Name: השמנת Plasmonic ושחרור של חלקיקים בסביבת ניטור (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-04T11:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 13 s
Description: חקור מלכודת פלסמונית לניטור חלקיקים בשני ממדים באמצעות מיקרו-שבב PDMS. שיטה זו מאפשרת מדידה כמותית של כוחות לכידה מרביים למחקר בביופיזיקה וננוטכנולוגיה.

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

עבודה זו נתמכה על ידי R &amp; ICT תוכנית D של MSIP / IITP (R0190-15-2040, פיתוח מערכת ניהול תצורה תוכן וסימולטור להדפסה 3D באמצעות חומרים חכמים).

זהירות: עיין בכל תקנות בטיחות חומר הרלוונטיות לפני השימוש. כמה כימיקלים המשמשים הרכבת שבבים הם בחריפות רעילים ומסרטנים. אנא להשתמש בכל שיטות הבטיחות המתאימות בעת ביצוע תהליכי photolithography תחריט, כולל השימוש שולט הנדסה (במנדף, פלטה חשמלית, ו aligner) וציוד מגן אישי (משקפי בטיחות, כפפות, חלוק מעבדה, מכנסיים באורך מלא, וסגר נעלי -toe). ייצור 1. של microchannel PDMS <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייצור של עובש microchannel ידי תהליך photolithograph <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסרה מלאה חומרים זרים על פני 4 אינץ &#39;סי פרוסה עם ניקוי פיראניה (איור 1 א). מערבבים חומצה גופרתית (H 2 SO 4) ואת מי חמצן (H 2 O 2) ביחס של 3: 1 כדי להפוך את הפתרון פיראניה בצלחת. מערבבים על ידי הוספת כמויות קטנות בהדרגה של חומצה חזקה (H 2 O <sub&gt; 2) אל החומצה החלשה (H 2 SO 4); היפוך סדר זה עלול לגרום לפיצוץ בגלל החומצה החזקה מאוד תגובתי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את פרוסות בפתרון פיראניה עבור 10 דקות. לאחר מכן, לטבול את פרוסות ב deionized (DI) מים 3 דקות כדי להסיר את הפתרון פיראניה הנותרים. יש לשטוף את פרוסות עם מים זורמים DI עבור 10 s. חזור על שטיפת ההליך 3 פעמים ויבשות עם גז N 2 להסיר את נותרי DI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את הפרוסות על פלטה חשמלית במשך 20 דקות ב 180 מעלות צלזיוס להמשיך מייבשים את הפרוסות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים 5 מ&quot;ל של photoresist שלילית על גבי מעיל רקיק ספין עבור 45 שניות על 1500 סל&quot;ד (איור 1b); לאחר ציפוי ספין, חרוז photoresist נוצר בקצה רקיק בגלל צמיגות גבוהה יחסית של photoresist. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אזנו את פרוסות מצופה-photoresist ידי planarization על דוכן פילוס עבור 5 h. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את הפרוסות מצופות photoresist על פלטה חשמלית במשך 12 דקות ב 65מעלות צלזיוס, 35 דקות ב 95 מעלות צלזיוס, ולאחר 12 דקות ב 65 ° C (אפייה רכה). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן את מסכת סרט על בעל מסכה ואת הפרוסות רכות-אפוי על במת המצע של aligner. חשוף לקרינה אולטרה סגולית (UV) אור עבור 43 שניות על 650 mJ / ס&quot;מ 2 כדי לחזק את photoresist. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את פרוסות על צלחת חמה עבור 5 דקות ב 65 מעלות צלזיוס, 15 דקות ב 95 מעלות צלזיוס, ולאחר 5 דקות ב 65 מעלות צלזיוס (אפייה לאחר חשיפה). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את הפרוסות ב יזם photoresist עבור 30 דקות כדי להסיר photoresist unsolidified. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את פרוסות עם אלכוהול איזופרופיל (IPA) ויבש עם גז N 2 להסיר את הנותרים IPA. