Name: 나노 광학 컨베이어 벨트의 제작 및 운영 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-08-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 10 s
Description: 배우세요 나노 광학 컨베이어 벨트를 이용하여 플라즈모닉 공명기의 광학 근접장으로 아미크론 유전체 입자를 정밀하게 수송하는 방법을. 전자빔 리소그래피와 템플릿 스트리핑 기법을 활용한 제작 과정과 레이저 트래핑을 통한 입자 운용 기술을 익히세요.

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저자는 광학 이미징에 대해 논의해 주신 애리조나 대학의 Yuzuru Takashima 교수님, 고출력 레이저에 대한 도움을 주신 Karl Urbanek 씨, 브라운 운동에 대해 논의해 주신 Max Yuen님께 감사의 뜻을 전합니다. 저자는 광학 포획 실험에 대한 유용한 토론을 해준 하버드 대학의 Kenneth Crozier 교수에게 더 많은 감사를 표합니다. 기금은 미국 국립과학재단(National Science Foundation, 수상 번호 1028372)에서 부분적으로 제공했습니다.

<ol><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 (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>Neuman, K., Block, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Trapping%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">Optical Trapping.</a> Rev. Sci. Instrum. 75 (9), 2787-2809 (2004).</li>
<li>Fazal, F. M., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Tweezers+Study+Life+Under+Tension%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photonics%22%5BJournal%5D)">Optical Tweezers Study Life Under Tension.</a> Nat. Photonics. 5 (6), 318-321 (2011).</li>
<li>Bockelmann, U., Thomen, P., Essevaz-Roulet, B., Viasnoff, V., Heslot, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unzipping+DNA+with+Optical+Tweezers%3A+High+Sequence+Sensitivity+and+Force+Flips%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys.+J%22%5BJournal%5D)">Unzipping DNA with Optical Tweezers: High Sequence Sensitivity and Force Flips.</a> Biophys. J. 82 (3), 1537-1553 (2002).</li>
<li>Pang, Y., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Trapping+of+Single+Protein%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical Trapping of Single Protein.</a> Nano Lett. 12 (1), 402-406 (2012).</li>
<li>Dholakia, K., Čizm̌aŕ, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shaping+the+Future+of+Manipulation%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photonics%22%5BJournal%5D)">Shaping the Future of Manipulation.</a> Nat. Photonics. 5 (6), 335-342 (2011).</li>
<li>Grier, D. G., Roichman, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Holographic+Optical+Trapping%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Holographic Optical Trapping.</a> Appl. Opt. 45 (5), 880-887 (2006).</li>
<li>Korda, P. T., Taylor, M. B., Grier, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetically+Locked-in+Colloidal+Transport+in+an+Array+of+Optical+Tweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Kinetically Locked-in Colloidal Transport in an Array of Optical Tweezers.</a> Phys. Rev. Lett. 89 (12), 128301(2002).</li>
<li>Pelton, M., Ladavac, K., Grier, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transport+and+Fractionation+in+Periodic+Potential-energy+Landscapes%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+E%22%5BJournal%5D)">Transport and Fractionation in Periodic Potential-energy Landscapes.</a> Phys. Rev. E. 70 (3), 031108(2004).</li>
<li>Eriksson, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Microfluidic+System+in+Combination+with+Optical+Tweezers+for+Analyzing+Rapid+and+Reversible+Cytological+Alterations+in+Single+Cells+upon+Environmental+Changes%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">A Microfluidic System in Combination with Optical Tweezers for Analyzing Rapid and Reversible Cytological Alterations in Single Cells upon Environmental Changes.</a> Lab Chip. 7 (1), 71-76 (2007).</li>
<li>Applegate, R. W., Squier, J., Vestad, T., Oakey, J., Marr, D. W. M. Optical Trapping, Manipulation, and Sorting of Cells and Colloids in Microfluidic Systems with Diode Laser. 12 (19), 4390-4398 (2004).</li>
