Name: השמנה של חלקיקי מיקרו סריג אופטי Nanoplasmonic (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-05T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 20 s
Description: למד כיצד ללכוד חלקיקי מיקרו באמצעות סריגים אופטיים פלסמוניים לשיפור יעילות הלכידה ודיכוי קונבקציה פוטותרמית. השיטה משתמשת במערך ננו-מבנים פלסמוניים ותכונות ייחודיות של מים.

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

י' ט' י' רוצה לאשר מימון תמיכה מ את משרד המדע והטכנולוגיה תחת גרנט מספרי ביותר 105-2221-E-007-MY3 מהאוניברסיטה הלאומית צינג הואה תחת גרנט מספרים 105N518CE1 ו- 106N518CE1.

1-הגדרת אופטי הערה: העיקרון של ההתקנה אופטי מודגם באיור 1.
<ol><li>סט למעלה האופטי פינצטה קיט (ראה את הטבלה של חומרים) מודול קרינה פלואורסצנטית (ראה טבלה של חומרים) לפי המדריכים שלהם. חבר מקור nm כחול אור פליטת אור דיודה (LED) 470 למודול פלורסנט.</li>
	<li>להחליף את גבוהה מספרי הצמצם (NA) (NA = 1.25, ההגדלה 100 x) שמן טבילה המטרה על ידי עובד זמן מרחק אובייקטיבי מיקרוסקופ (WD) (אורך מוקד 3.6 מ מ, WD = 10.6 מ. מ., NA = 0.5).</li>
	<li>להסיר את העדשה במקטע הרחבת קרן של ערכת התאספו כדי להשיג התמקדות רופף של קרן הלייזר.</li>
	דיודה <li>התור על הזרם והזרם הלייזר של ננומטר אורך גל 980 והשתמש טעונה מצמידים התקן (CCD) המצלמה כדי לוודא קרן הלייזר מיושר כראוי. 
	הערה: אם קרן הלייזר הוא מיושר היטב, מצלמת CCD יקרא מקום לפי עקומת גאוס.</li>
</ol> 2. Nanofabrication <ol><li>סמן פבריקציה נוספת. 
	הערה: סמני יעזור למקם את המערך nanoplasmonic במהלך תהליך ייצור השמנה עוקבות הניסוי. משלים באיור 1 מודגם תהליך מפורט.
	<ol><li>הפקדה 40 ננומטר אינדיום תחמוצת בדיל (ITO) הסרט על coverslip של עובי 0.17 מ מ עם התזה. 
		הערה: הסרט איטו יעזור לשחרר אלקטרונים במהלך תהליך ליתוגרפיה e עוקבות-קרן-</li>
		<li>ספין מעיל רובד 8 מיקרומטר של photoresist חיובי עם ספין מהירות 4000 סל ד ו- s זמן 30 עם coater ספין.</li>
		<li>רך לאפות את הדגימה ב 90 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות ו ליישר את הדגימה עם photomask עבור סמן ולחשוף את הדגימה לאור אולטרא סגול 80 s ב- aligner המסכה.</li>
		<li>להשרות את הדגימה היזם photoresist 130 ס</li>
		<li>להפקיד 2 ננומטר שכבת כרום ו 40 ננומטר שכבת זהב על המדגם באמצעות אידוי תרמי. 18</li> <li>להשרות את הדגימה של אצטון ומניחים אותו בתבנית אולטרה סאונד נקי פעולה 43 kHz ו 150 W עבור 5 דקות עבור הנהגים מעלית</li>
	</ol></li> <li>מערך ייצור של Nanoplasmonic <ol><li>ספין המעיל שכבה של e-קרן להתנגד PMMA 120K עם מהירות סיבוב 5000 סל ד ל 30 s ב- coater ספין. אופים את הדגימה ב 160 מעלות צלזיוס למשך 3 דקות על פלטה חמה.</li>
		<li>ספין מעיל שכבה נוספת של e-קרן להתנגד PMMA 960K עם מהירות סיבוב 5000 סל ד ל 30 s ב- coater ספין. אופים את הדגימה ב 160 מעלות צלזיוס למשך 3 דקות על פלטה חמה.</li>
		<li>שימוש e-קרן סופר לחשוף את e-הקרן להתנגד עם האצת מתח 30 kV והמינון 400 ג/cm 2.</li>
		<li>להפקיד 40 ננומטר שכבת זהב ב מפזר חום.</li>
		<li>משרים את הדגימה של אצטון ומניחים אותו בתבנית אולטראסאונד 5 דקות עבור הנהגים מעלית</li>
	</ol></li></ol> 3. לדוגמה קירור מערכת, כיול טמפרטורה שלה הערה: המדגם קירור עיצוב במה מוצג משלים באיור 2.
<ol><li>שהופך את המעגל הנהג עבור מדגם קירור <ol><li>מקום על נגדים, צומת דו-קוטבי טרנזיסטורים, וכן כוח תחמוצת מתכת שדה אפקט טרנזיסטורים על המעגל מותאם אישית על ידי ביצוע של דיאגרמת מעגל משלים באיור 3 . כל המרכיבים הללו עם המלחם הלחמה.</li>
		<li>חיבור חוטים בין יציאת בקרה של המעגל הלוח בקרה אלקטרונית. לחבר את החוטים בין יציאת פלט של המעגל, thermoelectrical קירור (TEC). למקם את הרכיב טק על הבמה מדגם עם שוקע חום. 
		&#8203; הערה: טק רכיב יש חור במרכז כדי לאפשר קרן הלייזר לעבור.</li>