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייצור של microchannel PDMS <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פנקו את פני השטח של פרוסות סיליקון התבנית photoresist עבור 1 דקות בהספק של 200 וואט באמצעות מכונת פלזמה אטמוספרי 25; תזרים הגז של CH 4 ו הוא צריך להיות SCCM 6 ו 30, בהתאמה. בצעו טיפול הידרופובי זה בקלות לנתק את polydimethylsiloxane (PDMS) microchannel מפני השטח של עובש רקיק photoresist (איור 1 ג &#39;). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את פתרון PDMS ידי ערבוב בסיס PDMS ואת סוכן ריפוי ביחס של 10: 1. מערבבים את התערובת במשך 2 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את פרוסות בתוך צלחת פטרי (150 מ&quot;מ x 15 מ&quot;מ) ולהוסיף 100 מ&quot;ל של הפתרון PDMS. הסר את הבועות שנוצרו מן הערבוב באמצעות ייבוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את צלחת פטרי בתנור 2 שעות ב 80 ° C כדי לחזק את הפתרון PDMS (איור 1D ו- H). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים לאורך קווי המתאר של microchannel PDMS עם סכין גילוח, ותנתק אותה רקיק; microchannel PDMS המפוברק צריך את הממדים הבאים: 13 מ&quot;מ אורך, 300 מיקרומטר רחב, ו 150 מיקרומטר גבוה (איורי 1E, F, ואני). הערה: ישנם שני סוגים של חורים מיוצרים על ידי micropuncture להכניס סיבים במצב יחיד (SMF) כבל ואת הצינורות (מפרצוןnd לשקע) על microchannel PDMS (1G איור). כבל SMF משמש לפלוט את קרן הלייזר אל nanohole הסתובבו על צלחת זהב. הצינור משמש להוספה / לחלץ פתרון החלקיקים מ / אל microchannel PDMS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנקב כניסת 1.5 מ&quot;מ וחורים לשקע בכל קצה של microchannel PDMS. לנקב חור כבל SMF 0.3 מ&quot;מ במרכז של microchannel PDMS. </li></ol></li></ol> תהליך האיכול 2. פלייט הזהב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן צלחת זהב זמינה מסחרי עם הממדים של 25 x 6.25 מ&quot;מ 2 (איור 2 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סור חומרים זרים על צלחת הזהב לנהלי הניקוי הבא. נקי לפי הסדר הבא ידי טבילת אצטון, מתנול, ומי DI עבור דק &#39;5 כל אחד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את צלחת זהב 3 פעמים עם מים DI עבור 10 s ולייבש את הצלחת עם גז N 2 להסיר את המים DI הנותרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את צלחת זהב על פלטה חשמלית עבור20 דקות ב 180 מעלות צלזיוס כדי להסיר כל לחות שנותרה לגמרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים 0.5 מ&quot;ל של hexamethyldisilazane (HMDS) על צלחת זהב מעיל ספין עבור 40 שניות על 3000 סל&quot;ד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים 0.5 מ&quot;ל של photoresist חיובי על גבי HMDS מצופים ספין מעיל ספין עבור 40 שניות על 3000 סל&quot;ד (איור 2b). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את צלחת מצופה זהב photoresist על הפלטה החשמלית במשך 90 שניות על 110 מעלות צלזיוס (אפייה רכה). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן את מסכת סרט על פרוסות סיליקון זכוכית במקום צלחת הזהב הרכה-אפוי על במת המצע. לחשוף לאור UV למשך 4.5 שניות על 64 mJ / ס&quot;מ 2 כדי לפזר את photoresist. