Name: טוען מלכודת אופטית של דיאלקטרי microparticles באוויר (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-05T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 57 s
Description: למד כיצד לבנות משגר פיזואלקטרי ללכידת מיקרו-חלקיקים דיאלקטריים באוויר. שיטה זו מאפשרת בחירת חלקיקים לפי תכונותיהם ומאפשרת מדידות חוזרות לחקר כימיית פני שטח.

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

כל העבודות בוצעו בתמיכת המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה. ציוד, מכשירים או חומרים מסחריים מסוימים מזוהים כדי לטפח את ההבנה של פרוטוקול זה. זיהוי כזה אינו מרמז על המלצה או אישור של המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה, ואינו מרמז על כך שהחומרים או הציוד שזוהו הם בהכרח הטובים ביותר הזמינים למטרה.

<ol><li>Ashkin, A. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.24.156">Acceleration and Trapping of Particles by Radiation Pressure.</a> Phys. Rev. Lett. 24 (4), 156-159 (1970).</li>
<li>Gieseler, J., Novotny, L., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphys/journal/v9/n12/full/nphys2798.html">Thermal nonlinearities in a nanomechanical oscillator.</a> Nat. Phys. 9 (12), 806-810 (2013).</li>
<li>Gieseler, J., Deutsch, B., Quidant, R., Novotny, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subkelvin+Parametric+Feedback+Cooling+of+a+Laser-Trapped+Nanoparticle%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Subkelvin Parametric Feedback Cooling of a Laser-Trapped Nanoparticle.</a> Phys. Rev. Lett. 109 (10), 103603(2012).</li>
<li>Chang, D. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cavity+opto-mechanics+using+an+optically+levitated+nanosphere%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci%22%5BJournal%5D)">Cavity opto-mechanics using an optically levitated nanosphere.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 107 (3), 1005-1010 (2010).</li>
<li>Arita, Y., Mazilu, M., Dholakia, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser-induced+rotation+and+cooling+of+a+trapped+microgyroscope+in+vacuum%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Laser-induced rotation and cooling of a trapped microgyroscope in vacuum.</a> Nat. Commun. 4, 2374(2013).</li>
<li>Ashkin, A., Dziedzic, J. <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 (4795), 1517-1520 (1987).</li>
<li>Svoboda, K., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+Applications+of+Optical+Forces%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Biophys.+Biomol.+Struct%22%5BJournal%5D)">Biological Applications of Optical Forces.</a> Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 23 (1), 247-285 (1994).</li>
<li>Mehta, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-Molecule+Biomechanics+with+Optical+Methods%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Single-Molecule Biomechanics with Optical Methods.</a> Science. 283 (5408), 1689-1695 (1999).</li>
<li>Arvanitaki, A., Geraci, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detecting+High-Frequency+Gravitational+Waves+with+Optically+Levitated+Sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Detecting High-Frequency Gravitational Waves with Optically Levitated Sensors.</a> Phys. Rev. Lett. 110 (7), 071105(2013).</li>
<li>Moore, D. C., Rider, A. D., Gratta, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Search+for+Millicharged+Particles+Using+Optically+Levitated+Microspheres%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Search for Millicharged Particles Using Optically Levitated Microspheres.</a> Phys. Rev. Lett. 113 (25), 251801(2014).</li>