		ספק כוח <li>חיבור חוטי החשמל היוצאים המעגל ל- 5 V. להשתמש במצלמה אינפרא-אדום שפניה לעקוב אחר הטמפרטורה כדי לבדוק אם הקירור thermoelectrical הוא כמו שצריך לצנן.</li>
	</ol></li> <li>כיול של הטמפרטורה שנמדדה שפניה לעתיד המצלמה עמידות בטמפרטורה גלאי (RTD) מד חום אינפרא אדום.
	<ol><li>למקם את המדחום RTD coverslip ריקה ולהחיל כמות קטנה של תרמית העיסה לתוך זה כדי להבטיח נאות תרמי קשר בין מד חום RTD coverslip.</li>
		<li>שינוי ההגדרה של כוח פלט של מעגל בקרה אלקטרונית טק רכיב על-ידי שינוי של מחזור חיים של הגדרת אפנון רוחב פולס ולחכות 3 דקות לוודא שהטמפרטורה מצב יציב מתמלאת. לקרוא את הטמפרטורה בעזרת את המדחום RTD.</li>
		<li>התור על מצלמת אינפרא-אדום להסתכל קדימה, הצג הטמפרטורה. חזור על זה ב הגדרות צריכת חשמל פלט שונים כדי להשיג את עקומת כיול טמפרטורה. עקומת כיול טמפרטורה נציג מוצג משלים באיור 4. 
		הערה: חשוב מאוד לעשות כיול בין מד חום RTD מצלמה אינפרא אדום לפנים מראה כי. קריאת הטמפרטורות של מצלמה אינפרא אדום שפניה לעתיד חייב להיות מדויק כדי להבטיח בטמפרטורה הנכונה מתמלאת.</li>
	</ol></li></ol> 4. השמנה של Microparticles <ol><li>Dilute מיקרו פוליסטירן חלקיקי בקוטר 2 מיקרומטר במים יונים ב microcentrifugetube עם יחס נפח תקין. 
	הערה: ניתן להתאים את הריכוז של חלקיקי מיקרו על פי מטרת הניסוי. תוך ריכוז נמוך יותר מאפשר מרווח זמן הדגימה בין אירועים השמנה חלקיק יחיד, ריכוז גבוה יותר לקצר את הזמן להשמנה חלקיקים מרובים. עבור חלקיק יחיד השמנה, ריכוז טיפוסי הוא ~0.05% (w/v).</li>
	<li>שים המדגם עם מערך nanoplasmonic על הבמה ולפנות של 470 nm הוביל כמקור אור זריחה ו להגדיר באופן ידני את הכוח כדי 5 מגוואט עבור שדה בהיר הדמיה.</li>
	<li>להשתמש בסמן כדי לאתר את מערך nanoplasmonic, ליישר את הדגימה ולהשתמש את מצלמת CCD כדי לוודא המערך הוא במרכז האזור של ריבית על מסך המחשב.</li>
	<li>10 לוותר על µL של חלקיקי מיקרו מדוללת של קוטר 2 מיקרומטר על הדגימה עם פיפטה מיקרו-</li>
	<li>להפעיל את ספק הנוכחי דיודת לייזר של ננומטר אורך גל 980 לגרות את התהודה plasmonic של המערך עם כוח ב- mW טווח ~ 1 עד 10 mW.</li>
	<li>להפעיל באופן ידני את ספק הזרם ללוח בקרה אלקטרונית להתקרר המדגם מצב יציב טמפרטורה ~ 4 ° C.</li>
	<li>התוכנה viewer, לחץ על &#34; להקליט וידאו &#34; רצף כדי לפתוח את תיבת הדו-שיח הקלטת. לחץ &#34; שיא &#34; כפתור כדי להתחיל את ההקלטה 1.5 של התנועה של חלקיקי מיקרו-קצב מסגרות לשנייה 10 על הדגימה תחת ההשפעה של קרן לייזר באמצעות מצלמת ה-CCD. לחץ &#34; להפסיק &#34; כפתור כדי לעצור את ההקלטה. ראה וידאו 1-</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>Grier, D. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphoton/journal/vsample/nsample/full/nature01935.html">A revolution in optical manipulation.</a> Nature. 424, 21-27 (2003).</li>
<li>Wright, W. H., Sonek, G. J., Berns, M. W. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.109937">Radiation on trapping forces with optical tweezers.</a> Appl. Phys. Lett. 63, 715-717 (1993).</li>
<li>Kawata, S., Tani, T. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19881795">Optically driven Mie particles in an evanescent field along a channel waveguide.</a> Opt. Lett. 21, 1768-1770 (1996).</li>
<li>Yang, A. H. J., Moore, S. D., Schmit, B. S., Klug, M., Lipson, M., Erickson, D. <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>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>Mandal, S., Serey, X., Erickson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomanipulation+using+silicon+photonic+crystal+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanomanipulation using silicon photonic crystal resonators.</a> Nano Lett. 2010 (10), 99-104 (2010).</li>