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את הצלחת זהב מפתח photoresist עבור 1 דקות להסיר את photoresist המומס (איור 2 ג). יש לשטוף את צלחת זהב עם מי DI ויבש עם גז N 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את הצלחת זהב etchant Au עבור 45 s בקצב תחריט של 28 A / S להסיר את Au חשוף (איור 2). יש לשטוף את צלחת זהב עם שתיית DIr ויבש עם גז N 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את הצלחת זהב etchant Ti עבור 5 ימים בקצב תחריט של 25 A / S להסיר את Ti החשוף (איור 2E). יש לשטוף את צלחת זהב עם מי DI ויבש עם גז N 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את photoresist הנותר על צלחת זהב על ידי טבילה אותו אצטון, מתנול, ומי DI עבור 3 דקות כל אחד (איור 2F); לטבול את הצלחת לפי הסדר בכתב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את צלחת זהב 3 פעמים עם מי DI עבור 10 s. ניקוי עם גז N 2 להסיר את מי DI. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את צלחת זהב על צלחת חמה עבור 3 דקות ב 120 מעלות צלזיוס כדי להסיר את הלחות לחלוטין; גוש זהב המיוצר צריך להיות 400 x 150 מיקרומטר 2 (2H איור). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טחנת nanohole 400 ננומטר באמצעות אלומת יונים ממוקדת (FIB) במרכז גוש הזהב כי היה מפוברק לאחר התחריט (2G הדמוי ואני). צור תבנית המעגל 370 ננומטר להתמקד BL זהבOck עם יון מאיץ מתח של 30 קילו ב 28 PA עבור 3 s. </li></ol> 3. האסיפה של Microchip <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פנקו את שני משטחים של microchannel PDMS ואת צלחת זהב עבור 1 דק &#39;עם פלזמה O 2 לצרף אותם יחד עם מערכת פלזמה בהספק של 80 וואט בלחץ של 825 mTorr 25. הערה: זהו בעיקר קשה לצרף אותם עם דיוק בגלל גוש זהב microchannel PDMS נמצאים במפלס מיקרומטר. לפיכך, להשתמש aligner עם מצלמת שלב ידני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן את פרוסות זכוכית המשמשת לצרף את מסכת סרט לבעל המסכה של (איור 3 א) aligner. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את microchannel PDMS O 2 שטופלו -plasma למשטח הזכוכית; מכיוון PDMS הוא הידרופילי, זה יצרף זכוכית פרוסות בקלות וללא פתרון הדבקה. תקן את צלחת זהב על במת המצע של (איור 3 א) aligner. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אתר המרכזי של הגוש חור וזהב כבל e SMF, אשר מיושרים על אותו ציר, באמצעות המצלמה על aligner. הרם את הבמה באופן הידנית כדי לשלב בין שני החלקים (3B הדמוי ו- C). </li></ol> .4 שיפור של חספוס פני השטח Microchip סייד ידי PDMS ציפוי הערה: צלחת הזהב עם ממדים קבועים של 400 x 150 מיקרומטר 2 היא יחסית יותר קשה לגזור מאשר חומר PDMS. לכן, כדי לנתק את microchannel PDMS רקיק, סכין גילוח משמש לחתוך חתיכה גדולה יותר מאשר צלחת זהב. לאחר שילוב שני חלקים, החלקים העודפים של יחסי PDMS לצלחת הזהב לאחר מכן יש לחתוך כך את החלק הפנימי של הערוץ ניתן לצפות מהצד באמצעות מיקרוסקופ (איור 4 א). עם זאת, על פני שטח החתך, אשר ממשמש כחלון, יש חספוס משטח גבוה וכתוצאה מכך מפיק תמונות מעוננות של החלקיקים שזורמים באפיק (איור4b). ציפוי עם פתרון PDMS מבוצע שוב כדי לפתור בעיה זו. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את הפתרון PDMS ידי ערבוב הבסיס PDMS וריפוי סוכן בכל 10: יחס 1 ומערבבים במשך 2 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יוצקים 2 מ&quot;ל של הפתרון PDMS לתוך צלחת פטרי ולבצע את ציפוי ספין עבור 30 שניות על 1000 סל&quot;ד (איור 4C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את משטח השבבים כי היא הולכת להיות ממוקמת על מיקרוסקופ על צלחת פטרי (4D איור). מניחים את צלחת פטרי בתנור 1 שעות ב 80 ° C כדי לחזק את הפתרון PDMS. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים את הגבול של שבב אלקטרוני ו PDMS באמצעות סכין גילוח, ובהמשך לנתק אותו מצלחת פטרי (איורים 4E, F). </li></ol> 5. לייזר צימוד הכנס את כבל SMF אל Microchip הערה: מערכת פינצטה plasmonic, ליזר אירוע סיב אופטי עם אורך גל 1064 ננומטר משמש. כבל SMF משמש משום בקוטר של inciלייזר שקע (5 מ&quot;מ) הוא עצום מדי לפלוט את קרן הלייזר לעבר nanohole הסתובבו בשכונה זהב (400 x 150 מיקרומטר 2) ב שבב אלקטרוני. קוטר החיפוי של כבל SMF הוא 125 מיקרומטר. לפיכך, לייזר האירוע וכבל SMF חייבים לשלב. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר עדשה אובייקטיבי 40X אל המטרה מיקרוסקופ הר על מצמד SMF. תקן את כבל SMF על מהדק סיבים של מצמד SMF. יישר את קרן ליזר האירוע למלא את הצמצם האחורי של העדשה האובייקטיבית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למקד את קרן הלייזר אל ליבה של כבל SMF ידי התאמת הבמה ידנית שלוש ציר מצויד על מצמד SMF. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את הקצה השני של כבל SMF לתוך חור כבל SMF של השבב האלקטרוני. מדוד את כוח הליזר לפני ההכנסה בקצה כבל הסיב, כי כבל סיב הקבוע בבית השבב האלקטרוני אינו יכול להיות מנותק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאטום את חור כבל SMF באמצעות דבק אפוקסי כדי לחסום את דליפת פתרון החלקיק זורם מן הפער בין תא SMFle חור (300 מיקרומטר) ואת החיפוי של כבל SMF (125 מיקרומטר); בסופו של כבל סיב מוכנס אסור להיכנס microchannel להימנע זרימת הנוזל. ידני ליישר את כבל הסיב באמצעות משוב חזותי כך שיהיה ניצב גוש הזהב שמארח את nanohole. </li></ol> 6. Plasmonic לכידה של יחיד חלקיקי פוליסטירן פלורסנט ב Microchip <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את המזרק, אשר מתמלא פתרון החלקיקים, עד micropump מזרק. מניחים את הזכוכית המכסה על הבמה מדגם של מיקרוסקופ פלואורסצנטי. חבר צינורות אל חורי כניסה / היציאה של השבב האלקטרוני. מניח את משטח השבב מצופה PDMS על גבי הזכוכית המכסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם את השבב האלקטרוני orthogonally אל העדשה האובייקטיבית הטבילה במי 60X ידי התבוננות פנימה של הערוץ עם המצלמה מותקנת על מיקרוסקופ פלואורסצנטי. השתמש קלטת שקופה כדי לתקן את השבב אלקטרוני במקום. חברו את צינור היניקה של שבב אלקטרוני עם המזרק needle. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כנס פתרון החלקיקים אל השבב האלקטרוני על ידי שליטה על micropump ב 20 מיקרומטר / s. ברגע זה, לאשר כי החלקיקים פלורסנט ניתן לראות היטב את הערוץ כאשר מנורת פלורסנט מופעלת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מתן עד פתרון החלקיקים יוצא המשקע של השבב האלקטרוני. קבע את מהירות 3.4 מיקרומטר / s. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המכשיר לייזר מקור כך שהוא פולט את הלייזר לתוך nanohole; החלקיק פלורסנט יילכד על שפת nanohole. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבש את מהירות הנוזל במרווחים של 0.4 מיקרומטר / s על ידי שליטה על micropump עד בריחות החלקיקים הלכודים. מדדו את מהירות הנוזל כאשר להימלט החלקיקים הלכודים. השג את כוח הלכידה המקסימאלי עבור כל עוצמת ליזר באמצעות מהירות נוזל נמדדת זה. </li></ol>