<li>Li, T., Kheifets, S., Medellin, D., Raizen, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+the+instantaneous+velocity+of+a+Brownian+particle%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Measurement of the instantaneous velocity of a Brownian particle.</a> Science. 328 (5986), 1673-1675 (2010).</li>
<li>Park, H., LeBrun, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parametric+Force+Analysis+for+Measurement+of+Arbitrary+Optical+Forces+on+Particles+Trapped+in+Air+or+Vacuum%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Photonics%22%5BJournal%5D)">Parametric Force Analysis for Measurement of Arbitrary Optical Forces on Particles Trapped in Air or Vacuum.</a> ACS Photonics. 2 (10), 1451-1459 (2015).</li>
<li>Summers, M. D., Burnham, D. R., McGloin, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trapping+solid+aerosols+with+optical+tweezers%3A+A+comparison+between+gas+and+liquid+phase+optical+traps%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Trapping solid aerosols with optical tweezers: A comparison between gas and liquid phase optical traps.</a> Opt. Express. 16 (11), 7739-7747 (2008).</li>
<li>Anand, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerosol+droplet+optical+trap+loading+using+surface+acoustic+wave+nebulization%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Aerosol droplet optical trap loading using surface acoustic wave nebulization.</a> Opt. Express. 21 (25), 30148-30155 (2013).</li>
<li>Lee, W. M., Reece, P. J., Marchington, R. F., Metzger, N. K., Dholakia, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Construction+and+calibration+of+an+optical+trap+on+a+fluorescence+optical+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">Construction and calibration of an optical trap on a fluorescence optical microscope.</a> Nat. Protoc. 2 (12), 3226-3238 (2007).</li>
<li>Pesce, G., et al. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/josab/abstract.cfm?uri=josab-32-5-B84">Step-by-step guide to the realization of advanced optical tweezers.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 32 (5), B84(2015).</li>
<li>Thornton, S. T., Marion, J. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aThornton%2C+ST+%22Classical+Dynamics+of+Particles+and+Systems%22">Classical Dynamics of Particles and Systems</a>. , Brooks/Cole. (2003).</li>
<li>Ashkin, A. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1655064">Stability of optical levitation by radiation pressure.</a> Appl. Phys. Lett. 24 (12), 586-588 (1974).</li>
<li>Chandrasekhar, S. <a target="_blank" href="http://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.15.1">Stochastic Problems in Physics and Astronomy.</a> Rev. Mod. Phys. 15 (1), 1-89 (1943).</li>
<li>Li, T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLi%2C+T+%22Fundamental+Tests+of+Physics+with+Optically+Trapped+Microspheres%22">Fundamental Tests of Physics with Optically Trapped Microspheres</a>. , New York. 9-21 (2013).</li>
<li>Chai, Z., Liu, Y., Lu, X., He, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reducing+Adhesion+Force+by+Means+of+Atomic+Layer+Deposition+of+ZnO+Films+with+Nanoscale+Surface+Roughness%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Reducing Adhesion Force by Means of Atomic Layer Deposition of ZnO Films with Nanoscale Surface Roughness.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (5), 3325-3330 (2014).</li>
<li>Park, H., LeBrun, T. W. <a target="_blank" href="http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=2501139">Measurement and accumulation of electric charge on a single dielectric particle trapped in air.</a> SPIE OPTO. 9764, (2016).</li>
</ol>