<li>Lin, S., Crozier, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Planar+silicon+microrings+as+wavelength-+multiplexed+optical+traps+for+storing+and+sensing+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Planar silicon microrings as wavelength- multiplexed optical traps for storing and sensing particles.</a> Lab Chip. 11, 4047-4051 (2011).</li>
<li>Juan, M. L., Righini, M., Quidant, M., R, Plasmonic nano optical tweezers. Nat. Photon. 5, 349-356 (2011).</li>
<li>Huang, J. S., Yang, Y. -T. <a target="_blank" href="http://www.mdpi.com/2079-4991/5/2/1048">The origin and future of plasmonic optical tweezer.</a> Nanomaterials. 5, 1048-1065 (2015).</li>
<li>Pang, Y., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl203719v">Optical trapping of single protein.</a> Nano Lett. 12, 402-406 (2012).</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, 4118-4122 (2013).</li>
<li>Cuche, A., Stein, B., Canguier-Durand, A., Devaux, E., Genet, C., Ebbesen, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brownian+motion+in+a+designer+force+field%3A+Dynamical+effects+of+negative+refraction+on+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Brownian motion in a designer force field: Dynamical effects of negative refraction on nanoparticles.</a> Nano Lett. 12, 4329-4332 (2012).</li>
<li>Baffou, G., Berto, P., Urena, E. B., Quidant, R., Monnert, S. J., Polleux, J., Righeault, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoinduced+heating+of+nanoparticle+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Photoinduced heating of nanoparticle arrays.</a> ACS Nano. 8, 6478-6488 (2013).</li>
<li>Roxworthy, B. J., Bhuiya, A. M., Vanka, S. P., Toussant, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+and+controlling+plasmon-induced+convection%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Understanding and controlling plasmon-induced convection.</a> Nat. Commun. 5, (2014).</li>
<li>Yang, T. P., Yossifon, G., Yang, Y. -T. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4871010/">Characterization of the near-field and convectional transport behavior of micro and nano particles in nanoscale plasmonic optical lattice.</a> Biomicrofluidics. 10, 034102(2016).</li>
<li>Chen, Y. -C., Yossifon, G., Yang, Y. -T. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4967882?journalCode=apl">Supression of phtothermal convection of micro particles in two dimensional nanoplamonic optical lattice.</a> Appl. Phys. Lett. 109, 201111(2016).</li>
<li>Smith, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSmith%2C+D+%22Thin+film+deposition%3A+principles+and+practice%22">Thin film deposition: principles and practice</a>. , McGraw-Hill Education. New York, New York. (1995).</li>
<li>Zehtabi-Oskuie, A., Bergeron, J. G., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow-dependent+double-nanohole+optical+trapping+of+20+nm+polystyrene+nanospheres%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Flow-dependent double-nanohole optical trapping of 20 nm polystyrene nanospheres.</a> Sci. Rep. 2, 966(2012).</li>
<li>Zhang, W., Huang, L., Santschi, C., Martin, O. J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trapping+and+sensing+10+nm+metal+nanoparticles+using+plasmonic+dipole+antennas%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Trapping and sensing 10 nm metal nanoparticles using plasmonic dipole antennas.</a> Nano Lett. 10, 1006-1011 (2010).</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. 2011 (11), 3763-3767 (2011).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

