Name: 건설 및 골드 하이퍼 로타리 빛 구동 모터 시스템의 운영 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-30T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 48 s
Description: 배우세요 원형 편광 광학 핀셋을 사용하여 금 나노로드를 회전시키고 토크를 측정하는 방법. 이 기술은 브라운 운동 분석과 광산란 분광법을 통해 나노입자 역학을 연구하는 데 활용됩니다.

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이 작품은 크누트와 앨리스 발 렌 버그 재단, 스웨덴 연구 위원회와 사전 Nanoscience의 나노기술 Chalmers 영역에 의해 지원 되었다.

<ol><li>Andrén, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+photothermal+effects+on+optically+trapped+gold+nanorods+by+simultaneous+plasmon+spectroscopy+and+brownian+dynamics+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Probing photothermal effects on optically trapped gold nanorods by simultaneous plasmon spectroscopy and brownian dynamics analysis.</a> ACS Nano. 11 (10), 10053-10061 (2017).</li>
<li>Shao, L., Yang, Z. -J., Andrén, D., Johansson, P., Käll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold+nanorod+rotary+motors+driven+by+resonant+light+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Gold nanorod rotary motors driven by resonant light scattering.</a> ACS Nano. 9 (12), 12542-12551 (2015).</li>
<li>Lehmuskero, A., Ogier, R., Gschneidtner, T., Johansson, P., Käll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrafast+spinning+of+gold+nanoparticles+in+water+using+circularly+polarized+light%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Ultrafast spinning of gold nanoparticles in water using circularly polarized light.</a> Nano Letters. 13 (7), 3129-3134 (2013).</li>
<li>Šípová, H., Shao, L., Odebo Länk, N., Andrén, D., Käll, M. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsphotonics.8b00034">Photothermal DNA release from laser-tweezed individual gold nanomotors driven by photon angular momentum.</a> ACS Photonics. , (2018).</li>
<li>Hajizadeh, F., et al. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/abstract.cfm?uri=optica-4-7-746">Brownian fluctuations of an optically rotated nanorod.</a> Optica. 4 (7), 746-751 (2017).</li>
<li>Tong, L., Miljkovic, V. D., Käll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alignment%2C+rotation%2C+and+spinning+of+single+plasmonic+nanoparticles+and+nanowires+using+polarization+dependent+optical+forces%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Alignment, rotation, and spinning of single plasmonic nanoparticles and nanowires using polarization dependent optical forces.</a> Nano Letters. 10 (1), 268-273 (2009).</li>
<li>Lehmuskero, A., Li, Y., Johansson, P., Käll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+particles+set+into+fast+orbital+motion+by+an+optical+vortex+beam%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Plasmonic particles set into fast orbital motion by an optical vortex beam.</a> Optics Express. 22 (4), 4349-4356 (2014).</li>
<li>Lehmuskero, A., Johansson, P., Rubinsztein-Dunlop, H., Tong, L., Käll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+trapping+of+colloidal+metal+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Laser trapping of colloidal metal nanoparticles.</a> ACS Nano. 9 (4), 3453-3469 (2015).</li>
<li>Shao, L., Käll, M. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201706272/full">Light-driven rotation of plasmonic nanomotors.</a> Advanced Functional Materials. , In Press (2018).</li>
<li>Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J., 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+%22Optics+letters%22%5BJournal%5D)">Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles.</a> Optics letters. 11 (5), 288-290 (1986).</li>
<li>Neuman, K. C., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+scientific+instruments%22%5BJournal%5D)">Optical trapping.</a> Review of scientific instruments. 75 (9), 2787-2809 (2004).</li>
<li>Chu, S., Hollberg, L., Bjorkholm, J. E., Cable, A., Ashkin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+viscous+confinement+and+cooling+of+atoms+by+resonance+radiation+pressure%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional viscous confinement and cooling of atoms by resonance radiation pressure.</a> Physical Review Letters. 55 (1), 48(1985).</li>
<li>Svoboda, K., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+of+metallic+Rayleigh+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Optical trapping of metallic Rayleigh particles.</a> Optics Letters. 19 (13), 930-932 (1994).</li>
