 3020A </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> 1 &quot;עדשת הר </td><td> Thorlabs </td><td> LMR1 </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> 0.3 &quot;העדשה Tube </td><td> Thorlabs </td><td> <a href="http://www.thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=SM1L03" target="_blank">SM1L03</a> </td><td> כמות: 2 </td></tr><tr><td> ND קליטה 4.0 סינון </td><td> Thorlabs </td><td> NE40A </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> האלומיניום Breadboard </td><td> Thorlabs </td><td> MB1824 </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> המפולת photodiode </td><td> Thorlabs </td><td> APD110A </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> מד כוח אופטי דיגיטלי </td><td> Thorlabs </td><td> PM100 </td><td> כמות: 1 אחרים, מיושנים יעשו </td></tr><tr><td> מודול חיל המדידה </td><td> Thorlabs </td><td> OTKBFM </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> Kinematic מירור הר </td><td> Thorlabs </td><td> KM200-E03 </td><td> כמות: 1 עם מראה איכותי בIR ליזר </td></tr><tr><td> דיודות ליזר Driver זרם קבוע </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255R </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> פלייט טבלת הרכבה אופטי LD1255 </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255P </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> פלייט achromatic רכוב חצי גל </td><td> Thorlabs </td><td> AHWP05M-980 </td><td> כמות: 1 690 - 1200 ננומטר </td></tr><tr><td> ערכת פינצטה אופטית </td><td> Thorlabs </td><td> OTKB / M </td><td> כמות: 1 מטרייה או קיסרי </td></tr><tr><td> הודעת מחזיק מאגר </td><td> Thorlabs </td><td> BA2 </td><td> כמות: 2 </td></tr><tr><td> ספק כוח </td><td> Thorlabs </td><td> PS-12DC-US </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> כבל חשמל </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255-CAB </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> זכות פלייט זווית </td><td> Thorlabs </td><td> AP90 </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> זכות קלאמפ הודעת זווית </td><td> Thorlabs </td><td> RA90 </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> הודעה אופטית נירוסטה </td><td> Thorlabs </td><td> TR3 </td><td> כמות: 1 </td></tr><tr><td> קלאמפ טבלה </td><td> Thorlabs </td><td> CL1 </td><td> כמות: 2 אחרים, מיושנים יעשו </td></tr><tr><td> חיישן תרמי </td><td> Thorlabs </td><td> PM210 </td><td> כמות: 1 למד כוח אופטי דיגיטלי </td></tr><tr><td> קבל 100 pF </td><td></td><td></td><td> כמות: 1 כל מותג, לא קריטי </td></tr><tr><td> 200 Resistor KOhm </td><td></td><td></td><td> כמות: 1 כל מותג, לא קריטי </td></tr><tr><td> גיליון אקריליק </td><td></td><td></td><td> כמות: 3 &quot;x 1&quot; כל מותג, לא קריטי </td></tr><tr><td> מבחר של כבלים קואקסיאליים, חוטים ומחברים </td><td></td><td></td><td> לפי צורך </td></tr><tr><td> ארובה </td><td></td><td></td><td> כמות: 1 כל מותג, לא קריטי </td></tr><tr><td> עדשה קעורה </td><td></td><td></td><td> כמות: 1 כל מותג, לא קריטי </td></tr><tr><td> חותך יהלומים </td><td></td><td></td><td> כמות: 1 כל מותג, לא קריטי </td></tr><tr><td> סרט דו צדדי </td><td></td><td></td><td> כל מותג, לא קריטי </td></tr><tr><td> סכין גילוח </td><td></td><td></td><td> כמות: 1 כל מותג, לא קריטי </td></tr><tr><td> מלקט </td><td></td><td></td><td> כמות: 1 כל מותג, הקנס הטה </td></tr></tbody></table>