<ol><li>Crane, N. B., Onen, O., Carballo, J., Ni, Q., Guldiken, R. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s10404-012-1060-1">Fluidic assembly at the microscale: progress and prospects.</a> Microfluid. Nanofluid. 14 (3), 383-419 (2013).</li>
<li>Yao, B., Luo, G. A., Feng, X., Wang, W., Chen, L. X., Wang, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microfluidic+device+based+on+gravity+and+electric+force+driving+for+flow+cytometry+and+fluorescence+activated+cell+sorting%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">A microfluidic device based on gravity and electric force driving for flow cytometry and fluorescence activated cell sorting.</a> Lab Chip. 4 (6), 603-607 (2004).</li>
<li>Zhang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-chip+manipulation+of+continuous+picoliter-volume+superparamagnetic+droplets+using+a+magnetic+force%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">On-chip manipulation of continuous picoliter-volume superparamagnetic droplets using a magnetic force.</a> Lab Chip. 9 (20), 2992-2999 (2009).</li>
<li>Park, I. Y., Sung, S. Y., Lee, J. H., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/17/10/N03/pdf">Manufacturing micro-scale structures by an optical tweezers system controlled by five finger tips.</a> J. Micromech. Microeng. 17, N82-N89 (2007).</li>
<li>Kim, J. D., Hwang, S. U., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/22/10/105003">Traceable assembly of microparts using optical tweezers.</a> J. Micromech. Microeng. 22, 105003(2012).</li>
<li>Kim, J. D., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/23/6/065010">Construction and actuation of a microscopic gear assembly formed using optical tweezers.</a> J. Micromech. Microeng. 23, 065010(2013).</li>
<li>Kim, J. D., Choi, J. H., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+measurement+of+the+maximal+forces+in+plasmonic+tweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">A measurement of the maximal forces in plasmonic tweezers.</a> Nanotechnology. 26 (42), 425203(2015).</li>
<li>Kim, J. D., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trapping+of+a+single+DNA+molecule+using+nanoplasmonic+structures+for+biosensor+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed.+Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Trapping of a single DNA molecule using nanoplasmonic structures for biosensor applications.</a> Biomed. Opt. Express. 5 (8), 2471-2480 (2014).</li>
<li>Quidant, R. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-bulletin/article/plasmonic-tweezersthe-strength-of-surface-plasmons/3637FF8C774139A6CCBD5666BC87F310">Plasmonic tweezers - the strength of surface plasmons.</a> MRS Bull. 37 (8), 739-744 (2012).</li>
<li>Juan, M. L., Gordon, R., Pang, Y., Eftekhari, F., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphys/journal/v5/n12/abs/nphys1422.html">Self-induced back-action optical trapping of dielectric nanoparticles.</a> Nat. Phys. 5, 915-919 (2009).</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 (9), 3763-3767 (2011).</li>
<li>Tanaka, Y., Kaneda, S., Sasaki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+potential+of+optical+trapping+using+a+plasmonic+nanoblock+pair%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanostructured potential of optical trapping using a plasmonic nanoblock pair.</a> Nano Lett. 13 (5), 2146-2150 (2013).</li>
<li>Kang, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-power+nano-optical+vortex+trapping+via+plasmonic+diabolo+nanoantennas%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Low-power nano-optical vortex trapping via plasmonic diabolo nanoantennas.</a> Nat. Commun. 2, 582(2011).</li>
<li>Roxworthy, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+plasmonic+bowtie+nanoantenna+arrays+for+optical+trapping%2C+stacking%2C+and+sorting%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Application of plasmonic bowtie nanoantenna arrays for optical trapping, stacking, and sorting.</a> Nano Lett. 12 (2), 796-801 (2012).</li>
<li>Shoji, T., Tsuboi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+optical+tweezers+toward+molecular+manipulation%3A+tailoring+plasmonic+nanostructure%2C+light+source%2C+and+resonant+trapping%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+Lett%22%5BJournal%5D)">Plasmonic optical tweezers toward molecular manipulation: tailoring plasmonic nanostructure, light source, and resonant trapping.</a> J. Phys. Chem. Lett. 5 (17), 2957-2967 (2014).</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 (1), 402-406 (2012).</li>
<li>Tsuboi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jz100659x">Optical trapping of quantum dots based on gap-mode-excitation of localized surface plasmon.</a> J. Phys. Chem. Lett. 1, 2327-2333 (2010).</li>
<li>Shoji, T., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23586869">Permanent fixing or reversible trapping and release of DNA micropatterns on a gold nanostructure using continuous-wave or femtosecond-pulsed near-infrared laser light.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (17), 6643-6648 (2013).</li>
<li>Grigrenko, A. N., Roberts, N. W., Dickson, M. R., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphoton/journal/v2/n6/abs/nphoton.2008.78.html">Nanometric optical tweezers based on nanostructured substrates.</a> Nat. Photonics. 2, 365-370 (2008).</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 (10), 3387-3391 (2009).</li>
<li>Chen, K. Y., Lee, A. T., Hung, C. C., Huang, J. S., Yang, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transport+and+trapping+in+two-dimensional+nanoscale+plasmonic+optical+lattice%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Transport and trapping in two-dimensional nanoscale plasmonic optical lattice.</a> Nano Lett. 13 (9), 4118-4122 (2013).</li>
<li>Berthelot, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+manipulation+with+scanning+near-field+optical+nanotweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional manipulation with scanning near-field optical nanotweezers.</a> Nat. Nanotechnol. 9 (4), 295-299 (2014).</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 (1), 125-132 (2011).</li>
<li>Wang, K., Schonbrun, E., Steinvurzel, P., Crozier, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trapping+and+rotating+nanoparticles+using+a+plasmonic+nano-tweezer+with+an+integrated+heat+sink%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Trapping and rotating nanoparticles using a plasmonic nano-tweezer with an integrated heat sink.</a> Nat. Commun. 2, 469(2011).</li>
<li>Byun, D., Cho, S. J., Kim, S. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/23/12/125010">Fabrication of a flexible penetrating microelectrode array for use on curved surfaces of neural tissues.</a> J. Micromech. Microeng. 23, 125010(2013).</li>
</ol>