<li>MacDonald, G. C., Spalding, G. C., Dholakia, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidic+Sorting+in+an+Optical+Lattice%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Microfluidic Sorting in an Optical Lattice.</a> Nature. 426 (6965), 421-424 (2003).</li>
<li>Neale, S. L., MacDonald, M. P., Dholakia, K., Krauss, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((All-optical+Control+of+Microfluidic+Components+using+Form%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">All-optical Control of Microfluidic Components using Form.</a> Nat. Mater. 4 (7), 530-533 (2005).</li>
<li>Juan, M. L., Righini, M., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmon+Nano-optical+Tweezers.+%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photonics%22%5BJournal%5D)">Plasmon Nano-optical Tweezers. </a> Nat. Photonics. 5 (6), 349-356 (2011).</li>
<li>Kwak, E. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Trapping+with+Integrated+Near-Field+Apertures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Optical Trapping with Integrated Near-Field Apertures.</a> J. Phys. Chem. B. 108 (36), 13607-13612 (2004).</li>
<li>Righini, M., Zelenina, A. S., Girard, C., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parallel+and+Selective+Trapping+in+a+Patterned+Plasmonic+Landscape%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Phys%22%5BJournal%5D)">Parallel and Selective Trapping in a Patterned Plasmonic Landscape.</a> Nat. Phys. 3 (7), 477-480 (2007).</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 (3), 1006-1011 (2010).</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>Shi, X., Hesselink, L., Thornton, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh+Light+Trans-+mission+through+a+C-shaped+Nanoaperture%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh Light Trans- mission through a C-shaped Nanoaperture.</a> Opt. Lett. 28 (15), 1320-1322 (2003).</li>
<li>Chen, K., Lee, A., Hung, C., Huang, J., Yang, Y. <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., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sorting+Nanoparticles+with+Intertwined+Plasmonic+and+Thermo-Hydrodynamical+Forces%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Sorting Nanoparticles with Intertwined Plasmonic and Thermo-Hydrodynamical Forces.</a> Nano Lett. 13, 4230-4235 (2013).</li>
<li>Hansen, P., Zheng, Y., Ryan, J., Hesselink, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-Optical+Conveyor+Belt%2C+Part+I%3A+Theory%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Nano-Optical Conveyor Belt, Part I: Theory.</a> Nano Lett. 14, 2965-2970 (2014).</li>
<li>Zheng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-Optical+Conveyor+Belt%2C+Part+II%3A+Demonstration+of+Handoff+Between+Near-Field+Optical+Traps%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Nano-Optical Conveyor Belt, Part II: Demonstration of Handoff Between Near-Field Optical Traps.</a> Nano Lett. 14, 2971-2976 (2014).</li>
<li>Vogel, N., Zieleniecki, J., Koper, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((As+flat+as+it+gets%3A+Ultrasmooth+Surfaces+from+Template-stripping+Procedures%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">As flat as it gets: Ultrasmooth Surfaces from Template-stripping Procedures.</a> Nanoscale. 4 (13), 3820-3832 (2012).</li>
<li>Zhu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafine+and+Smooth+Full+Metal+Nanostructures+for+Plasmonics%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Mater%22%5BJournal%5D)">Ultrafine and Smooth Full Metal Nanostructures for Plasmonics.</a> Adv. Mater. 22 (39), 4345-4349 (2010).</li>
<li>Kaleli, B., et al. Electron Beam Lithography of HSQ and PMMA Resists and Importance of their Properties to Link the Nano World to the Micro World. STW.ICT Conf, , 105-108 (2010).</li>
</ol>