לכידה אופטית של חלקיקים

Optical Trapping of Nanoparticles

אופטי שמן הוא טכניקה למשתקת ומניפולצית חפצים קטנים בצורה עדינה באמצעות אור, וזה כבר מיושם באופן נרחב בהשמנת ומניפולצית חלקיקים ביולוגיים קטנים. Ashkin ועמיתים לעבודה ראשונה הוכיחו פינצטה אופטית באמצעות קרן ממוקדת אחת 1. מלכודת הקרן האחת ניתן לתאר במדויק באמצעות גיבוש כוח שיפוע perturbative במקרה של חלקיקי משטר Rayleigh קטנים 1. במשטר perturbative, הכח האופטי דרוש ללכידת חלקיקים על מאזניים ככח הרביעי ההופכי של גודל החלקיקים. סמכויות אופטיות גבוהות יכולות לפגוע ולגרום לחלקיקים דיאלקטריים חימום. לדוגמה, ספירות לכודי לטקס של 109 ננומטר בקוטר נהרסו על ידי קרן mW 15 ב25 1 שניות, שבו יש השלכות חמורות על חומר ביולוגי 2,3. חזרה לפעולת לכידה יזומה (SIBA) אופטית הוצעה ללכוד 50 כדורי פוליסטירן ננומטר במשטר לא perturbative 4. במשטר לא perturbative, אפילו חלקיק קטן עם ניגוד permittivity מעט הרקע יכול להשפיע באופן משמעותי את השדה האלקטרומגנטי הסביבה ולגרום לכוח אופטי גדול. כחלקיק נכנס צמצם מואר, העברת אור עולה באופן דרמטי בגלל הטעינה דיאלקטרי. אם החלקיק מנסה להשאיר את הצמצם, שידור ירד גורם לשינוי במומנטום החוצה מהחור, ולפי החוק השלישי של ניוטון, תוצאות בכוח על החלקיקים פנימה לתוך החור, לוכד חלקיקים. העברת האור יכול להיות במעקב, ולכן, יכולה להיות מלכודת חיישן. טכניקת לכידת SIBA ניתן לשפר עוד יותר על ידי שימוש במבנה הכפול nanohole. המבנה הכפול nanohole הוכח לתת שיפור שדה מקומי חזק 5,6. בין שני קצוות החדים של פעמים nanohole, חלקיק קטן יכול לגרום לשינוי גדול באופטי transmission, וכך גורם לכוח אופטי גדול. כתוצאה מכך, חלקיקים קטנים יותר יכולים להיות לכודים, כגון 12 ננומטר תחומי סיליקט 7 ו 3.4 ננומטר חלבונים הידרודינמית רדיוס שור סרום אלבומין 8. בעבודה זו, בתצורה הניסיונית המשמשת ללכידת nanoparticle מתוארת. ראשית, אנחנו פירוט ההרכבה של התקנת ההשמנה המבוססת על ערכת פינצטה אופטית Thorlabs. בשלב הבא, אנחנו מסבירים את הליך nanofabrication של פעמים nanohole בסרט מתכת, הייצור של קאמרי microfluidic והכנת המדגם. לבסוף, אנו פרטי הליך רכישת נתונים ולספק תוצאות אופייניות להשמנת 20 nanospheres הקלקר ננומטר.