ההליך המתואר כאן מאפשרת לקורא להתרבות בצורה אמינה השמנה על בסיס יומי. קו מנחה כללי אמפיריים לעצב סריג אופטי שמיש היא להשתמש בגודל דומה עבור nanoarray plasmonic, מרחק interdisc, וכלא גודל החלקיקים. העיצוב סריג אופטי בשיתוף עם הכוח האופטי גבוהה המוענקת על ידי קירור לדוגמה כדי ~ 4 ° C משמש כאן באופן משמעותי בהשוואה של יחיד, מבודד plasmonic ננו-מבנה, מגבירה את ההסתברות השמנה. אם nanostructures אז נפרדנו, plasmonic משמשים כאתרי השמנה, אחד צריך לחכות זמן רב ההעברה של microparticles אמצעי האחסון השמנה יעיל ליד nanostructures pl...

לכידה אופטית של חלקיקי מיקרו-סולם פותחה במקור על ידי ארתור Askin בשנות השבעים המוקדמות. מאז ההמצאה שלו, הטכניקה פותחה ככלי רב תכליתי עבור מיקרו - ו nanomanipulation1,2. קונבנציונלי אופטי השמנה בהתבסס על השדה הרחוק התמקדות עיקרון מטבעו מוגבל על ידי עקיפה בבידוד המרחבי שלה, שבו הכוח השמנה מפחיתה באופן דרמטי (הבאים ~חוק3 עבור חלקיק של רדיוס ) 3. כדי להתגבר על מגבלות דיפרקציה כזו, חוקרים פיתחו טכניקות לכידה אופטית ליד שדה בהתבסס על השדה אופטי evanescent באמצעות plasmonic nanostructures מתכתי ואובייקטים, יתר על כן, לכידה של ננו. מולקולות חלבון יחיד כבר הפגינו4,5,6,7,8,9,10,11. יתר על כן, השבכה אופטי plasmonic נוצר מתוך מערכים של nanostructures plasmonic תקופתי שוחח ארוכות טווח הובלה של מיקרו - חלקיקים ואת מספר החלקיקים הערימה11,12. מכשול רציני כדי לשבש את ההשמנה בסריג אופטי הסעת חום photothermal, המאמצים נעשו התירי את השפעותיו על ידי מספר קבוצות14,15,16,17. באמצעות פונקציית גרין, Baffou. ואח שמחשבת פרופיל הטמפרטורה מידול כל ננו-מבנה plasmonic כמו תנור נקודה, ואז השפעול לאמת שלהם דגם14. הקבוצה של Toussant יש גם מדדו את הסעת חום פלזמון-induced עם חלקיקים velocimetry15. הקבוצה של המחבר גם מאופיין תחבורה שדה- והן convectional, הפגינו אסטרטגיית הנדסה לדכא את photothermal הסעת חום16,17.
כאן אנו מציגים את העיצוב של התקנה אופטי והליך מפורט במיוחד עבור ניסויים השמנה עם סריג אופטי plasmonic. פוטנציאל אופטי נוצר על-ידי הארת מערך של זהב nanodiscs עם קרן גאוסיאנית ממוקד באופן רופף. ערכת לדכא את הסעת חום photothermal על ידי לצנן את הדגימה לטמפרטורה נמוכה (~ 4 ° C) להשמנה האופטימלי הוא גם לתאר כאן17. תחת קירוב בוסינסק, סדר גודל להעריך מהירות הסעת חום טבעי u ניתנת על ידי u ~L-2 - gβ-ΔT / v, איפה L אורך קנה המידה של מקור החום, Δ T היא העלייה בטמפרטורה יחסית ההפניה בשל החימום.  g וβ הן תאוצת הכובד ואת מקדם הרחבה תרמי, בהתאמה. בטמפרטורות ליד 4 ° C, הצפיפות של המדיום מים תערוכות התלות טמפרטורה חריגה, זה מיתרגם מקדם הרחבה תרמי כמעט אפסי ולכן הסעת חום photothermal vanishingly קטן.