<li>Wang, M. D., Yin, H., Landick, R., Gelles, J., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stretching+DNA+with+optical+tweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+journal%22%5BJournal%5D)">Stretching DNA with optical tweezers.</a> Biophysical journal. 72 (3), 1335-1346 (1997).</li>
<li>Friese, M. E. J., Nieminen, T. A., Heckenberg, N. R., Rubinsztein-Dunlop, H. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/nature/journal/v394/n6691/abs/28566.html">Optical alignment and spinning of laser-trapped microscopic particles.</a> Nature. 394 (6691), 348-350 (1998).</li>
<li>Gao, W., Wang, J. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/nr/c4nr03124e">Synthetic micro/nanomotors in drug delivery.</a> Nanoscale. 6 (18), 10486-10494 (2014).</li>
<li>Li, M., Lohmüller, T., Feldmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+injection+of+gold+nanoparticles+into+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Optical injection of gold nanoparticles into living cells.</a> Nano Letters. 15 (1), 770-775 (2014).</li>
<li>Nelson, B. J., Kaliakatsos, I. K., Abbott, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microrobots+for+minimally+invasive+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+review+of+biomedical+engineering%22%5BJournal%5D)">Microrobots for minimally invasive medicine.</a> Annual review of biomedical engineering. 12, 55-85 (2010).</li>
<li>Balk, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kilohertz+rotation+of+nanorods+propelled+by+ultrasound%2C+traced+by+microvortex+advection+of+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Kilohertz rotation of nanorods propelled by ultrasound, traced by microvortex advection of nanoparticles.</a> ACS Nano. 8 (8), 8300-8309 (2014).</li>
<li>Chen, H., Shao, L., Li, Q., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gold+nanorods+and+their+plasmonic+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Gold nanorods and their plasmonic properties.</a> Chemical Society Reviews. 42 (7), 2679-2724 (2013).</li>
<li>Maier, S. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMaier%2C+SA+%22Plasmonics%3A+fundamentals+and+applications%22">Plasmonics: fundamentals and applications</a>. , Springer Science & Business Media. (2007).</li>
<li>Xu, H., Bjerneld, E. J., Käll, M., Börjesson, L. <a target="_blank" href="https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.83.4357">Spectroscopy of single hemoglobin molecules by surface enhanced Raman scattering.</a> Physical Review Letters. 83 (21), 4357(1999).</li>
<li>Chen, H., Kou, X., Yang, Z., Ni, W., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shape-and+size-dependent+refractive+index+sensitivity+of+gold+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Shape-and size-dependent refractive index sensitivity of gold nanoparticles.</a> Langmuir. 24 (10), 5233-5237 (2008).</li>
<li>Ruijgrok, P. V., Verhart, N. R., Zijlstra, P., Tchebotareva, A. L., Orrit, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brownian+fluctuations+and+heating+of+an+optically+aligned+gold+nanorod%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Brownian fluctuations and heating of an optically aligned gold nanorod.</a> Physical Review Letters. 107 (3), 037401(2011).</li>
<li>Pelton, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+and+alignment+of+single+gold+nanorods+by+using+plasmon+resonances%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Optical trapping and alignment of single gold nanorods by using plasmon resonances.</a> Optics Letters. 31 (13), 2075-2077 (2006).</li>
<li>Hansen, P. M., Bhatia, V. K., Harrit, N., Oddershede, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expanding+the+optical+trapping+range+of+gold+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Expanding the optical trapping range of gold nanoparticles.</a> Nano Letters. 5 (10), 1937-1942 (2005).</li>
<li>Ni, W., Ba, H., Lutich, A. A., Jäckel, F., Feldmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancing+Single-Nanoparticle+Surface-Chemistry+by+Plasmonic+Overheating+in+an+Optical+Trap%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Enhancing Single-Nanoparticle Surface-Chemistry by Plasmonic Overheating in an Optical Trap.</a> Nano Letters. 12 (9), 4647-4650 (2012).</li>
<li>Liu, M., Zentgraf, T., Liu, Y., Bartal, G., Zhang, X. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/articles/nnano.2010.128">Light-driven nanoscale plasmonic motors.</a> Nature nanotechnology. 5 (8), 570-573 (2010).</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+birefringence%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">All-optical control of microfluidic components using form birefringence.</a> Nature Materials. 4 (7), 530-533 (2005).</li>