המחברים מצהירים שאין אינטרסים פיננסיים מתחרים.

משגר פיזואלקטריים נועד כדי למטב את הביצועים הדינמיים של PZT שנבחר. בחירה נכונה של חומרי PZT וניהול של תנודות קוליות הן השלבים העיקריים להניב בניסוי מוצלח. יש PZTs מאפיינים שונים בהתאם לסוג של מתמר (בתפזורת או מוערם) וחומרי רכיב (קשים או רכים). PZT סוג בתפזורת עשוי מחומר פיזואלקטריים קשה נבחר מהסיבות הבאות. ראשית, חומרים פיזואלקטריים קשים הפסדים דיאלקטרי נמוכים גורם איכות מכאנית גבוהה בחומרים רכים. שנית, PZT הסוג בתפזורת מייצג עומס חשמלי נמוך, והוא קל יותר לנהוג בתדרים גבוהים יותר ...

Ashkin דיווח על האצה הלכידה של microparticles ידי לחץ קרינה בשנת 1970. 1 הישג הרומן שלו לקדם את הפיתוח של טכניקות השמנה אופטיות ככלי עיקרי ללימודי פיסיקה בסיסיים וביופיסיקה. 2, 3, 4, 5 עד כה, היישום של השמנה אופטית, והוא מתמקד בעיקר סביבות נוזליות, ו נעשה שימוש כדי ללמוד מגוון רחב מאוד של מערכות, מהתנהגות קולואידים אל התכונות המכאניות של ביומולקולות יחידה. 6, 7, 8 יישום של השמנה אופטית כדי סביבות דמויות גז, לעומת זאת, דורש פתרון כמה בעיות טכניות חדשות. לאחרונה, השמנה אופטית באוויר / ואקום בשנים אחרונות חלה עלייה ב מחקר בסיסי. מאז לוי אופטיtation פוטנציאל מספק בידוד כמעט-מלא של מערכה מהסביבה, החלקיק לרחף אופטי הופך מעבדה אידיאלית לחקר ארצות קרקע הקוואנטים חפצים קטן, 4 גלי כבידה בתדירות גבוהה מדידה, 9 וחיפוש תשלום חלקי. 10 יתר על כן, הצמיגות הנמוכה של אוויר / ואקום מאפשרת להשתמש אינרציה כדי למדוד את המהירות הרגעית של חלקיק בראוני 11 וכדי ליצור תנועה בליסטית על פני טווח רחב של תנועה מעבר למשטר ליניארי באביב דמוי. 12 לכן, מידע טכני מפורט ופרקטיקות מלכודות אופטיות סביבות דמויות גז הפכו יותר חשובים לקהילת המחקר הרחבה. ניסיוני בטכניקות חדשות נדרשות לטעון ננו / microparticles לתוך מלכודות אופטיות סביבות דמויות גז. מתמר פיזואלקטריים (PZT), מכשיר הממיר אלקטרונic אנרגיה לאנרגיה mechano-אקוסטי, נעשה שימוש כדי לספק חלקיקים קטנים לתוך מלכודות אופטי באוויר / ואקום 5, 12 מאז ההפגנה הראשונה של ריחוף אופטי. 1 מאז, טכניקות טעינת מספר הוצעו על מנת לטעון חלקיקים קטנים באמצעות אירוסולים נדיפים שנוצרו על ידי nebulizer מסחרי 13 או מחולל גל אקוסטי. 14 לאווירוסולים צפו עם תכלילים מוצקים (חלקיקים) לעבור באופן אקראי ליד מיקוד לכודים במקרה. לאחר אירוסול לכוד, הממס מתאדה החוצה החלקיק נשאר במלכודת האופטית. עם זאת, שיטות אלה אינן מתאימים היטב לזהות חלקיקים הרצוי מתוך מדגם, לטעון חלקיק נבחר כדי לעקוב אחר השינויים שלה אם שוחררו מן המלכודת. פרוטוקול זה מיועד לספק פרטים למתרגלים חדשים על טעינת מלכודת אופטית סלקטיבי באוויר, כולל הניסויהתקנה אל, ייצור של בעל PZT מתחם מדגם, טעינת מלכודת, ורכישת נתונים הקשורים לניתוח תנועת חלקיקים בשני התחומים התדירים ההרכבה וזמן. פרוטוקולים על השמנה בתקשורת נוזלית גם פורסמו. 15, 16 ההתקנה ניסיון הכוללת מפותחת על מיקרוסקופ אופטי מסחרי הפוך. איור 1 מציג תרשים סכמטי של ההתקנה נהגה להציג את הצעדים של טעינת המלכודת אופטית סלקטיבי: לשחרר את microparticles נח, הרמת החלקיק נבחר עם הקרן הממוקדת, מדידת התנועה שלה, ומעמיד אותו על המצע שוב. ראשית, בשלבי translational (רוחבי ואנכי) משמשים להביא microparticle שנבחר על מצע מוקד ליזר השמנה (ננומטר אורך הגל 1064) התמקד על ידי עדשה אובייקטיבית (קרובת אינפרא אדום תקנה מטרה למרחקים ארוכה-עבודה: NA 0.4, הגדלה 20X, עובד דistance 20 מ&quot;מ) דרך מצע שקוף. לאחר מכן, משגר חשמלי (PZT טעון מראש טבעת מהסוג מכאני) מייצר ויברציות קולי לשבור את ההידבקות בין microparticles ואת מצע. לפיכך, כל חלקיק משוחררים ניתן להרים ידי מלכודת לייזר שיפוע חד קרן ממוקדת על החלקיק שנבחרו. לאחר החלקיק הוא לכוד, זה מתורגם במרכז המתחם מדגם המכיל שני לוחות מוליכים מקבילים עבור עירור אלקטרוסטטי. לבסוף, רכישת נתונים (DAQ) מערכת זמנית מתעדת את תנועת החלקיקים, שנתפסה על ידי גלאי אור תאים ברבע (QPD), ואת השדה החשמלי מיושם. לאחר סיום המדידה, החלקיק מושם מבוקר על גבי המצע כך שהוא יכול להיות לכוד שוב באופן הפיך. תהליך הכולל זה ניתן לחזור מאות פעמים ללא איבוד חלקיקים כדי למדוד שינויים כגון חשמול קשר המתרחשים על פני מחזורי שמנה מספר. עיין f לאחרונה המאמר שלנואו פרטים. 12