<html> עקבות רכישה טיפוסיות מוצגות באיור 5 א. אירוע השמנה הוא אופייני פתאומי, עם קצה חד, מראה מתג ברור בין שתי רמות ספק שידור. כמו חלקיקים כפופים לתנועה הבראונית, האירועים לוכדים יתרחשו באופן אקראי. במשך 20 חלקיקים ננומטר, שינויי הולכה מהשמנה היו בדרך כלל סביב 5-10% ולעתים השמנה, סביב 10-300 שניות. הזמן האופייני להשגת אירוע השמנה לכוח והריכוז שתואר לעיל הוא על סדר דקה. בשל הפרעה סטרית זה נדיר לראות לוכדי חלקיקים מרובים בו זמנית, אם כי פעם בחלקיק הוא שוחרר, אותה הוא מלווה בדרך כלל על ידי אירוע השמנה שלאחר מכן. תלויה באיכות של התוצאות, ייתכן שיש עלייה באות לרעש במדינה הלכודה. עליית הרעש הזה מגיעה מהתנועה הבראונית של החלקיקים הלכודים. בלא החלקיקים הלכודים, מקור רעש זה אינו קיים. <html> _content &quot;&gt; חפצים מסוימים עשויים להופיע בתוצאות שאינן מעידים על אירועי השמנה. תוצאות מראות שינויים נסחפים, איטיים בשידור על פני תקופה של דקות כפי שמוצג באיור 5b, אמורות להיות מושלכות. חפצים אחרים יכולים להיות גם כאלה נוכחיים כשינויים עקביים הילוכים, רעש מוגזם או לא שמן בכלל. לדוגמה, יכולים לגרום לבועות קפיצות עצמה רציפות אם טיפול לא נלקח על מנת להבטיח כי הקאמרי הוא ללא בועות. בועות אלה תגבנה בצורה שונה לאירועי ההשמנה במונחים של דינמי שינוי התנהגות ועוצמתם, ולכן הם לזיהוי בקלות. סימפטומים כאלה יכולים להיגרם על ידי מבנה עניים הכפול nanohole, מזהמים או תנודות מכאניות. סביבה שקטה, פעילות נמוכה, מומלצות מאוד למקום התקנה זו. כמו כן, מאפשרים לליזר ו שלב להתיישב כמה דקות לאחר היישור יכול לעזור גם כן. s/ftp_upload/4424/4424fig1.jpg &quot;/&gt; איור 1 שידור subwavelength צמצם אופטי:) ללא חלקיקים; ב) תמסורת מוגברת בשל חלקיק דיאלקטרי; ג) אם ניסיונות חלקיקים לעזוב, הירידה במומנטום אור (ΔT) תגרום לכוח (F) על החלקיק כאל. למשוך אותו בחזרה לחור; ד) האדום העוברת שינוי של עקומת ההולכה נגרמת על ידי החלקיקים, שיוביל לשינוי בΔT שידור. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig2.jpg" /> . איור 2) בסך הכל סכמטי של השמנת התקנה, הגדלה של העיגול האדום מוצג בב); ב) הרחבה מראה כפול nanohole, ואת nanospheres בתוך PDMS הקאמרי; ג) תמונת SEM של המבנה הכפול nanohole. ראשי תיבות בשימוש: LD = דיודת ליזר; ODF = צפיפות מסנן אופטית; HWP = צלחת חצי גל; BE = קורה הרחבה; MR = ראי; MO = אובייקטיבי מיקרוסקופ; OI MO = השמן immerמטרת מיקרוסקופ שיאון; ד&quot;ה = הכפול nanohole; APD = מפולת photodetector. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig3.jpg" /> איור 3) דמות מפה סיבית לדוגמה השתמשה בFIB הייצור;. ב) תמונת SEM של פעמים nanohole. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig4.jpg" /> איור 4. תרשים תהליך לבודה הקאמרית microfluidic. <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig5.jpg" /> איור 5. (א) רכישה אופיינית של השמנת אירועים עם 20 כדורי פוליסטירן ננומטר. (ב) רכישה עניה מראה נסחף חריף.

את פרטי גישת ההתקנה הבאות השמנה אופטית צריכת חשמל נמוכה של חלקיקי דיאלקטרי שימוש כפול nanohole בסרט מתכת.

לכידה אופטית היא טכניקה לקיבוע ומניפולציה של עצמים קטנים באופן עדין באמצעות אור, והיא יושמה באופן נרחב בלכידת...