<li>Jones, P., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19856981">Rotation detection in light-driven nanorotors.</a> ACS Nano. 3 (10), 3077-3084 (2009).</li>
<li>Bonin, K. D., Kourmanov, B., Walker, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+torque+nanocontrol%2C+nanomotors+and+nanorockers%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Light torque nanocontrol, nanomotors and nanorockers.</a> Optics Express. 10 (19), 984-989 (2002).</li>
<li>Arita, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rotational+dynamics+and+heating+of+trapped+nanovaterite+particles%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Rotational dynamics and heating of trapped nanovaterite particles.</a> ACS Nano. 10 (12), 11505-11510 (2016).</li>
<li>Lee, Y. E., Fung, K. H., Jin, D., Fang, N. X. <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/1405.0239">Optical torque from enhanced scattering by multipolar plasmonic resonance.</a> Nanophotonics. 3 (6), 343-350 (2014).</li>
<li>Kyrsting, A., Bendix, P. M., Stamou, D. G., Oddershede, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Heat+profiling+of+three-dimensionally+optically+trapped+gold+nanoparticles+using+vesicle+cargo+release%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Heat profiling of three-dimensionally optically trapped gold nanoparticles using vesicle cargo release.</a> Nano Letters. 11 (2), 888-892 (2010).</li>
<li>Andres-Arroyo, A., Wang, F., Toe, W. J., Reece, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intrinsic+heating+in+optically+trapped+au+nanoparticles+measured+by+dark-field+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Intrinsic heating in optically trapped au nanoparticles measured by dark-field spectroscopy.</a> Biomedical Optics Express. 6 (9), 3646-3654 (2015).</li>
<li>Ye, X., Zheng, C., Chen, J., Gao, Y., Murray, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+binary+surfactant+mixtures+to+simultaneously+improve+the+dimensional+tunability+and+monodispersity+in+the+seeded+growth+of+gold+nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Using binary surfactant mixtures to simultaneously improve the dimensional tunability and monodispersity in the seeded growth of gold nanorods.</a> Nano Letters. 13 (2), 765-771 (2013).</li>
<li>Arias-González, J. R., Nieto-Vesperinas, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+forces+on+small+particles%3A+attractive+and+repulsive+nature+and+plasmon-resonance+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22JOSA+A%22%5BJournal%5D)">Optical forces on small particles: attractive and repulsive nature and plasmon-resonance conditions.</a> JOSA A. 20 (7), 1201-1209 (2003).</li>
<li>Berg-Sörensen, K., Flyvbjerg, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Power+spectrum+analysis+for+optical+tweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Power spectrum analysis for optical tweezers.</a> Review of Scientific Instruments. 75 (3), 594-612 (2004).</li>
<li>Gittes, F., Schmidt, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interference+model+for+back-focal-plane+displacement+detection+in+optical+tweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Interference model for back-focal-plane displacement detection in optical tweezers.</a> Optics Letters. 23 (1), 7-9 (1998).</li>
<li>Verre, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metasurfaces+and+colloidal+suspensions+composed+of+3D+chiral+Si+nanoresonators%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Metasurfaces and colloidal suspensions composed of 3D chiral Si nanoresonators.</a> Advanced Materials. 29 (29), (2017).</li>
<li>Verre, R., Odebo Länk, N., Andrén, D., Šípová, H., Käll, M. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.201701253/abstract">Large-scale fabrication of shaped high index dielectric nanoparticles on a substrate and in solution.</a> Advanced Optical Materials. , In Press (2018).</li>
</ol>

저자는 공개 없다.

이 프로토콜에서 설명 하는 광학 트랩 설치 상업 거꾸로 현미경 중심으로 구축 되 고 빨간 레이저 빛을 사용 하 여. 그러나, 설명 하는 기술을 다재 다능 하 고 가장 상업적 또는 집에서 만든 현미경, 모두 똑바로 주위 원형 편광된 광학 족집게 고 거꾸로로 약간의 변경 사용할 수 있습니다. 트래핑 레이저 파장 광학 부품 및 검출기의 나머지는이 특정 한 파장에 기능으로 넓은 표시-NIR 스펙트럼 내에서 선택할 수 있습니다. 그럼에도 불구 하 고, 레이저 파장을 선택할 때 크기와를 조작할 수 입자의 공명 스펙트럼 인근 고려해 야 광학 트래핑 힘과 회전 성능을2,5에 영향을 미칠 것입니다이 있기 때문에 photothermal 효과1, 그리고 트래핑 안정성26의 크기. 우리 660, 785, 830, 1064 nm의 레이저 파장을 사용 하 여 원형 편광 된 레이저 족집게로 성공적으로 일 이전 했습니다.