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NOCB는 기존의 초점 빔 기술에 대한 긴 가능한 입자를 수송하는 강력한 트래핑 힘과 능력을 갖춘 플라즈몬 접근의 작은 함정의 크기를 결합합니다. NOCB 고유 시스템의 트래핑 및 전송 특성은 표면 패터닝의 결과가 아닌 조명 빔을 성형하는. 제공된 조명은 충분히 밝고 편광 또는 파장은, 변조 될 수있는 입자가 파지 표면 상에 복잡한 프로토콜을 이동시킬 수있다. 우리는 NOCB도 신속하게 정렬 자신의 이동성 (23)에 계 입자 수 있습니다 시뮬레이션을 통해 증명하고있다. 근거리 트랩은 단일 분자 화학에 대한 작은 반응 볼륨을 제공 할 수 있으며, NOCB의 고유 parallelizability는, 설정 수행하고 칩에 포장 및 조명 될 수만큼의 동시 실험을 해체하는 데 사용할 수 있다는 것을 의미합니다 한 번. , 근접장 O 작업을 NOCB를 얻으려면보유 및 나노 입자를 넘겨 ptical 힘은 다른 입자와 기판 자체 점성 드래그, 종래의 광 트래핑 (조명 빔의...

캡처, 심문 및 단일 나노 입자의 조작은 나노 기술의 중요성을 성장의이다. 광학 핀셋이 될 수 있도록 단일 DNA 분자 (4)과의 기계적 특성의 측정으로 획기적인 실험을 사용하도록 설정 한 분자 생물학 1-4, 5-7 화학 및 나노 조립 7-10에서 실험 특히 성공적인 조작 기술이되었다 그들의 광학 특성 11,12 의한 세포의 선별. 이러한 국경에 발견은 더 작은 시스템의 연구를 열어, 그들은 새로운 실질적으로 유익한 제품과 기술의 엔지니어링에 대한 방법을 확인합니다. 차례로, 이러한 경향은 새로운 기술들이 더 작고 기초 입자를 조작 할 필요가 구동한다. 또한, 의견 생화학 시험을 가지고 위해 더 저렴하고 더 작은 패키지에서 이러한 기능을 수행하기 위해 &#39;랩 온어 칩&#39;장치를 구축 할 수있다 푸시실험실, 의료 및 기타 목적으로 13, 14의 필드에. 불행하게도, 종래의 광 트래핑 (COT)는 나노 기술의 증가하는 요구 사항을 모두 충족 할 수 없습니다. COT 광 강도와 전자계 에너지 구배의 높은 국부 피크를 만드는 단단한 포커스에 레이저 광을 가지고 높은 개구 수 (NA)의 대물 렌즈를 사용하는 메커니즘을 동작한다. 이러한 에너지 밀도 구배는 일반적으로 초점의 중심을 향해 그들을 흡입 광 산란 입자에 힘을가 순. 작은 입자를 트래핑 높은 광 출력 또는 엄격한 초점을 필요로한다. 그러나, 광 빔의 초점이 초점 스폿의 최소 크기를 제한하고, 에너지 밀도 구배에 상한을 둔다 회절 원리 순종. 효율적으로 COT 수없는 함정 작은 물체를하고, 침대는, 트래핑 해상도를 문제 근접한 입자 사이에 차별이이 두 즉각적인 결과가제한은 &#39;지방 손가락&#39;문제로 알려져 있습니다. 또한, COT 여러 입자 트래핑 구현은 급격히 광 트래핑 시스템의 비용과 복잡성을 증가 빔 스티어링 광학 또는 공간 광 변조기들, 시스템 구성 요소를 필요로한다. 종래의 광 집속 빔의 근본적인 한계를 회피하는 하나의 방법은, 파 필드에서, 대신 근접장 광학 전자기 에너지의 기울기를 악용하는 전파했다. 니어 필드는 기하 급수적으로 떨어져 전자기장의 소스는 매우 이러한 소스 지역화뿐만 아니라 것을 의미 붕괴뿐만 아니라 에너지 밀도가 매우 높은 구배를 나타낸다. 이러한 나비 넥타이 구멍, 나노 기둥 및 C 모양의 조각으로 나노 금속 공진기의 근처 필드는 거의 infr에 더 골드와 실버의 플라즈몬 작용에 의해 강화 된 전자기 에너지의 특별한 농도를 나타내는 것으로 밝혀졌다ared 및 광학 파장. 이러한 공진기는 고효율 및 해상도 15-22에서 매우 작은 입자를 트랩하는데 사용되어왔다. 이 기술은 작은 입자를 포착하는데 효과적 입증되었지만, 그것은 또한 근거리 시스템 원방 시스템 또는 마이크로 유체와 인터페이스 할 경우에 필요한 상당한 범위에 걸쳐 입자를 운반하는 능력에 제한되는 것으로 입증되었다. 최근 우리의 그룹은이 문제에 대한 해결책을 제시하고있다. 공진기가 서로 매우 가까이에 위치하는 경우, 입자는 원칙적으로 표면으로부터 방출되지 않고 다음 한 근접장 광학 트랩에서 마이그레이션 할 수 있습니다. 인접한 트랩 별도로 온 오프 할 수있는 경우에 전송의 방향을 결정할 수있다. 각 공진기는 그 이웃과는 상이한 편광 또는 빛의 파장에 민감되는 세 개 이상의 어드레스 가능한 공진기의 선형 배열은, nanoparti 수송, 광학 컨베이어 벨트로 작동칩에 여러 미크론의 거리에 사이클 사용. 제자리에 입자를 보유 할 수 있지만, 또한 패턴의 트랙을 따라 빠른 속도로 이동할 수 있으며, 수집 또는 입자를 분산뿐만로서 소위 &#39;나노 광학 컨베이어 벨트&#39;(NOCB)는, 플라즈몬 공진 트래핑 기법들 중 고유 혼합을 대기하고, 심지어 자신의 이동성 (23)와 같은 속성별로 정렬. 이들 기능 모두는 빔 스티어링 광학 필요없이, 조명의 편광 또는 파장을 조절함으로써 제어된다. 근접장 광 트랩으로, 해상도를 포착 NOCB 종래 집속 광 빔 트랩보다 높다, 그래서 근접해있는 입자를 구분할 수있다; 그것이 잘 포착에 광을 집중하는 금속 나노 구조물을 사용하기 때문에 전력 효율이며, 이러한 높은 NA 대물 비싼 광학 부품을 필요로하지 않는다. 또한, 많은 NOCBs 높은 패킹 덴에서 병렬로 동작 될 수있다1200 (23)을 통해 개구 SITY는, 동일 기판 상에, 그리고 1 W의 전력을 구동 할 수있다. 우리는 최근에 부드럽게 앞뒤로 4.5 μm의 트랙 (24)를 따라 나노 입자를 추진, 제 1 편광 중심 NOCB을 증명하고있다. 이 문서에서는 광학적 장치를 설계하고 제조하는 데 필요한 단계를 제시하여 활성화하고 상기 전송 실험을 재현. 우리는이 기술이 더 널리 사용할 수 있도록하는 마이크로 유체, 원거리 광학 및 나노 장치 및 실험 사이의 크기의 격차를 해소하는 데 도움이되기를 바랍니다.