<table><tbody><tr><td>אלמנט קירור תרמו-אלקטרי</td><td>Thorlabs</td><td>TEC 1.4-6</td><td>אלמנט TEC לקירור מדגם</td></tr><tr><td>מדחום RTD</td><td>אומגה הנדסה</td><td>מדחום RTD 969C</td><td></td></tr><tr><td>מצלמת אינפרא אדום צופה פני עתיד</td><td>FLIR&nbsp;</td><td>FLIR</td><td>מצלמת IR אחת לניטור טמפרטורה</td></tr><tr><td>מקור אור דיודה פולטת אור</td><td>Touchbright</td><td></td><td>מקור אור להארה להדמיית פלורסנט</td></tr><tr><td>מטרת עבודה למרחק ארוך</td><td>Olympus</td><td>LMPLFLN</td><td>להארת הדגימה והדמיה</td></tr><tr><td>ערכת מלכודת אופטית</td><td>Thorlabs</td><td>OTKB/M</td><td></td></tr><tr>עובי<td>החלקה</td><td></td><td></td> של כיסוי <td>0.17 מ"מ</td></tr><tr><td>מיקרוסקופ אלקטרונים סורק</td><td>היטאצ'י</td><td>SEM-Hitachi S3400N</td><td></td></tr><tr><td>מנקה קרן</td><td>אלקטרונים DEBEN</td><td>PCD beam blanker</td><td>ה-blanker מתווסף למיקרוסקופ האלקטרונים הסורק&nbsp;</td></tr><tr><td>מאייד תרמי</td> טכנולוגיית <td></td><td></td><td>SYSKEY</td></tr><tr><td>מיישר מסכות</td><td>Karl Suss</td><td>MJB 3</td><td>לייצור סמן</td></tr><tr><td>התנגדות קרן אלקטרונים</td><td>סיגמא אלריך</td><td>PMMA 120K</td><td>עבור ליתוגרפיה של קרן אלקטרונית</td></tr><tr><td>התנגדות קרן אלקטרונים</td><td>סיגמא אלריך</td><td>PMMA 960K</td><td>עבור ליתוגרפיה של קרן אלקטרונית</td></tr><tr><td>מיקרוספירות פוליסטירן עם תווית פלואורסנט</td><td></td><td>.</td><td>2 אום קוטר</td></tr><tr><td>טרנזיסטור דו קוטבי</td><td>עכבר</td><td>2N3904</td><td>כמות 2 למעגל נהג TEC</td></tr><tr><td>עכבר טרנזיסטור דו קוטבי</td><td></td><td>2N3906</td><td>כמות 2 למעגל נהג</td></tr><tr><td>TEC כמות טרנזיסטור כוח MOSFET</td><td>עכבר</td><td>IRF5305</td><td>2 למעגל נהג</td></tr><tr><td>TEC כמות טרנזיסטור כוח MOSFET</td><td>עכבר</td><td>IRF131ON</td><td>2 למעגל נהג TEC</td></tr><tr>כמות <td>עכבר</td><td></td> <td>נגד 10 kOhm</td><td>6 למעגל נהג TEC</td></tr><tr><td>910 אוהם נגד</td><td>עכבר</td><td></td><td>כמות 2 למעגל נהג TEC</td></tr><tr><td>מיקרוכימיקלים פוטו-רזיסטים</td><td></td><td>AZ4620</td><td>לייצור סמן</td></tr><tr><td>אצטון</td><td>סיגמא אלריך</td><td></td><td>לייצור סמן</td></tr><tr><td>מודול פלואורסצנטי ל-OTKB/M, חוטים מטריים</td><td>Thorlabs</td><td>OTKB-FL/ </td> סט מסנני פלורסנט M <td></td></tr><tr><td></td><td>Thorlabs</td><td>MDF-FITC</td><td>עבור פלואורסצאין איזותיוציאנט (FITC)</td></tr> <tr><td>מנקה אולטרסאונד</td><td>דלתא</td><td>DC150H</td><td>למדרגת ההרמה</td></tr></tbody></table>