<table><tbody><tr><td>ScotchBlue Painter's Tape מקורי</td><td>3M</td><td>3M2090</td><td></td></tr><tr><td>סקוטש 810 סרט קסם</td><td>3M</td><td>3M810</td><td></td></tr><tr><td>פונקציה/מחולל צורות גל שרירותיות</td><td>Agilent</td><td>HP33250A</td><td></td></tr><tr><td>ספק כוח/מתח דיגיטלי</td><td>Agilent</td><td>E3634A</td><td></td></tr><tr><td>מתמר פיזואלקטרי מסוג טבעת</td> פריט <td>חברת Piezo האמריקאית91</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מודולטור אלקטרו-אופטי</td><td>Con-Optics</td><td>350&minus; מגבר 80-LA</td><td></td></tr><tr><td>עבור מודולטור אלקטרו-אופטי</td><td>Con-Optics</td><td>302RM</td><td></td></tr><tr><td>Mitutoyo NIR אינסוף אובייקט מתוקן</td><td>אופטיקה אדמונד</td><td>46-404</td><td>מיוצר על ידי Mitutoyo ומופץ על ידי אופטיקה אדמונד</td></tr><tr><td>בקבוק LOCTITE סופר דבק ארוך צוואר בקבוק</td><td>Loctite</td><td>230992</td><td></td></tr><tr><td>מדפסת תלת מימד</td><td>MakerBot</td><td>משכפל 2</td><td></td></tr><tr><td>פולילקטי נימה חומצה (PLA)</td><td>MakerBot</td><td>True Red PLA מערכת רכישת נתונים סליל</td><td></td>קטן</tr><tr><td></td><td>National Instruments</td><td>780114-01</td><td></td></tr><tr><td>גלאי פוטו תא מרובע</td><td>ניופורט</td><td>2031</td><td></td></tr><tr><td>שלב תרגום</td><td>ניופורט</td><td>562-XYZ</td><td></td></tr><tr><td>מיקרוסקופ אופטי הפוך</td><td>Nikon Instruments</td><td>EclipsTE2000</td><td></td></tr><tr><td>מסנן פלואורסצנטי (ירוק)</td><td>Nikon Instruments</td><td>G-2B</td><td></td></tr><tr><td>Flea3/CCD מצלמה</td><td>פוינט אפור</td><td>FL3-U3-13S2M-CS</td><td>לכידת לייזר</td></tr><tr><td>דיודה שאובה ניאודימיום איטריום ונדאט (Nd:YVO4)</td><td>ספקטרה פיזיקה</td><td>J20I-8S-12K/ BL-106C</td><td></td></tr><tr><td>תחמוצת בדיל אינדיום (ITO) כיסויים מצופים</td><td>SPI supplies</td><td>06463B-AB</td><td>מיקרו-חלקיקי פוליסטירן</td></tr><tr><td>צבע כסף ייבוש מהיר</td><td>Tedpella</td><td>16040-30</td><td></td></tr><tr><td>תקני גודל Dri-Cal Thermo</td><td>Scientific</td><td>DC-20</td><td></td></tr><tr><td>סיבים</td><td>אופטיים Thorlabs</td><td>P1&minus; 1064PM-FC-5</td><td>צלחת תחתונה</td></tr><tr><td>צלחת אלומיניום&nbsp;</td><td>מגבר מתח גבוה Thorlabs</td><td>CP4S</td><td></td></tr><tr><td></td><td>TREK</td><td>PZD700A M/S</td><td></td></tr></tbody></table>