<table><tbody><tr><td>HSQ 전자 빔 레지스트</td><td>Dow Corning</td><td>XR-1541-006</td><td></td></tr><tr><td>PMMA</td><td>MicroChem</td><td>950A2 M230002</td><td></td></tr><tr><td>고속 경화 광학 접착제</td><td>Norland Optical Adhesive</td><td>NOA 81</td><td></td></tr><tr><td>형광 카르복실 미세구</td><td>Bangs Laboratories</td><td>FC02F, FC03F</td><td></td></tr><tr><td>형광 카르복실레이트 변성 미세구</td><td>분자 프로브</td><td>F-8888</td><td></td></tr><tr><td>석영 슬라이드</td><td>SPI 공급</td><td>1020-AB</td><td></td></tr><tr><td>도립 형광 현미경</td><td>Nikon</td><td>ECLIPSE TE2000-U</td><td></td></tr><tr><td>Nd:YAG 레이저</td><td>광파 전자</td><td>221-HD-V04</td><td></td></tr><tr><td>sCMOS 카메라</td><td>PCO</td><td>EDGE55</td><td></td></tr><tr><td>CCD 카메라</td><td>Watec</td><td>WAT-120N</td><td></td></tr><tr><td>0차 반파 플레이트</td><td>Thorlabs</td><td>WPH05M-1064</td><td></td></tr><tr><td>Triton X-100</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>T8787</td><td></td></tr><tr><td>증류수</td><td>Invitrogen</td><td>10977-023</td><td></td></tr><tr><td>Si 웨이퍼</td><td>실리콘 퀘스트 인터내셔널</td><td>708069</td><td></td></tr><tr><td>광학 렌즈</td><td>Thorlabs</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