השמנה של חלקיקי מיקרו סריג אופטי nanoplasmonic

Trapping of Micro Particles in Nanoplasmonic Optical Lattice

פינצטה אופטית plasmonic פותחה כדי להתגבר על גבולות עקיפה של פינצטה אופטית השדה הרחוק קונבנציונלי. סריג אופטי plasmonic מורכב מערך של nanostructures, אשר מוצג מגוון של השמנה והתנהגויות תחבורה. מדווחים את ההליכים ניסיוני ללכוד מיקרו-חלקיקים בתוך סריג אופטי פשוטה nanoplasmonic מרובע. אנחנו מתארים גם את ההתקנה אופטי את nanofabrication של מערך nanoplasmonic. פוטנציאל אופטי נוצר על-ידי הארת מערך של זהב nanodiscs עם קרן גאוסיאנית 980 באורך גל של nm, תהודה פלזמון מרגש. התנועה של חלקיקים מנוטרת על ידי קרינה פלואורסצנטית הדמיה. ערכת לדכא את הסעת חום photothermal מתואר גם להגדיל הכוח האופטי שמיש להשמנה אופטימלית. דיכוי של הסעת חום מושגת על ידי קירור הדגימה לטמפרטורה נמוכה, תוך ניצול המקדם הרחבה תרמי כמעט אפסי של מדיום מים. תחבורה חלקיק יחיד והן מרובות חלקיקים השמנה מדווחים כאן.

חלקיקים בודדים נרשמו על ידי מצלמת CCD בניסוי שלנו, התמונות עובדו ואז עם תוכנית מותאמת אישית כדי לחלץ של החלקיק בכל מסלול16. התוצאות נציג מוצגים באיור 3 ו 1 וידאו ספירות-מיקרו עם קטרים של 2 מיקרומטר. הסממנים מרובות חלקיקים בתוך השבכה אופטי נצפו. תמונות רצופים המופק וידאו נציג התנועה של החלקיק מוצגות באיור4. עבור microparticles של קוטר 2 מיקרומטר, ניתן לראות קיבוץ באשכולות של microparticles ...

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

השמנה של חלקיקי מיקרו סריג אופטי Nanoplasmonic

The plasmonic optical tweezer has been developed to overcome the diffraction limits of the conventional far field optical tweezer. Plasmonic optical ...