טוען מלכודת אופטית של דיאלקטרי microparticles באוויר

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

אנו מדגימים שיטה ללכידת מיקרו-חלקיק דיאלקטרי נבחר באוויר באמצעות לחץ קרינה ממלכודת אופטית של שיפוע קרן אחת. מיקרו-חלקיקים דיאלקטריים מפוזרים באופן אקראי המודבקים למצע זכוכית מנותקים לרגע באמצעות רעידות אולטרסאונד הנוצרות על ידי מתמר פיזואלקטרי (PZT). לאחר מכן, הקרן האופטית הממוקדת בחלקיק נבחר מרימה אותו למלכודת האופטית בעוד המיקרו-חלקיקים הנרגשים ברטט נופלים בחזרה למצע. חלקיק עשוי להילכד במוקד הנומינלי של קרן הלכידה או במיקום מעל המוקד (המכונה כאן מיקום הריחוף) שבו כוח הכבידה מספק את הכוח המשקם. לאחר המדידה ניתן למקם את החלקיק הכלוא במיקום הרצוי על המצע בצורה מבוקרת. 
בפרוטוקול זה, מתואר נוהל ניסיוני להעמסת מלכודת אופטית סלקטיבית באוויר. ראשית, מערך הניסוי מוצג בקצרה. שנית, התכנון והייצור של מחזיק PZT ומארז לדוגמה מומחשים בפירוט. לאחר מכן מודגמת טעינת המלכודת האופטית של מיקרו-חלקיק נבחר עם הוראות שלב אחר שלב כולל הכנת דגימה, שיגור למלכודת ושימוש בכוח אלקטרוסטטי כדי לעורר את תנועת החלקיקים במלכודת ולמדוד מטען. לבסוף, אנו מציגים מסלולי חלקיקים מתועדים של תנועות בראוניות ובליסטיות של מיקרו-חלקיק כלוא באוויר. מסלולים אלה יכולים לשמש למדידת קשיחות או לאימות יישור אופטי באמצעות ניתוח תחום הזמן ותחום התדרים. העמסת מלכודת סלקטיבית מאפשרת לפינצטה אופטית לעקוב אחר חלקיק והשינויים שלו על פני עומסי מלכודות חוזרים ונשנים באופן הפיך, ובכך מאפשרת מחקרים של אינטראקציה בין חלקיקים למשטח.

משגר PZT נועד באמצעות חבילת תוכנות CAD. כאן, אנו משתמשים מבנה כריך פשוט עבור הטעינה המוקדמת (א PZT הדק עם שתי צלחות), כפי שמוצג באיור 2 בעל PZT ואת מתחם המדגם יכול להיות מפוברק ממגוון חומרים ושיטות. להדגמה מהירה, אנו בוחרים הדפסת 3D עם תרמופלסטיים כפי שמודגם איור 2. בהתבסס על הרכיבים המפוברקים, טעינת מלכודת אופטית מוצגת באיור 3. לטעינה סלקטיבית, הליזר השמן משתקף חסום במהלך הניסוי על ידי מסנן מותקן ...

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

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...