החוקרים אין לחשוף.

כבל SMF הוכנס לתוך חור כבל SMF על השבב האלקטרוני, כפי שמוצגת נקודה מלבני של איור 6 א. בגלל חור כבל SMF הוא גדול יותר מאשר קוטר הכבל, דבק אפוקסי שמש לאטום את הפער לחסום את דליפת פתרון החלקיק זורם. לפני היישום של דבק אפוקסי, גוש זהב קצה הכבל צריך להיות מתואם coaxially ביד באמצעות מיקרוסקופ. למרות זאת הוא אידיאלי עבור קצה הכבל מוכנס ואת nanohole להיות מתואם coaxially, A ישורת קלה ניתן לסבול בגלל קרן לייזר סוטה לאחר שהוא נפלט בסופו של קצה הכבל 0.14 NA SMF, ואת קרן משפ...

היכולת לטפל באובייקטים microscale היא תכונה הכרחית עבור ניסויים מיקרו / ננו רבים. מניפולציות במגע ישיר יכול לגרום נזק חפצים מניפולציות. שחרור האובייקטים שנערכו בעבר הוא גם מאתגר בגלל בעיות stiction. כדי להתגבר על בעיות אלה, מספר שיטות עקיפות באמצעות נוזליים 1, 2 חשמליים, מגנטיים 3, או כוחות פוטוניים 4, 5, 6, 7, 8 הוצעו. פינצטה Plasmonic המשתמשות כוחות פוטוניים מבוססת על הפיזיקה של ציווי כמה שיפור שדה יוצא דופן גדולה יותר עוצמת האירוע 9. שיפור שדה חזק מאוד זה מאפשר לכידה של חלקיקים קטנים מאוד. לדוגמה, הוכח שזה לשתק ולטפל ננומטרייםחפצים, כגון חלקיקי פוליסטירן 7, 10, 11, 12, 13, 14, שרשראות הפולימר 15, חלבונים 16, נקודות קוונטיות 17, ומולקולות DNA 8, 18. בלי פינצטה plasmonic, קשה חלקיקים מלכודת כי הם נעלמים מהר לפני שהם נבחנים באופן יעיל או בגלל שהם פגומים בשל האינטנסיביות הגבוהה של לייזר. מחקרי plasmonic רבים השתמשו מבני זהב ננומטריים שונים. אנחנו יכולים לסווג את מבני זהב כמו בולטות סוגי nanodisk 12, 13, 14, 15, 19 <sעד&gt;, 20, 21 או מודחק סוגי nanohole 7, 8, 10, 11, 22, 23. מבחינת נוחות הדמיה, סוגי nanodisk מתאימים יותר מאשר סוגי nanohole כי, עבור אלה האחרונים, מצעי הזהב יכולים להסתיר את שדה ראיית התצפית. יתר על כן, השמנת plasmonic מתרחשת ליד מבנה plasmonic ועושה תצפית אפילו יותר מאתגר. למיטב ידיעתנו, לכידת plasmonic על סוגי nanohole אומתה רק באמצעות אותות פיזור עקיפים. עם זאת, אין תצפיות ישירות מוצלחות, כגון תמונות מיקרוסקופיות, דווחו. מחקרים מעטים תיארו את עמדת החלקיקים הלכודים. תוצאה כזו הוצגה על ידי וואנג ואח &#39;. הם יצרו עמוד זהב על מצע זהב וצפה pתנועה במאמר באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי 24. עם זאת, זהו רק יעילים עבור ניטור תנועות לרוחב לא בכיוון המקביל לציר הקורה. במאמר זה, אנו מציגים הליכי תכנון הרכבת שבבים נוזליים חדשים. באמצעות השבב הזה, אנחנו מדגימים את ניטור של חלקיקים לכודים plasmonically, הן בכיוונים מקבילים מאונך ו ל ננו-מבנה plasmonic. יתר על כן, אנו מודדים את הכח המרבי של החלקיק משותק על ידי הגדלת מהירות הנוזל כדי למצוא את המהירות מפנה את השבב האלקטרוני. מחקר זה הוא ייחודי מאחר ורוב המחקרים על פינצטה plasmonic לא יכול להראות את כוחות הלכידה המקסימאליים כמותית בשימוש setups ניסיוני שלהם.