광학 트랩 설치의 가장 중요 한 구성 요소 중 하나는 현미경 목표입니다. 이 프로토콜에 목적은 NA와 건조 목표 = 0.95. 건조 목표의 사용은 실험적으로 설치;의 간단 하 게 실현 그러나, 그것은 때문에 샘플 셀 인터페이스에서 굴절 광학 착오 이어질지 않습니다. 현재의 경우에 결과 회절 한계 (~0.4 µ m)에 비해 약간 확대 초점 자리 (~1.2 µ m) 하지만이 플랫폼의 일반 또는 회전 성능에는 크게 바뀌지 않습니다. 교장에 현미경 목표의 광범위 사용, 들은 트래핑 파장, 좋은 편광 유지 보수 및 현미경 커버 슬립 및 물 층 통해 트래핑 수행을 충분히 작동 거리에 좋은 전송 제공 될 수 있습니다. 전체 실험을 간단 하 게 하 고 제공 하는 초점에 청소기 원형 편광 2D 트랩의 경우는 나는 상대적으로 낮은 수 있습니다. 그러나, 높은 레이저 능력 보다 높은 나 목표의 경우 필요한 수 있습니다. 우리의 경험에서 트랩, 최상의 성능 회전 및 어두운 필드 분광학 목표 나 0.7-0.95와 함께 얻은 것입니다 하지만 더 높은 뿐 아니라 낮은 나 목표를 사용 하 여 가능 합니다.
좋은 광자 로타리 운동의 상관 관계 측정을 얻기 위해 빠른 단일 픽셀 검출기 필요 합니다. 적어도 두 대역폭으로는 검출기를 선택, 선호 10, 배 모양 퇴 화 비율과 트래핑 파장에서 높은 감도 곱한 예상된 회전 주파수 보다 높은 사용. 증폭된 시 검출기, Apd, 및 Pmt 단일 광자 우리의 실험실에서 다른 설정에서 성공을 함께 사용 되었습니다. 측정 및 파워 스펙트럼 분석5등 잘 설립 기술을 사용 하 여 입자 변환 변위를 분석 하 여 트랩 강성에 예를 들어 추가 정보를 얻을 수 있습니다. 이전 간행물의 수가 기법38,39의 다른 이체를 설명합니다. DF 분광학 광범위 한 여유 공간을 사용 하 여 수행할 수 있습니다 또는 섬유 결합 분석기 및 선택 스펙트럼 범위와 파장 및 계획된 연구에 필요한 시간적 해상도에 기반 한다.
트래핑 실험을 수행할 때 추가 입자 실수로 함정을 입력할 수 있습니다. 이 소동으로 인해 강하게 변동 될 회전 주파수를 모니터링 하 여 검색할 수 있습니다. DF 현미경으로 검사 추가 입자의 존재를 확인 하는 데 사용할 수 있습니다, 어떤 경우에 더 방해를 피하기 위해 무대를 이동할 수 있습니다 또는 실험을 다시 시작 해야.
위에서 설명한 시스템 2D 감 금 및 금속 나노 입자의 회전을 실현 하는 간단 하 고 효율적인 방법입니다. 그러나, 일부 응용 프로그램에 대 한 3D 트래핑와 함께 제공 되는 조작에 대 한 여분의 학위의 자유는 중요 하 고 현재 구성 제한 이므로 키를 누릅니다. 그러나, 3D 감 금 및 회전 수 있습니다 달성 카운터 레이저 핀셋 이나 더 이국적인 트랩 구성 전파를 이용 하 여.
