Intrappolamento delle Micro particelle in grata ottica Nanoplasmonic

Sommario

Descriviamo una procedura per intercettare otticamente micro-particelle in grata ottica nanoplasmonic.

Abstract

La pinzetta ottica plasmonica è stata sviluppata per superare i limiti di diffrazione delle pinzette ottiche convenzionali campo lontano. Plasmonica reticolo ottico è costituito da una matrice di nanostrutture, che esibiscono una varietà di intrappolamento e comportamenti di trasporto. Segnaliamo le procedure sperimentali per intrappolare micro-particelle in un reticolo ottico semplice quadrato nanoplasmonic. Descriviamo anche l'installazione di ottica e la nanofabbricazione di una matrice di nanoplasmonic. Il potenziale ottico è creato da illuminare una matrice di nanodiscs d'oro con un fascio gaussiano di 980 nm lunghezza d'onda ed eccitante risonanza plasmonica. Il moto delle particelle è monitorato da formazione immagine di fluorescenza. Uno schema per sopprimere photothermal convezione anche descritto per aumentare la potenza ottica utilizzabile per il trapping ottimale. Soppressione della convezione è realizzata il campione a bassa temperatura di raffreddamento, ed utilizzando il coefficiente di dilatazione termica quasi zero di un mezzo di acqua. Trasporto di singola particella sia più dell'intrappolamento delle particelle sono segnalati qui.

Introduzione

L'intrappolamento ottico di particelle micro-scala è stato originariamente sviluppato da Arthur Askin agli inizi del 1970. Mai fin dalla sua invenzione, la tecnica è stata sviluppata come un versatile strumento per micro - e nanomanipulation^1,2. Optical trapping base lontano dal campo-principio di messa a fuoco è intrinsecamente limitato dalla diffrazione nel suo confinamento spaziale, in cui la forza di intrappolamento diminuisce drammaticamente convenzionale (seguente un ~unalegge³ per una particella di raggio un) ³. per superare tali limiti di diffrazione....

Protocollo

1. Setup ottico

Nota: il principio dell'apparato ottico è illustrato nella Figura 1.

1. Set up ottico pinzetta kit (vedere la Tabella materiali) e il modulo di fluorescenza (Vedi Tabella materiali) secondo i loro manuali. Collegare una fonte di 470 nm blu luce che emettono luce a diodi (LED) al modulo fluorescente.
2. Sostituire l'alta apertura numerica (NA) (NA = 1.25, ingrandimento 100 x) obiettivo a immersione in olio tramite un funzionamento di lungo distanza obiettivo del microscopio (WD) (lunghezza focale 3,6 mm, WD = 10.6 mm, NA = 0.5).
3. Rimuove....

Risultati

Traiettorie di singola particella sono state registrate da una telecamera CCD nel nostro esperimento e le immagini sono state poi elaborate con un programma personalizzato per estrarre traiettoria^{16 di ogni particella}. Risultati rappresentativi vengono visualizzati in Figura 3 e Video 1 per micro-sfere con diametro di 2 µm. più orpelli di particelle all'interno del reticolo ottico sono stati osservati. Successive immag.......

Discussione

La procedura qui descritta consente al lettore di riprodurre in modo affidabile la registrazione dei colori su una base quotidiana. Regola empirica generale per progettare un reticolo ottico utilizzabile è quello di utilizzare una dimensione paragonabile per plasmoniche nanoarray, interdisc distanza e intrappolati dimensione delle particelle. Rispetto ad una singola, isolata Nanostrutture plasmoniche, il design di grata ottica in collaborazione con l'alto potere ottico accordato dal raffreddamento il campione a ~ 4 ° C u.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Elemento di raffreddamento termoelettrico	Thorlabs	TEC 1.4-6	Elemento TEC per il raffreddamento dei campioni
Termometro RTD	Omega	Engineering RTD Termometro 969C
Telecamera a infrarossi	FLIR	Termocamera FLIR One	per il monitoraggio della temperatura
sorgente luminosa a diodi emettitori di luce	Touchbright		Sorgente luminosa per l'illuminazione per l'imaging fluorescente
obiettivo a lunga distanza di lavoro	Olympus	LMPLFLN	Per l'illuminazione del campione e l'imaging
Kit trappola ottica	Thorlabs	OTKB/M
del vetrino coprioggetti			0,17 mm
Microscopio elettronico a scansione	Hitachi	SEM-Hitachi S3400N
Cancellatore di fascio di elettroni	DEBEN	Separatore di fascio PCD	Il blanker viene aggiunto al microscopio elettronico a scansione
Evaporatore termico	Tecnologia
Allineatore a maschera	Karl Suss	MJB 3	Per la fabbricazione di marcatori
Resistenza a fascio di elettroni	Sigma Alrich	PMMA 120K	Per litografia a fascio elettronico
Resistenza a fascio di elettroni	Sigma Alrich	PMMA 960K	Per litografia a fascio elettronico
Microsfere di polistirene marcate con fluoresent	Polyscience		2 um di diametro
	Mouser	2N3904	quantità 2 per circuito driver TEC
Transistor bipolare	Mouser	2N3906	quantità 2 per circuito driver TEC
Transistor di potenza MOSFET	Mouser	IRF5305	quantità 2 per circuito driver TEC
Transistor di potenza MOSFET	Mouser	IRF131ON	quantità 2 per circuito driver TEC
Resistenza da 10 kOhm	Mouser		quantità 6 per circuito di pilotaggio TEC
Resistenza da 910 Ohm	Mouser		quantità 2 per circuito di pilotaggio TEC
Fotoresist Microchemicals		AZ4620	Per la fabbricazione di marcatori
Acetone	Sigma Alrich		Per la fabbricazione di marcatori
Modulo di fluorescenza per OTKB/M, filettature metriche	Thorlabs	OTKB-FL/ M
Set di filtri fluorescenti	Thorlabs	MDF-FITC	per isotiocianato di fluoresceina (FITC)
Pulitore ad ultrasuoni	Delta	DC150H	Per la fase di sollevamento

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