המטרה הכוללת של ניסוי זה היא להדגים כיצד ללכוד מיקרו-חלקיקים באמצעות סריגים אופטיים פלסמוניים בטכניקה המדכאת הסעה פוטו-תרמית. המאפיין העיקרי של טכניקה זו הוא השימוש במערך של ננו-מבנים פלסמוניים כדי להגביר את יעילות הלכידה. כמו כן, אנו משתמשים בתכונה ייחודית של מים, מקדם התפשטות תרמית של 0% בטמפרטורה נמוכה, כדי לדכא את ההסעה הפוטו-תרמית.מי שידגים את הפרוצדורה הוא Dinesh Bhalothia, סטודנט לתואר מתקדם מהמעבדה שלי. מערך הניסוי מבוסס על ערכת פינצטה אופטית. ערכה זו של פינצטה אופטית, שהותאמה והוצמדה לה מודול פלואורסצנציה, מוכנה על לוח Breadboard.נורית LED ולייזר דיודה מספקים אור עבור פלואורסצנציה ומניפולציה. מראות מכוונות את האור דרך עדשת אובייקטיב. האובייקטיב ממקד את האור על במת דגימה המשמשת גם כגוף קירור.מצלמת CCD לוכדת תמונות מהדגימה. רכיבים אלו בולטים יותר בסכימה זו. נורית LED כחולה של 470 nanometer משמשת כמקור האור עבור מודול הפלואורסנציה.דיודת לייזר של 980 ננומטר מספקת אור לייזר במיקוד רפוי לצורך מניפולציה. העדשה היא עדשת מיקרוסקופ בעלת מרחק עבודה ארוך. הפעילות על משטח הדגימה מוקלטת באמצעות מצלמת CCD.הפעל את ספק הכוח והזרם עבור דיודת הלייזר של 980 nanometer. השתמש במצלמת ה-CCD כדי לבדוק את יישור קרן הלייזר. אם הקרן מיושרת היטב, תמונת המצלמה תהיה נקודה גאוסיאנית (Gaussian spot).כבה את הלייזר לשלבים הבאים. היבט חשוב של המערך הוא מערכת הקירור. במה הדגימה היא גוף קירור שנועד להכיל מקרר תרמו-אלקטרי.עבוד עם מערכת האלקטרוניקה של המערכת כדי להכין אותה להוספת המקרר התרמואלקטרי. עבור ניסוי זה קיים מעגל דריבר מותאם אישית. בצע את החיבורים בין מעגל הדריבר ללוח הבקרה האלקטרוני.בשלב הבא, השגו רכיב קירור תרמואלקטרי שיתאים לבמה של הדגימה ושיש בו חור המאפשר מעבר של קרן הלייזר. חברו את המוצא של מעגל ההפעלה לרכיב הקירור התרמואלקטרי. העבירו את רכיב הקירור לבמה של הדגימה.לפני ההמשך, חברו את מעגל ההפעלה לספק כוח של five volt. כדי לנטר את הטמפרטורה, השתמשו במצלמה תרמית (forward-looking infrared camera), וודאו שהמערכת מתקררת כראוי לפני ההמשך. לשם כך, השתמשו ביחידת מד חום התנגדותי ובחיישן שלה.התחילו עם החיישן על לבישת זכוכית. העבירו את החיישן ואת לבישת הזכוכית לבמה של הדגימה. מרחו כמות קטנה של משחה תרמית כדי להבטיח מגע תרמי.שם, הבא את המכלול למגע עם הבמה. בבקרים, כוונן את ההספק של אלמנט הקירור התרמו-אלקטרי. לאחר שלוש דקות, קרא את הטמפרטורה באמצעות מד חום מסוג RTD (גלאי טמפרטורה התנגדותי).בנוסף, רשמו את הטמפרטורה באמצעות מצלמת אינפרא-אדום תרמית (forward-looking infrared camera). חזרו על שתי מדידות אלו בהגדרות הספק פלט שונות כדי לקבל עקומת כיול טמפרטורה דומה לזו המוצגת כאן. הכיול הוא חיוני.לפני ההמשך, כבו את אספקת החשמל למקר התרמו-אלקטרי. האלמנט האחרון בהרכבה הוא המערך הננו-פלסמוני. כיסוי הזכוכית כולל מערך שיוצר בהתאמה אישית והוא מוכן להרכבה בניסוי.