여기서 설명 하는 입자 및 시스템 매개 변수는 photothermal ~ 15 K4아래에 열을 줄이기 위해 최적화 될 수 있습니다., 비록 금속 나노 입자의 plasmonic 여기와 관련 된 온도 증가 특정 문제가 될 수 있습니다. 응용 프로그램입니다. 추가 열 감소 쪽으로 가능한 경로 plasmonic 입자 대신 높은 인덱스 유 전체 나노 입자를 사용 하는 것입니다. 이러한 입자 강한 미 형 산란 공명 지원 하지만 동시에 낮은 본질적인 흡수 계수를 전시. 우리 최근이 존중40,41에 유용한 증명할 수도 공 진 시 나노 콜 로이드를 제조 하기 위하여 수 있다.

이 문서에서 제공 하는 방법 골드 하이퍼 빛 구동 회전 모터에 영향을 미치는 nanoscale photothermal 효과 연구 하 우리의 이전 작업1 에 사용 된 복제 합니다. 변종 실험 플랫폼의 여러 관련된 간행물2,3,,45,6,7,8, 에 사용 되었습니다. 9.
광학 족집게는 물리학, 생물학, 및 엔지니어링10,,1112,13,14 작은 길이 스케일에서 위치, 힘 및 선형 기세 전송 제어를 위해 널리 이용 된다 . 원형으로 극 화 된 빛에 의해 수행 하는 각 운동량 때문에 지속적으로 갇힌된 개체15토크 전송 추가 모션 컨트롤에 대 한 사용할 수 있습니다. 광학 전송 선형 및 각 운동량을 결합해 서, 그것은 다음에 단일 셀16,17, 나노 약물 전달 등 다양 한 응용 프로그램에 대 한 잠재력을 가진 비-침략 적 회전 nanomotors를 생성할 수 수술18, 그리고 활성 nanofluidics19, 다른 사람 사이.
빛 운전된 조작의 대상으로 금속 나노 입자를 사용 하 여 하나 지역화 된 표면 플라스몬 공명 (LSPR), 큰 광학 횡단면, 환경 변화, 및 큰 분야에 높은 감도 제공 하는의 이점을 이용할 수 있습니다. 향상 된20,21,,2223. 이 염료 및 광학 조작8,,2425,26,27사이의 다양 한 경계에서 연구를 주도하 고 있다. LSPR에 의해 제공 하는 강한 빛-물질 상호 작용 디자인 원형 편광 된 레이저 핀셋은 물2레코드 회전 주파수에 스핀 골드 nanorods 구동할 수 있는 플랫폼을 수 있었습니다. 회전 nanorod의 브라운 모션을 추적 하 여 그것의 환경 및 온도 대 한 자세한 내용은3,5얻을 수 있습니다. 동시 분 광 분석 분석 로컬 온도 대 한 추가 독립 정보 채널 및 회전 하이퍼1의 형태 안정성을 제공합니다. 다양 한 시스템 및 구성 공부 하 고 적용 필드15,,2829,30 중요 한 통찰력을 생성 하는 광학 족집게에 회전 하는 동의 대 한 사용 되었습니다. , 31 , 그러나 32., 이러한 연구의 대부분을 취급 개체 몇 마이크로미터 직경에서 단일 하이퍼 나노미터 크기 정권에 액세스를 제공 하는 동안. 또한 때 금 nanorods 로타리 nanomotor, 토크로 사용 되는 효율적으로 주로 통해 산란2,33전송. 이 덫을 놓은 입자3,,3435과열 위험 감소.
다음 방법에 우리는 효율적인 광학 트래핑 및 금속 나노 입자의 회전 수 있는 시스템을 구축 하는 데 필요한 단계를 개요. 이러한 연구에서 고려 골드 nanorods 높은 횡단면, 비 산 있고 방사선 압력 전파 방향에 정책은 그라데이션 힘 보다 더 강한 것으로 밝혀졌습니다. 여전히 3d에서 입자 제한, 하려면 우리 유리 표면에서 쿨롱 반발와 전파 방향에서 레이저 산란 힘 사이 힘 균형을 사용 합니다. 이 2D 트랩 구성 크게 표준 3D 광학 족집게에 비해 트랩 가능한 입자의 범위를 확장 하 고 다크 필드 광학 이미징 및 분광학과 쉽게 결합 될 수 있다.