המטרה הכללית של הליך זה היא ליצור מערך ללכידה אופטית באמצעות מפתח (aperture) לצורך לכידה של חלקיקים בגודל של כ-20 ננומטרים. לשם כך, גלאי מתווסף למערך קיים של לכידה אופטית בלייזר כדי לאפשר מדידה. לאחר מכן, תמיסת הננוחלקיקים למדידה מוזרקת לתוך תא מיקרופלואידי עם מלכודת ננו-חורים כפולה (double nano hole trap), והתא נטען אל תוך מערך הלכידה האופטית.כאשר חלקיק נכנס למפתח המואר, העברת האור עולה באופן דרמטי עקב טעינה דיאלקטרית. אם החלקיק מנסה לעזוב את המפתח, העברה מופחתת גורמת לשינוי במומנטום החוצה מהחור, ובהתאם לחוק השלישי של ניוטון, הדבר מביא לכוח המושך את החלקיק בחזרה אל תוך החור ובכך לוכד אותו. החלקיק גורם להסטה לכיוון האדום (red shifting) של עקומת ההעברה, שניתן לנטרה.לפיכך, המלכודת יכולה לשמש כחיישן. בסופו של דבר, ניתן לקבל תוצאות המראות אירועי לכידה של ננו-חלקיקים, כולל פריסה (unfolding) של חלבונים כלואים, כפי שניתן לראות משינויים בעוצמת הלייזר דרך החור הננומטרי הכפול. היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון לכידה אופטית באמצעות כוח גרדיאנט, הוא היכולת ללכוד ננו-חלקיקים קטנים יותר בעוצמות לייזר נמוכות יותר.שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בביוכימיה, כגון כיצד חלבונים בודדים מתקפלים ומתקשרים, וכיצד חלקיקי וירוס מדביקים תאים חיים? באופן כללי, חוקרים עלולים להתקשות ביישום שיטה זו בשל הקושי בשילוב של ננו-חורים כפולים (double nana hole) במערכת לכידה בלייזר קיימת. מערך הלכידה האופטית מבוסס על ערכת פינצטה אופטית של Thor Lab, המצוידת במודול למדידת כוח.דיודה פוטו-אבאלנשה (avalanche photo diode) משמשת להחלפת גלאי הרבעים במודול מדידת הכוח. בעת הגדרת מערכת הלכידה האופטית, יש להרכיב הגנה לעיניים בכל פעם שהלייזר פועל. ודאו שהקרן תישאר בתוך אזור בטוח על ידי עבודה בחדר סגור והגבלת הקרן בתוך מערך הלכידה ככל האפשר; יש להימנע מענידת תכשירי השתקפות.יש ללבוש כפפות לטקס. כדי להבטיח את ניקיון האופטיקה, יש להכין את ערכת הפינצטה האופטית ואת מודול מדידת הכוח. על פי הנחיות היצרן, ערכת הפינצטה האופטית המורכבת היא בעלת תכנון של מיקרוסקופ אור הפוך ומורכבת מהמרכיבים הבאים: לייזר מלכוד, עדשת יעד בטבילה בשמן של 100x, במה למיקום דגימה בעלת שלושה צירים ומצלמת CCD.שים לב כי מומלץ להשתמש בהגנה מפני פריקה אלקטרוסטטית בעת טיפול בדיודות לייזר. מודול מדידת הכוח מאפשר כיול של הפינצטה האופטית באמצעות זיהוי מיקום של המישור המוקדי האחורי של העדשה המקבצת. במקום מודולי מדידת הכוח, נעשה שימוש ב-APD (גלאי פוטו- avalanche) מבוסס סיליקון או ב-PD (פוטודיודה).בגלאי מיקום רבעוני (Quadrant position detector), הכנס גם נגד-קבל או מסנן RC המשתמש בנגד של 200 kilo oh ובקבל של 100 picofarad. רכיב זה משמש להפחתת רעשים בתדר גבוה ולהקלה על זיהוי אירועי לכידה באוסצילוסקופ. השתמש בכבל קואקסיאלי כדי לחבר את מסנן ה-RC לאחר ה-A PD. לאחר מכן, השתמש בכבלים קואקסיאליים ובמתאם T כדי לחבר את האוסצילוסקופ ואת מודול רכישת הנתונים למסנן ה-RC.