תמונת מיקרוסקופ אלקטרונים סורק זו של המערך מספקת פירוט רב יותר. זהו מערך של כ-16 מיקרומטרים רבוע של 22 על 22 ננו-דיסקים של זהב. לכל ננו-דיסק עובי של 40 ננומטרים וקוטר של 550 ננומטרים.המרחק ממרכז למרכז בין הדיסקים הוא 750 nanometers. הנח את זכוכית הכיסוי עם המערך הננו-פלסמוני על משטח הדגימה. עליה להיות במגע עם המקרר התרמו-אלקטרי.בשלב הבא, הגדירו את מקור האור. הפעילו את מקור האור הפלואורסצנטי, והגדירו את ההספק ל-5 mW לצורך דימוי בשדה בהיר (bright field). עקבו אחר תמונת ה-CCD תוך כדי מניפולציה של הפסית.השתמשו בסימון שעל השקף כדי לאתר ולהגדיר את מיקום המערך. ודאו שהמערך נמצא במרכז אזור העניין על מסך המחשב. כעת, עברו לדגימה עבור הניסוי.זוהי תערובת של חלקיקי פוליסטירן בקוטר שני מיקרומטר במים דאיוניים. השתמש במיקרופיפט כדי להעביר 10 µL על גבי שקופית הננו-מערך. עבור לספק הזרם של דיודת הלייזר ב-980 nm.הפעל את המכשיר כדי לעורר את התהודה הפלסמונית של המערך. לאחר מכן, השתמש בספק הכוח של מערכת הקירור כדי להגיע לטמפרטורה של 4 °C. לבסוף, התחל בהקלטת וידאו של המיקרו-חלקיקים באמצעות מצלמת ה-CCD.זהו דוגמה לסרטון שהוקלט במהלך ניסוי עם שתי כדוריות פוליסטירן בקוטר מיקרומטר. ההספק האופטי של הלייזר באורך גל של 980 nanometer המשמש לעירור תהודה פלסמונית הוא five milliwatts. שימו לב שהחלקיקים מצטברים במבנה משושה צפוף.תמונות סטילס אלו מציגות את המיקרו-חלקיקים שנלכדו שהצטברו לאורך זמן. שוב, מבנה האריזה המצפופה המשושה (hexagonal close-pack) ניכר בבירור. תמונות מסוג זה יכולות לספק נתונים ליצירת גרף של מספר המיקרו-חלקיקים שנלכדו כפונקציה של הזמן.חמש העקומות הצבעוניות הללו הן דוגמאות למסלולי מיקרו-חלקיקים שניתן לחלץ מהסרטון שהוקלט באמצעות טכניקות של עיבוד תמונה ואלגוריתם מרכז כובד (centroid). סרגל המقياس מייצג two micrometers. הפרוצדורה המתוארת כאן מאפשרת לחוקר לשחזר את הלכידה באופן יומי.בעת ביצוע פרוצדורה זו, חשוב לזכור להשתמש במצלמה תרמית כדי לנטר את טמפרטורת הדגימה על מנת למנוע את שבירתה. לאחר פיתחו, סלל טכניקה זו את הדרך עבור חוקרים בתחום הלכידה האופטית לחקר מחלקה רחבה יותר של תופעות הובלה בסריג אופטי פלסמוני. לאחר צפייה בסרטון זה, צריכה להיות לכם הבנה טובה של אופן ביצוע הלכידה האופטית באמצעות סריג אופטי פלסמוני,

trapping-of-micro-particles-in-nanoplasmonic-optical-lattice

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

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

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

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

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 ללכוד חלקיקי מיקרו באמצעות סריגים אופטיים פלסמוניים לשיפור יעילות הלכידה ודיכוי קונבקציה פוטותרמית. השיטה משתמשת במערך ננו-מבנים פלסמוניים ותכונות ייחודיות של מים.

השמנה של חלקיקי מיקרו סריג אופטי Nanoplasmonic

גלה סרטונים נוספים