나노 광학 컨베이어 벨트의 제작 및 운영

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

작은 입자에 힘을 함정에 초점을 맞춘 레이저 빔을 사용 발휘하는 기술은 지난 몇 년 동안 나노 생물과 물리 과학의 많은 중요한 발견을 가능하게했다. 이 분야에서 진전을보다 쉽게​​ 배포하고 널리 사용할 수 있습니다 도구, 더 작은 시스템의 더 큰 규모의 추가 연구를 초대합니다. 불행히도, 회절의 기본 법칙 트랩하기 어려운 지름이 반 파장보다 작은 입자를 만드는 레이저 빔의 초점 스폿의 최소 크기를 제한하고, 일반적으로 하나의 절반보다 더 가깝게되는 입자 사이에 차별 연산자 방지 -wavelength. 이것은 많은 밀접하게 이격 된 나노 입자의 광학 조작을 배제하고, 광 - 기계 시스템의 해상도를 제한한다. 또한, 집중 빔을 사용하여 조작이 매우 부피가 크고 비용이 많이들 수 있습니다 빔 형성 또는 스티어링 광학 필요합니다. 해결하기 위해종래의 광 트래핑 연구실의 시스템 확장 성에서 제한이 칩을 가로 질러 이동하는 입자를 근접장 광학을 이용하는 대안적인 방법을 고안했다. 대신 원거리에 레이저 빔의 초점을 맞추는, 플라즈몬 공진 근접장 광은 회절의 제한을 극복하고 높은 해상도로 입자를 조작하는 데 필요한 로컬 광 강도 향상을 생성한다. 밀접 간격 공진기는 컨베이어 벨트와 같은 방식으로 다음에 한에서 입자의 핸드 오프를 중재 해결할 수 있습니다 강력한 광학 트랩을 생산하고 있습니다. 여기서는 디자인 플라즈몬 C 형 공진기 및 방법 초해 나노 조작 및 수송을 달성하기 편광 된 레이저 광으로 조작하는 패터닝 금 표면을 이용하여 컨베이어 벨트를 제조하는 방법을 설명한다. 나노 광학 컨베이어 벨트 칩은 리소그래피 기술을 사용하여 제조 및 패키징 쉽게 분산 될 수있다.

도 7은 최종 장치의 그림이다. 1cm X 1cm의 금 표면의 중심에 거의 직각 도면으로부터 알 수있는 CSE 및 반송 패턴,의 행렬이다. (6)는 최종 디바이스에서 예시 CSE 패턴의 주사 전자 현미경 사진이다도. 길이 나노 광학 컨베이어 벨트는 5㎛ 건너 여행 390 nm의 폴리스티렌 비드의 입자 운동은도 9에 도시되어있다. 곡선은 레이저 편광 각도의 함수로서 입자의 위치를 나타낸다. 프로토콜에서 언급 한 바와 같이, 전송이 성공하지 않거나 근거리 트래핑가 시작하지 않는 경우가있을 수 있습니다. 최선의 조치는 더 나은 상태에있을 수있는 다른 패턴을 시도하는 것입니다. <img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/...

기존 광학 조작 기술의 확장성과 해상도는 회절에 의해 제한됩니다. 우리는 회절 한계를 우회하고 밀접하게 배치된 C자형 플라즈몬 공진기의 경로로 패턴화된 금 표면을 사용하여 칩을 가로질러 나노 입자를 광학적으로 운반하는 방법을 설명합니다.

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological ...