갇혀 고 회전 금속 나노 입자의 환경 상호 작용 그리고이 상호 작용에 대 한 자세한 내용은 해당 모션 및 스펙트럼 속성에 포함 된. 원형 편광된 광학 족집게를 구성 하는 방법을 설명 하는, 후 우리 그러므로 또한 개요 통합 계측 회전 역학 조사와 실험 설정에서 레일리 산란 스펙트럼을 측정 하는 방법. 결과 물리학, 화학, 그리고 생물학에서 나노 회전 현상의 연구에 대 한 다양 한 플랫폼입니다.
이 프로토콜 연구원 적당 한 콜 로이드 금속 나노 입자, 가급적 단일 결정 골드 nanorods에 액세스할 수 있다고 가정 합니다. 골드 nanorods 전문된 회사에서 구입 하거나 집 습식 화학 방법을 사용 하 여 합성 될 수 있습니다. 우리의 실험에 사용 된 nanorods 너희에 설명 된 성장 씨앗 중재 방법에 의해 만들어진 외. 201336. 그것은 유리한 형태 및은 나노 입자의 광학 속성 잘 특징, 예를 들면 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 및 광 소 광 측정을 사용 하 여. 그림 1 대표 하이퍼 종류1에 대 한 이러한 측정에서 기록 된 데이터를 표시 합니다.
프로토콜의 개요는 다음과 같습니다: 첫 번째 섹션에서 설명 하는 원형 편광에 따라 광학 족집게의 건설. 두 번째 섹션에서 우리는 nanomotor에서 그것의 회전 역학 및 산란 속성을 기록 하 여 정보를 추출 하는 방법을 설명 합니다. 회전 주파수 및 덫을 놓은 입자의 회전 브라운 모션은 측정 광자 상호 관계 분광학을 사용 하 여 투영 backscattered 레이저 빛에 빠른 단일 픽셀 검출기3선형 편광판을 통해 필터링 하 여. 데이터는 이론적 자기 상관 함수를 피팅 하 여 회전 주파수와 회전 브라운 확산의 붕괴 시간 추출 된2,3될 수 있습니다. 갇혀 및 회전 나노 입자의 광학 속성 입자와 그것의 환경에 무료 정보를 제공 하는 다크 필드 분광학을 사용 하 여 측정 됩니다. 세 번째 섹션에 우리 트래핑 및 골드 nanorods의 회전 실험 절차를 설명합니다.
이 시점을 설명 하는 프로토콜 나노 회전 작동 원형 편광된 광학 족집게 체제에 간단한 경로입니다. 그러나, 가끔 문제가 발생할 추가 관심을 요구. 네 번째 섹션에서 우리는 우리가 발생 하는 일반적인 문제 몇 가지와 그들을 해결 하는 방법을 개요. 이들은 가난한 트랩 안정성 (4.1)에 이르는 나노 광학 속성에 관련 된 문제를 포함, 차선 원형 편광 beamsplitter 복굴절 (4.2)에 의해 발생으로 인해 회전 주파수를 낮은 유리 표면에 나노 입자의 고집 때문에 부족 한 쿨롱 반발 (4.3), 그리고 특성 상관 신호 (4.4)에서 편차.