מטרת פרוטוקול וידאו זה היא להדגים כיצד משגר פיזואלקטרי בנוי ומשמש להתגברות על הידבקות חלקיקים ולהקל על שחרור חלקיקים מהמצע כדי להשיג ריחוף מיקרו-חלקיקים באוויר. היתרון בשיגור ממשטח הוא שניתן לבחור את החלקיק על סמך גודל, צורה, תכונות אופטיות או כיוון. זה האחרון יכול להיות שימושי ללכידת חלקיקים אסימטריים.לכידה ונחיתה חוזרת של חלקיק יכולה לספק כלי חדש לחקר שאלות בכימיה של פני השטח, כגון העברת מטען במהלך האינטראקציה החוזרת של החלקיק. החזרת החלקיק לפני השטח מאפשרת גם מדידות עוקבות של אותו חלקיק בשיטות אחרות, כגון מיקרוסקופ אלקטרונים סורק, ומאפשרת גם מחזורים חוזרים ונשנים של לכידה ונחיתה. ראשית, הדפס תלת מימד מסגרת מלבנית במחזיק למתמר פיזואלקטרי.התאם את הצדדים הצרים של המסגרת בזכוכית מצופה תחמוצת פח אינדיום, ואת הצדדים הרחבים והחלק העליון עם זכוכית קונבנציונלית לבניית מארז הדגימה השקוף. לאחר מכן, שפכו חלק קטן של חלקיקי מיקרו דיאלקטריים בקוטר 20 מיקרומטר על מגלשת זכוכית. החזר מיד את המיכל למייבש.בעזרת צינור נימי זכוכית, הרם חלק מחלקיקי המיקרו מהשקופית. פזרו את החלקיקים על החלקת כיסוי על ידי הקשה עדינה על צינור הנימים. השתמש במיקרוסקופ כדי לאמת את הכמות וההתפלגות של חלקיקי מיקרו מפוזרים על המצע.לאחר מכן, התחל בהרכבת משגר פייזו על ידי מריחת סרט בידוד על לוח אלומיניום. מרכז מתמר פיזואלקטרי מסוג טבעת על הצלחת, וודא שהוא מופרד מהצלחת על ידי סרט הבידוד. הנח את החלקת הכיסוי המפוזרת של חלקיקי המיקרו על המתמר, והצמד טבעת נחושת לתוך המחזיק המודפס בתלת מימד.אבטח את המתמר במקומו על הצלחת עם המחזיק המודפס בתלת מימד ושני ברגי M6. הדביקו קלות את מארז הדגימה על המחזיק בעזרת דבק מיידי. הרכיב את מכלול המשגר שהושלם על שלב תרגום XYZ של מיקרוסקופ אופטי הפוך.חבר את מוליכי המתמר הפיזואלקטרי לכרךtagampחיים יותר, ואת המגבר למחולל הפונקציות, וודא שכל החיבורים מאובטחים ומוארקים כהלכה. חבר את יציאת ניטור המגבר לאוסילוסקופ כדי לנטר את אות המתח המניע את המתמר. הגדר את מחולל הפונקציות כך שישלח גל מרובע רציף של אפס עד וולט אחד למגבר.הגדר את רווח המגבר ל-200 וולט לוולט. הגדר את המיקרוסקופ כדי לצלם את החלקיקים המיקרו בזמן אמת. לאחר מכן סרוק ידנית את תדר האפנון של אות ההנעה מ-0 עד 150 קילו-הרץ תוך ניטור תנועת המיקרו-חלקיקים.המכלול הפיזואלקטרי נועד להחיל עומס מקדים מכני על המתמר, כדי להגביר את משרעת התהודה ולהפחית את הכשל. תדרים יכולים לעזור לקבוע את תדר התהודה של המתמר על ידי ניטור החלקיק על פני השטח. התדר שבו תנועת המיקרו-חלקיקים מקסימלית ללא חלקיקים דבוקים הוא תדר התהודה של המשגר.חזור על הסריקה לפי הצורך במתחים נמוכים יותר כדי לקבוע במדויק את תדר התהודה. הגדר את צורת הגל ליצירת אות מתח בתדר התהודה עם משרעת של 600 וולט. הגדר את מחולל הפונקציות עבור גל מרובע עם 10 עד 20 מחזורים במצב פרץ.בדוק שהחלקיקים משתחררים לאחר כל פעימה. אם החלקיקים לא משתחררים, הגדילו את המשרעת או את מספר המחזורים. הסר את המסנן מרופד הלייזר מהמיקרוסקופ, כדי לאתר את מוקד קרן הלכידה על ה-CCD.