<table><tbody><tr><td>פוטו-רזיסט נגטיב&nbsp;</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 2075</td><td></td></tr><tr><td>מפתח</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 מפתח</td><td></td></tr><tr><td>פוטו-רזיסט חיובי&nbsp;</td><td>מרק בע"מ</td><td>AZ GXR-601</td><td></td></tr><tr><td>AZ Photoresist מפתחים</td><td>מרק בע"מ</td><td>AZ 300 MIF</td><td></td></tr><tr><td>HMDS</td><td>Merck Ltd.</td><td>AZ Adhesion Promoter</td><td></td></tr><tr><td>Aligner</td><td>Midas System</td><td>MDA 400M</td><td></td></tr><tr><td>מכונת פלזמה אטמוספרית&nbsp;</td><td>Atmospheric Process Plasma Co.</td><td>IDP-1000</td><td></td></tr><tr><td>Polydimethylsiloxane (PDMS)</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184 A/B</td><td></td></tr><tr><td>שקופיות בדיקה מצופות זהב</td><td>EMF Co.</td><td>TA124(Ti/Au)</td><td></td></tr><tr><td>Au etchant&nbsp;</td><td>טרנסאן בע"מ</td><td>תחריט TFA</td><td></td></tr><tr><td>Ti&nbsp;</td><td>טרנסאן בע"מ</td>עדשת אובייקטיבית <td>TFT</td><td></td></tr><tr><td>40X&nbsp;</td><td>אופטיקה אדמונד</td><td>40X DIN</td><td></td></tr><tr><td>60X טבילה במים עדשת אובייקטיב&nbsp;</td><td>Olympus</td><td>LUMPLFLN 60XW</td><td></td></tr><tr><td>לייזר סיבים אופטיים לאירוע&nbsp;</td><td>מצמד IPG Photonic</td><td>YLR 10</td><td></td></tr><tr><td>SMF</td><td>Thorlabs</td><td>MBT612D/M</td><td></td></tr><tr><td>מיקרו-משאבת מזרק</td><td>הרווארד</td><td>PC2 70-4501</td><td></td></tr><tr><td>מיקרוסקופ פלואורסצנטי&nbsp;</td><td>אולימפוס</td><td>IX-51</td><td></td></tr><tr><td>מערכת פלזמה</td><td>Femto Science Inc</td><td>CUTE-MPR</td><td></td></tr></tbody></table>

השמנת plasmonic ושחרור של חלקיקים בסביבת ניטור

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

פינצטה Plasmonic להשתמש פולריטון plasmon השטח כדי להגביל עצמים ננומטריים polarizable. בין העיצובים השונים של פינצטה plasmonic, רק מעטים יכולים לצפות בחלקיקים נייחים. יתר על כן, מספר מצומצם של מחקרים בניסוי מדד את כוחות exertable על החלקיקים. העיצובים ניתן לסווג כסוג nanodisk הבולט או סוג nanohole המודחק. לעניין האחרון זה, תצפית מיקרוסקופית היא מאוד מאתגרת. במאמר זה, מערכת פינצטה plasmonic חדשה הציגה לפקח חלקיקים, הוא בכיוונים מקבילים מאונכים לצייר הסימטרי של מבנה nanohole plasmonic. תכונה זו מאפשרת לנו לבחון את התנועה של כל חלקיקים ליד שפת nanohole. יתר על כן, אנחנו יכולים להעריך את כוחות הלכידה המקסימאליים כמותית באמצעות ערוץ נוזלי חדש.