המערכת מוכנה כעת להטענת הדגימה. מפתח הננו-חורים הכפול מורכב משני ננו-חורים שנכרתו אל תוך שכבת זהב באמצעות קרן יונים ממוקדת. עובי השכבה הוא 100 nanometers והיא נתמכת על ידי תשתית זכוכית.החורים הננומטריים חופפים כדי ליצור שני שפיצים חדים. ננו-חלקיקים יילכדו במרווח שבין שפיצים אלו על ידי אור לייזר, הפוגע בחור הננומטרי הכפול.יש לכרסם בסרט המתכת גם סימני רישום גדולים כדי לסייע בזיהוי מיקום החורים הננומטריים הכפולים במיקרוסקופ האופטי. יש למקם סימנים אלו במרחק של כ-100 microns מהחורים הננומטריים הכפולים. שפכו 10 grams של poly dimethyl suboxane או בסיס PDMS וגרם אחד של סוכן ריפוי לכוס חד-פעמית. ערבבו במשך מספר דקות.לאחר מכן, בצעו ריקום של התערובת בתא ואקום עד להסרה מלאה של כל הבועות. לאחר מכן, שפכו 1.5 grams של PDMS לתוך צלחת פטרי בעלת קוטר של תשעה סנטימטרים. בצעו ציפוי סבב (spin coat) של ה-PDMS על קרקעית צלחת הפטרי במהירות של 950 RPM למשך 65 שניות לאחר תחילת הסיבוב.העובי אינו קריטי כל עוד הוא נמוך מ-80 microns. הניחו בעדינות שלוש עד חמש זכוכית כיסוי מספר 1.5 על גבי ה-PDMS באופן שאינו חופף, ובצעו ריקום למשך 30 דקות.אם במהלך הפינוא כיסויי הזכוכית החליקו והערמו אחד מעל השני, הסיטו אותם בעדינות זה מזה. וודאו ששכבת ה-PDMS מתחת לכיסויי הזכוכית נשארת דקה ואחידה. לאחר מכן, פנו שוב את צלחת הפטרי למשך 30 דקות.הוציאו את צלחת הפטרי מתא הוואקום וחממו אותה על פלטה מחממת למשך 20 דקות בטמפרטורה של 85 °C כדי להמיס את ה-PDMS. לאחר שה-PDMS התמצק, השתמשו בלהב תער כדי לחתוך לאורך השוליים של אחת הזכוכיתים המכסות. לאחר מכן, בעזרת פינצטה בעלת קצה דק או להב, הרימו בעדינות את הזכוכית; שכבה דקה של PDMS תיצמד לזכוכית המכסה.הניחו את זכוכית הכיסוי עם ה-PDMS בתוך צלחת פטרי חדשה. לאחר מכן, בעזרת להב תער, גזרו חלון בגודל של שלושה מילימטרים על שלושה מילימטרים ב-PDMS. חלון זה יהווה את התא שבו יישמר תמיסת הננו-חלקיקים.השתמשו בחיתוך לייזר כדי לייצר מחזיק לשקף מיקרוסקופ מאקריליק עם חור בקוטר שלושה רבעי אינץ' במרכזו. הדביקו את היקף החור באמצעות סרט הדבקה דו-צדדי. השתמשו בלהב תער כדי להסיר שאריות סרט הדבקה מיותרות.הנח את זכוכית המיקרוסקופ המוכנה על אחת לוחות הכיסוי המצופים ב-PDMS, כך שה-PDMS יהיה כלוא בין הזכוכית לאקריליק. באמצעות מיקרופיפט, הוסף מספר טיפות של תמיסת ננו-ספירות פוליסטירן בריכוז 0.05% weight per volume לחלון ה-PDMS.הוסף טיפה על שכבת הזהב שבה נמצאים הננו-חורים. הנח את דגימת הזהב מעל לכיסויים (cover slips), כך שהננו-חורים יהיו בתוך חלון ה-PDMS. ודא שלא קיימות בועות בתא.לאחר מכן, לחץ את דגימת הזהב כנגד המכסה. נגב בעדינות כל עודף של תמיס, כיוון שנעשה שימוש בעדשת שקיעה בשמן. הוסף טיפה של שמן בצדו השני של זכוכית המכסה, מעל חלון ה-PDMS.שימו לב למיקום של חורי הננו. הכניסו את המיקרוסקופ. החליקו את השקופית אל תוך מחזיק השקופיות כאשר השמן פונה כלפי מטה, ולאחר מכן הורידו את מחזיק השקופיות עד ששמן השקיעה יבוא במגע עם המיקרוסקופ.