מטב את המיקוד על ידי התאמת המיקום האנכי של בלוק המיקוד הממונע. החלף את המסנן ותרגם את הדגימה כך שחלקיק שנבחר יהיה במיקום מיקוד לייזר הלכידה. התמקדו בחלקיק כדי לדמות את מרכז החלקיקים.הפעל את המשגר הפיזואלקטרי עם מספר פולסי מתח כדי לשגר את החלקיק, תוך התאמת אספקת החשמל של מאפנן האובייקט האלקטרו לפי הצורך. כאשר החלקיק מטשטש מעט ומתחיל בתנועה בראונית, התרחשה לכידה. המיקוד של קרן לכידה הוא קריטי להעמסת מלכודת מוצלחת.הצבת מיקוד הסיכה כמה מיקרון מתחת למישור הדגימה עוזרת להגביר את יעילות ההלכדה. אם החלקיק זז רק מעט ונשאר ממוקד על המצע, הגדל את כוח הלכידה. אם החלקיק עף למיקום חדש על פני השטח, הפחת את העוצמה.לאחר שהחלקיק נטען בהצלחה, הזז את עדשת האובייקט כלפי מעלה כדי לתרגם את החלקיק המרחף כמילימטר אחד מעל החלקת כיסוי הזכוכית כדי למנוע אינטראקציות על פני השטח. לאחר מכן הפחיתו את הכוח האופטי כדי להזיז את החלקיק המרחף למצב הלכידה הנומינלי היציב יותר. הזז את המשגר כך שמחזיק המתמר יהיה מרוכז על הציר האופטי.הזז את עדשת האובייקט כדי לתרגם אנכית את החלקיק גבוה יותר לתוך מארז הדגימה. כדי להתחיל במדידות, כוונן את המעבה ועדשת המיקוד עד שעלילות צפיפות ספקטרום ההספק של ערוצי X ו-Y יותאמו היטב. לאחר מכן חבר מקור מתח גבוה למארז המדגם.כדי למדוד את תכונות המלכודת ומטען החלקיקים, הפעל שדה אלקטרוסטטי כדי ליצור תנועה בליסטית של החלקיק. רשום את אות עירור הצעד במסלול החלקיקים המושרה. ממוצע הנתונים עבור תקופות מרובות לפי הצורך כדי להפחית את ההשפעות של תנועה בראונית.לאחר ביצוע המדידה, הזז את עדשת האובייקט כלפי מטה כדי למקם את החלקיק על מרכז החלקת כיסוי הזכוכית, כדי לשמור אותו נפרד משאר החלקיקים. מכלול המשגר הפיזואלקטרי מורכב ממארז שקוף להגנה על החלקיק המרחף מפני זרמי אוויר, ומתמר פיזואלקטרי המרטיט את המצע כדי לשחרר את החלקיק. תחתית המארז פתוחה כך שניתן להניח את המצע ישירות על המתמר.חלקיקי המיקרו יכולים להילכד במצב הריחוף מעל המיקוד או במצב לכידה ליד המיקוד שבו כוחות אופטיים מייצבים את החלקיק לכל הכיוונים. במצב ריחוף, כוח הכבידה מנטרל את לחץ הקרינה כלפי מעלה כך שכוחות אופטיים מייצבים את החלקיק רק לרוחב. עבור תזוזות קטנות, כגון תנועה בראונית, ניתן להתייחס לכוח האופטי כאל קפיץ ליניארי.ניתן לקבוע את תדר התהודה מתרשים הצפיפות הספקטרלית של ההספק. לאחר מכן ניתן לחשב את קשיחות המלכודת והכוח האופטי במשטר הליניארי מתדר התהודה, המסה הידועה והתזוזה הנמדדת. ניתן לקבוע כוחות על טווחי תזוזה רחבים יותר מהתנועה הבליסטית המושרה בשדה החשמלי המופעל.ניתוח תזוזה בליסטית בשיטת התגובה החולפת נותן את תדר התהודה, השיכוך ותזוזה במצב יציב. ניתן לקבוע כוחות לא ליניאריים בשיטת הכוח הפרמטרי. גישה זו של ריחוף מיקרו-חלקיקים מאפשרת מדידות מדויקות באמצעות חלקיקים שנבחרו עבור גודל, צורה או תכונות חומר, ומאפשרת גם מדידות עוקבות על אותם חלקיקים.בשיטה זו ניתן לחזור על שיגור ונחיתה של חלקיק במשך מאות מחזורים. זה גם יאפשר מחקרים רגישים של אינטראקציה על פני החלקיקים, כגון חשמול מגע עם רגישות לאלקטרונים בודדים.