תהליך הייצור של צלחת זהב microchannel ו nanohole PDMS מוצג דמויות 1 ו 2. השיטה לשלב את שני חלקים והשבב בפועל מוצג באיור 3. את PDMS נחתך לחשוף את החלק הפנימי של הערוץ מהצד של השבב האלקטרוני. עם זאת, קשה היה לצפות חלקיקים הזורמים באפיק בגלל המשטח המחוספס של מטוס החיתוך. לכן, הצגנו את שיטת הציפוי PDMS כדי לפתור בעיה זו, כפי שמוצג באיור 4. <p class="jove_content" fo:keep-together.w...

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

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...

המטרה הכוללת של ניסוי זה היא לנטר חלקיקים בשני ממדים, הן במקביל והן בניצב לציר הסימטרי של מבנה ננו-חורים פלסמוני, ולהעריך באופן כמותי את כוח הלכידה המקסימלי של המערכת. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות במדעי החיים הנוגעות לפיתוח מהיר של בדיקות אימונו-ספציפיות (immunoassays), לכידת תאים וחיידקים, ניתוח ליפוזומים ומחקרי שחרור תרופות מננו-חלקיקים. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שהיא מאפשרת ניטור של תנועת החלקיקים בשני ממדים, אחד על פני ציר קרן הלייזר, והשני בכיוון הניצב לו.כדי להתחיל, ייצרו את תבנית המיקרו-תעלה באמצעות טכניקות פוטוליתוגרפיות סטנדרטיות והניחו את הפרוסה (wafer) בתוך צלחת פטרי בקוטר 150 מילימטר. לאחר מכן, ערבבו 10 חלקים של בסיס PDMS עם חלק אחד של חומר מעקש (curing agent) וערבבו את התערובת במשך שתי דקות. לאחר השילוב, שפכו 100 מיליליטר של תערובת ה-PDMS על הפרוסה.הנח את צלחת הפטרי בתוך תא ואקום וצור ואקום כדי להוציא בועות אוויר מה-PDMS. לאחר מכן, הנח את צלחת הפטרי בתנור למשך שעתיים בטמפרטורה של 80 °C כדי להקשיח את תמיסת ה-PDMS. לאחר הקירור, הוצא את הצלחת מהתנור, חתוך לאורך קווי המתאר של מיקרו-התעלה של ה-PDMS בעזרת להב תער, והפרד אותה מהפרוסה (wafer).לאחר מכן, השתמשו במנקב ביופסיה של 1.5 מילימטר כדי ליצור חורי כניסה ויציאה בקוטר 1.5 מילימטר בכל קצה של מיקרו-ערוץ ה-PDMS.

plasmonic-trapping-release-nanoparticles-monitoring

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

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

לכידה אופטית של חלקיקים

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

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

פינצטה פלזמונית משתמשת בתהודה פלזמונית מקומית על פני השטח בננו-מבני זהב כדי ללכוד ננו-חלקיקים בודדים, כולל חלבונים, בתוך שדה אופטי בקנה מידה ננומטרי. שינויים באות המפוזר חושפים נוכחות חלבון ודינמיקה קונפורמטיבית, ומאפשרים ניטור ללא שינויים בפלואורופור או קשירת פני השטח.

ניטור דינמיקת קונפורמציה של חלבונים בודדים לא מותאמים באמצעות פינצטה פלזמונית

סיליקון polycrystalline סרט דק תאים סולריים על זכוכית מיוצרים על ידי הפקדת שכבות בורון וזרחן סיליקון מסוממים ואחריו פסיבציה, פגם גבישים ו metallisation. Plasmonic אור השמנה הוא הציג על ידי יצירת חלקיקים שמייצרת חברת על משטח סיליקון תא כתרים עם רפלקטור מתפזרת וכתוצאה מכך שיפור ~ פוטוני 45%.

סיליקון polycrystalline תאים סולאריים סרט דק עם plasmonic משופרת אור השמנה

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

חקור מלכודת פלסמונית לניטור חלקיקים בשני ממדים באמצעות מיקרו-שבב PDMS. שיטה זו מאפשרת מדידה כמותית של כוחות לכידה מרביים למחקר בביופיזיקה וננוטכנולוגיה.

השמנת Plasmonic ושחרור של חלקיקים בסביבת ניטור

גלה סרטונים נוספים