다음 실험의 전반적인 목표는 주소 지정 가능한 플라스모닉 공진기의 선형 배열, 즉 나노 광학 컨베이어 벨트로 알려진 장치의 광학 근접장을 사용하여 서브마이크론 유전체 입자를 운송하는 것입니다. 이는 먼저 소프트웨어를 사용하여 원하는 경로를 따라 성공적으로 운송될 수 있도록 컨베이어 벨트를 설계함으로써 이루어집니다. 두 번째 단계로, 전자빔 리소그래피 공정과 템플릿 스트리핑 기술을 사용하여 컨베이어 벨트를 제작합니다.다음으로, 레이저를 사용하여 컨베이어 벨트 끝에 샘플을 포획하고, 빔 경로에 있는 반파장판을 회전시켜 입자의 이동을 유도합니다. 결과는 빔 강도 프로파일을 전혀 변경하지 않고 편광 각도를 회전시키는 것만으로 레이저 빔의 폭을 가로질러 선형 수송이 일어남을 보여줍니다. 이 기술이 기존의 광집게(optical tweezers)보다 갖는 주요 장점은 수송 거동과 해상도가 빔 스티어링이 아니라 리소그래피를 통해 제작된 구조에 의존한다는 점입니다.이 기술은 칩 상의 생물학적 분석 및 나노스케일 제조에 적용될 수 있습니다. 저희는 먼저 씨-어퍼처(sea aperture)에 의해 생성되는 광학 근접장을 활용하는 방안을 연구하던 중 이 방법에 대한 아이디어를 얻었습니다. 본 실험 절차의 시연은 저희 연구실의 대학원생인 Tiffany Wong이 맡아 진행하겠습니다. 우선, CAD 프로그램을 사용하여 선형 경로를 따라 C-S 모양 폴리곤의 이중 선형 배열을 생성하십시오.각 쌍의 다각형을 볼록 껍질(convex hull)을 중심으로 30±90도씩 순차적으로 회전하도록 설계하십시오. 연속된 쌍 사이의 간격은 입자 직경의 1배를 초과하지 않아야 하며, 한 쌍 내 다각형 중심 간의 거리는 이 간격의 90%를 초과하지 않도록 하십시오. 그다음, 평면 패턴 치수를 수용하며 패턴의 하단으로는 최소 200 nm, 상단으로는 최소 600 nm까지 확장되는 수치 해석 기하 구조를 작성하십시오.평면 아래에는 기판을 나타내는 도메인이 있고, 평면 위에는 유체 챔버를 나타내는 도메인이 있습니다. 평면 CS 모양의 패턴을 기판 방향으로 150 nanometers만큼 돌출시켜 각인 내부를 나타내는 3D 도메인을 생성합니다. 그 다음, 원하는 모양의 입자 도메인을 도입합니다. 이 특정 예시에서는 직경이 400 nanometers인 구체를 도입합니다.다음으로, 시뮬레이션의 개방 경계에 두께가 최소 500 nanometers인 완벽 일치층(perfe

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

Femtosecond 레이저 직접 작성이 자주 폴리머와 잔에 세 차원 (3D) 패턴을 생성하는 데 사용됩니다. 그러나, 3D로 패턴의 금속 도전 남아 있습니다. 우리는 800 nm의 중심 femtosecond 레이저를 사용하여 고분자 매트릭스 내부에 내장은 nanostructures를 제​​조하는 방법에 대해 설명합니다.

3D로 연결이 끊긴 실버 Nanostructures를 조작하는 방법

유전체의 저전력 광학 트래핑 다음 설치 방법 세부 금속 필름에 두 번 nanohole를 사용하여 나노 입자.

나노 입자의 광학 트래핑

우리는 배경 가스의 존재에 나노초 펄스 레이저 증착 (PLD)에 의해 nanostructured 산화물 박막을 증착 할 수있는 실험 방법을 설명합니다. 알 - 도핑 된 ZnO (아조) 영화이 방법을 사용하여 소형에서 계층 적 나노 나무 숲으로 구성까지, 증착 될 수있다.