המטרה היא לבצע כיוון גס של במי הצעמידה כך שסימני הרישום שחורטו בסרט הזהב יהיו מתחת לעדשה. באמצעות תוכנה לרכישת תמונות כגון Thor site, הנכללת כחלק מערכת הלכידה, מצא את סימני הרישום על סרט הזהב ועקוב אחר קווי ההכוונה עד לחורי הננו.מקם את השקופית כך שסימני ההכוונה ואזורים פתוחים אחרים יפנו ממרכז המסך. העברה מרובה של אור עלולה להזיק ל-A PD; הדלק את הלייזר. מכיוון שהמראה הדיכרואית אינה מושלמת, צריכה להופיע נקודה מקרן הלייזר בקרבת מרכז המסך.השתמש בתוכנת הבקר של במת הפיזו. בצע כיוונון עדיף נוסף של היישור בכל שלושת הצירים. כאשר היישור יהיה נכון, ייצפה מתח PD מקסימלי, המעיד על העברה מרבית דרך הננו-מפתח.כעת, לאחר שהמערכת הוגדרה והדגימה הוטענה, ניתן לאסוף נתוני לכידה אופטית. בעזרת סימני העזר, מקמו את הנקודה קרוב למיקום ידוע של ננו-חור. הננו-חורים הכפולים יהיו קטנים מדי מכדי שניתן יהיה להבחין בהם בבירור, והם יופיעו כנקודות קטנות על המסך.העברת האור דרך הדגימה מודגשת על ידי רמת האות באוסצילוסקופ. כוון את הדגימה באופן נוסף כדי למקסם את העברת האור. היזהר מסימני זיהוי ומשריטות גלויות ובלתי גלויות, שכן העברת האור תהיה גבוהה באזורים אלו; חורים ננומטריים יגרמו לקפיצות פתאומיות בעברת האור, בעוד ששריטות יגרמו לשינויים הדרגתיים יותר.בצעו שינויים הדרגתיים יותר באמצעות לוח הגלים. התאימו את קיטוב האור כדי להשיג את העברת האור הגבוהה ביותר, מכיוון שמבנה הננו-חורים הכפול הוא מקוטב. כדי לרכוש נתונים, דגמו את המתח של ה-APDs באמצעות מודול רכישת הנתונים למשך הזמן הרצוי.זמני הרכישה הם בדרך כלל מאות שניות. במקרה זה, נעשה שימוש בתוכנה מותאמת אישית לרכישת נתונים, והמתח נדגם 2000 פעמים לשנייה. באמצעות MATLAB, סננו את הנתונים שנרכשו באמצעות מסנן KY Gole והציגו אותם מול הזמן בגרף כדי להראות לכידה של ננו-חלקיקי פוליסטירן בגודל 20 nanometer; התמסורה דרך הננו-חור הכפול נמדדה כפונקציה של הזמן.לאחר מכן שורטט גרף של תמסורת אופטית ב-PD. לאורך זמן, אירוע הלכידה הוא פתאומי באופן אופייני עם קצה חד המראה מעבר ברור בין שתי רמות הספק של תמסורת כפי שמוצג בדוגמה זו; לעיתים קרובות חלה עלייה ברעש האות במצב הלכידה. עלייה זו ברעש נובעת מהתנועה בראונית של החלקיק הלכוד.שימו לב כי ללא החלקיק הלכוד, מקור רעש זה אינו קיים. ייתכן שיופיעו בתוצאות ארטיפקטים שאינם מעידים על אירועי לכידה. יש להשמיט תוצאות המראות סחף המתבטא בשינויים איטיים בתמסירה לאורך פרק זמן של דקות, כפי שמוצג כאן. לאחר ביצוע הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות, כגון Raman וספקטרוסקופיה פלואורסצנטית, כדי להשיב על שאלות נוספות בנוגע למהות הננו-חלקיק הלכוד לאחר פיתוחו.טכניקה זו סללה את הדרך עבור חוקרים ללמוד ננו-חלקיקים רלוונטיים ביולוגית ברמת המולקולה הבודדת. לדוגמה, כדי לזהות קישור חלבונים וללמוד זיהום נגיפי, שניהם ברמת המולקולה הבודדת. לאחר צפייה בסרטון זה, תהיה לכם הבנה טובה כיצד לשלב מלכודת אופטית כפולה של nho במערכת לייזר T של מיקרוסקופ הפוך לצורך לכידה של ננו-חלקיקים בודדים.