optical-trap-loading-of-dielectric-microparticles-in-air

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

במאמר זה, אנו מציגים שיטה microfluidic מבוסס על הכליאה החלקיקים מבוסס על זרימה הידרודינמית. אנו מדגימים לכידה חלקיק יציב בנקודה נוזל הקיפאון באמצעות מנגנון בקרה ומשוב, ובכך מאפשרים כליאה ו המיקרומניפולציה של חלקיקים שרירותי microdevice משולבת.

Microfluidic מבוססי הידרודינמית מלכודת חלקיקים יחיד

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

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

לכידה אופטית של חלקיקים

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

פרוטוקול זה משתמש בפינצטה אופטית כפולה כדי למדוד כוחות בין טיפות בזמן אמת במהלך העיכול האנזימטי של תחליבים. הוא מקל על חקר יציבות האמולסיה ודינמיקת הטיפות, עם יישומים במדעי המזון ובתרופות.

מדידת כוח בזמן אמת בין טיפות אמולסיה במהלך התמוטטות אנזימטית

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

פרוטוקול לבנות ולבדוק תאים מטבע של סוללות ליתיום יון מתואר. הנהלים הספציפיים של ביצוע העבודה האלקטרודה, הכנת אלקטרודה נגדית, הרכבת התא בתוך שבתא הכפפות ובדיקה תא מוצגים.

בנייה ובדיקה של תאים מטבע של סוללות ליתיום יון

פרוטוקול מוצג למחקר רב אלקטרון מתכת / מערכות סוללה אוויר על ידי שימוש בטכנולוגיה קודמת שפותחה עבור תא האבץ / אוויר. בדיקות אלקטרוכימי מבוצעת לאחר מכן על סוללות מפוברקות כדי להעריך את הביצועים.

המצאה של VB<sub&gt; 2</sub&gt; / תאי אוויר לבדיקת אלקטרוכימי

גשרי נוזל electrohydrodynamic אופקי ואנכיים הם כלים פשוטים ורבים עוצמה לחקר האינטראקציה של שדות חשמליים בעוצמה גבוהה ונוזלי דיאלקטרי קוטביים. בניית מנגנון בסיסי ודוגמאות מבצעיות, כוללים תמונות תרמוגרפיות, לשלושה נוזלים (לדוגמא, מים, DMSO, וגליצרול) מוצגים.

הכנת גשרי Electrohydrodynamic מנוזלי דיאלקטרי פולאר

למד כיצד לבנות משגר פיזואלקטרי ללכידת מיקרו-חלקיקים דיאלקטריים באוויר. שיטה זו מאפשרת בחירת חלקיקים לפי תכונותיהם ומאפשרת מדידות חוזרות לחקר כימיית פני שטח.

טוען מלכודת אופטית של דיאלקטרי microparticles באוויר

גלה סרטונים נוספים