의 제작 펄스 레이저 증착에 의해 투명 실시 산화물 나노 설계

nanodetection 대​​한 바람직하지 않은 레이저 지터 노이즈를 제거하도록 설계 기준 간섭계 기술은, 매우 높은 품질 계수의 마이크로 공동 프로빙에 이용된다. 어셈블리, 설정 및 데이터 수집을위한 지침은 캐비티 품질 계수를 특정하기위한 측정 과정과 함께 제공된다.

Nanodetection에 대한 참조 간섭계의 구현

파라메트릭 광기계 여기(parametric optomechanical excitations)는 최근 광학 방사선 압력과 자극된 브릴루인 산란(Brillouin scattering)을 통해 미세유체 광기계 공진기에서 실험적으로 입증되었습니다. 이 논문은 이러한 미세유체 공진기의 제작과 함께 광기계적 진동을 생성하고 검증하는 방법론에 대해 설명합니다.

제작 및 미세 유체 광​​ 기계 발진기의 테스트

우리는 표면 패터닝을 위한 스캐닝 터널링 현미경의 원자 계측과 선택적 원자층 증착 및 반응성 이온 에칭을 결합하기 위한 프로토콜을 보고합니다. 수많은 대기 노출 및 운송을 포함하는 견고한 프로세스를 사용하여 원자 계측을 갖춘 3D 나노 구조를 제작합니다.

원자 추적 가능한 나노 구조 제작

여러 분석 요구 사항에 대한 간단한 제조 방법을 조사하기 위해 면 소재로 만든 유체 흡수 채널 시스템을 만들었습니다. 이 장치는 다중 검출 플랫폼을 구축하고 아질산염, 총 단백질 및 우로빌리노겐의 임상 소변 검사를 위해 측면 유동 기반 생체 의학 장치에 일반적으로 영향을 미치는 오염 문제를 해결하는 데 사용되었습니다.

면 분석 장치를 제조

우리는 펨토초 레이저 유발 절제하여 파장 이하 직경의 실리카 섬유 (나노 파이버 광)의 1-D 광결정 공동을 제조하는 프로토콜을 제시한다.

펨토초 레이저에 의한 절제를 사용하여 나노 섬유에 1-D 광자 크리스탈 캐비티의 제작

여기, 우리는 열 nanoimprinting 통해 그라데이션 nanopattern 판의 제조와는 nanostructures 인간의 내 피 조상 세포의 응답을 검사 하는 방법에 대 한 프로토콜을 제시. 설명 된 기술을 사용 하 여 물리적 자극에 의해 셀 동작을 조작할 수 있는 비 계를 생산 가능 하다.

열 Nanoimprinting 기술과 인간의 내 피 식민지 형성 세포의 응답의 심사에 의해 그라데이션 Nanopattern의 제조

Plasmonic 골드 nanorods 액체에 갇혀 고 kHz 주파수 원형 편광 광학 핀셋을 사용 하 여에서 회전 될 수 있습니다. 연구와 과학의 많은 분야에서 응용 프로그램에 대 한 강력한 시스템을 리드 Brownian 역동성 분석 및 빛 scatteringspectroscopy 도구를 소개.

건설 및 골드 하이퍼 로타리 빛 구동 모터 시스템의 운영

리프오프 포토리소그래피, 나노 깊이 반응성 이온 에칭 및 실온 플라즈마를 통해 음향 나노 유체학용 리튬 니오베이트에 표면 음향파 작동 장치를 통합하여 나노 높이 채널의 제조를 시연합니다. 단결정 리튬 niobate의 표면 활성화 다층 결합, 산화물에 리튬 niobate 결합에 유사하게 유용한 공정.

음향 나노 유체학용 리튬 니오바테를 통한 표면 음향파 작동을 통합한 나노높이 채널 제조

배우세요 나노 광학 컨베이어 벨트를 이용하여 플라즈모닉 공명기의 광학 근접장으로 아미크론 유전체 입자를 정밀하게 수송하는 방법을. 전자빔 리소그래피와 템플릿 스트리핑 기법을 활용한 제작 과정과 레이저 트래핑을 통한 입자 운용 기술을 익히세요.

나노 광학 컨베이어 벨트의 제작 및 운영

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