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

פינצטה Plasmonic ננו גבישים פוטוניים מוצגים לייצר שיפורים שימושיים בשליטה היעילות ואת האוריינטציה של אופטית השמנה מיקרו ו ננו חלקיקים.

ניצול של ננו גבישים פוטוניים Plasmonic ו מניפולציה מיקרו ו Nanoparticle משופרת

המערכת המתוארת במסמך זה מעסיקה מלכודת אופטית מסורתית, כמו גם קו השמנה אופטי הולוגרפית עצמאי, מסוגלת ליצור מניפולציה ומלכודות רבות. זה מאפשר יצירת הסדרים גיאומטריים מורכבים של חלקיקים שבירה בעת גם מאפשרים מדידות בו זמנית במהירות גבוהה, ברזולוציה גבוהה של הפעילות של אנזימים ביולוגיים.

בנייה של מיקרוסקופ ברזולוציה גבוה עם יכולות קונבנציונליות והשמנה אופטיות הולוגרפי

אנו משתמשים במעקב אופטי של חלקיקי plasmonic לחקור ולאפיין את התנועות בתדירות של אורגניזמים ימיים.

ניתוח התנועה של Nauplius &#39;<em&gt; סלינה הארטמיה</em&gt; &quot;על ידי מנגנון עקיבה האופטי של Plasmonic חלקיקים

יכולת ההרחבה והרזולוציה של טכניקות מניפולציה אופטיות קונבנציונליות מוגבלות על ידי עקיפה. אנו עוקפים את מגבלת העקיפה ומתארים שיטה להובלה אופטית של ננו-חלקיקים על פני שבב באמצעות משטח זהב בדוגמת נתיב של מהודים פלזמוניים בצורת C המרוחקים זה מזה.

ייצור ותפעול של מסוע ננו-אופטי

מוצג פרוטוקול לשיגור ולכידה יציבה של מיקרו-חלקיקים דיאלקטריים נבחרים באוויר.

טוען מלכודת אופטית של דיאלקטרי microparticles באוויר

תהליך ייצור השבבים כי משלבת פינצטה plasmonic מוצג כאן. השבב מאפשר הדמיה של חלקיק לכודים למדוד כוחות לכידה מירבית.

השמנת Plasmonic ושחרור של חלקיקים בסביבת ניטור

אנו מתארים הליך ללכוד שטיחות מיקרו-חלקיקים בתוך סריג אופטי nanoplasmonic.

השמנה של חלקיקי מיקרו סריג אופטי Nanoplasmonic

Nanorods זהב plasmonic יכול להיות לכוד בתוך נוזלים, מסובב בתדרים kHz באמצעות מלקחיים אופטיים מקוטב באופן מעגלי. היכרות עם כלים dynamics בראונית ניתוח של scatteringspectroscopy אור מוביל מערכת חזקה עבור מחקר ויישום בתחומים רבים של המדע.

הקמה ותפעול של מערכת מנוע מונחה אור רוטרי Nanorod זהב

הפרוטוקול הנוכחי מתאר גישה נוחה לשילוב לכידה אופטית וספקטרוסקופיית רמאן משופרת על פני השטח (SERS) כדי לתפעל ננו-חלקיקים פלסמוניים לזיהוי מולקולרי רגיש. ללא חומרים צוברים, לייזר הלכידה מרכיב ננו-חלקיקים פלסמוניים כדי לשפר את אותות ה-SERS של אנליזות מטרה עבור מדידות ספקטרוסקופיות באתרן .

השמנה אופטית של ננו-חלקיקים פלסמוניים עבור אפיונים של ספקטרוסקופיית ראמאן משופרת בפני השטח באתרו

מאמר זה מתאר את השיטה הניסויית להשגת לכידת חלקיקים מתכתיים גדולים באוויר באמצעות מלכודת פוטופורטית דינמית בצורת סירה. מערכת זו מאפשרת מניפולציה מבוקרת המתאימה למחקרי אינטראקציה פלזמונית.

לכידה אופטית של חלקיקים מתכתיים גדולים באוויר באמצעות מלכודת &#39;סירה&#39; עם דפנות צדדיות מצוירות ישירות

למד כיצד לבצע לכידה אופטית של ננו-חלקיקים בקוטר של כ-20 ננומטר באמצעות מערכת מלכודת לייזר עם חריר כפול. שיטה זו מאפשרת חקר תהליכים ביופיזיים כמו קיפול חלבונים ואינטראקציות מולקולריות ברמת המולקולה הבודדת.

לכידה אופטית של חלקיקים

גלה סרטונים נוספים