<table><tbody><tr><td>금 나노 입자</td><td></td><td></td><td>구매 또는 자체 개발</td></tr><tr><td>상업 도립 현미경</td><td>Nikon</td><td>Eclipse TI</td><td></td></tr><tr><td>트래핑 레이저</td><td>코볼트</td><td>플라멩코 05-01&nbsp;</td><td>660 nm의</td></tr><tr><td>목표</td><td>: Nikon</td><td>CFI Plan Apo Lambda 40X</td><td></td></tr><tr><td>레이저 안전 Googles</td><td>Thorlabs</td><td>LG4</td><td></td></tr><tr><td>광학 장치 장착용 다양한 광기계 구성 요소.</td><td></td><td></td><td>모든 회사의 다양한 마운트, 포스트 및 구성 요소</td></tr><tr><td>렌즈 1 케플라리아 망원경</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-035-A-ML</td><td></td></tr><tr><td>렌즈 2 케플라리아 망원경</td><td>Thorlabs</td><td>LA1725-A-ML</td><td></td></tr><tr><td>실버 코팅 미러</td><td>Thorlabs</td><td>PF10-03-P01</td><td></td></tr><tr><td>키네마틱 미러 마운트</td><td>Thorlabs</td><td>KM100</td><td></td></tr><tr><td>번역 스테이지</td><td>Thorlabs</td><td>PT1/M</td><td>수량: 2</td></tr><tr><td>50/50 R/T 빔스플리터</td><td>Chroma</td><td>21000</td><td></td></tr><tr><td>CMOS 카메라</td><td>Andor</td><td>Zyla 5.5</td><td></td></tr><tr><td>Quarter waveplate (QWP, &lambda;/4)</td><td>Thorlabs</td><td>AQWP05M-600</td><td></td></tr><tr><td>파워 미터</td><td>Thorlabs</td><td>PM100USB</td><td></td></tr><tr><td>포토다이오드 파워 센서</td><td>Thorlabs</td><td>S121C</td><td></td></tr><tr><td>선형 편광판</td><td>Thorlabs</td><td>LPVIS050</td><td>레이저 편광 측정용</td></tr><tr><td>360°; 회전 마운트</td><td>Thorlabs</td><td>RSP1/M</td><td></td></tr><tr><td>반파장판 (HWP, &lambda;/2)</td><td>Thorlabs</td><td>AHWP05M-600</td> QWP Oil DF 콘덴서<td>만으로 편광이 충분하지 않은 경우 사용</td></tr><tr><td></td><td>Nikon</td><td>C-DO Dark Field Condenser Oil&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>30/70 R/T 빔스플리터</td><td>Chroma</td><td>21009</td><td></td></tr><tr><td>고속 Si 검출기</td><td>Thorlabs</td><td>PDA36A-EC</td><td></td></tr><tr><td>데이터 수집 모듈</td><td>National Instruments</td><td>USB-6361</td><td></td></tr><tr><td>Fiber 400 &micro; m 코어 크기</td><td>Thorlabs</td><td>M74L01</td><td></td></tr><tr><td>xy-translation 마운트</td><td>Thorlabs</td><td>LM1XY/M</td><td></td></tr><tr><td>선형 편광판</td><td>Thorlabs</td><td>LPVIS050</td><td></td></tr><tr><td>분광계</td><td>Princeton Instruments&nbsp;</td><td>아이소플레인 SCT320&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>분광계용 CCD 카메라</td><td>Princeton Instruments&nbsp;</td><td>파이론&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>노치 필터</td><td>Semrock</td><td>NF03-658E-25</td><td></td></tr><tr><td>노치 필터</td><td>Thorlabs</td><td>NF658-26</td><td></td></tr><tr><td>초음파 세척기 욕조</td><td>Branson</td><td>Branson 3510&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>현미경 슬라이드</td><td>Ted Pella</td><td>260202</td><td></td></tr><tr><td>No. 1.5 Coverslips</td><td>VWR</td><td>630-2873</td><td></td></tr><tr><td>Aceton</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Basic detergent</td><td>Hellma</td><td>Hellmanex III</td><td>입자 고착이 문제인 경우 청소</td></tr><tr><td>Secure-Seal 스페이서</td><td>Thermo Fisher</td><td>S24735</td><td>구멍이 있는 스페이서 테이프, 샘플 셀 제조용</td></tr><tr><td>이멀젼 오일</td><td>Zeiss</td><td>444960-0000-000&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>PS 비즈</td><td>Microparticles GmbH</td><td>PS-R-5.0</td><td></td></tr><tr><td>분광 광도계</td><td>Agilent</td><td>Cary 5000 UV-Vis-NIR</td><td></td></tr><tr><td>SEM</td><td>Zeiss</td><td>Ultra 55 FEG SEM</td><td></td></tr><tr><td>핀셋</td><td></td><td></td><td>모든 브랜드</td></tr></tbody></table>

건설 및 골드 하이퍼 로타리 빛 구동 모터 시스템의 운영

Construction and Operation of a Light-driven Gold Nanorod Rotary Motor System

생성 하 고 회전 고 토크는 나노 측정 가능성 연구를 응용 생물학과 인공 nanomotors의 기본적인 관심의 이며 새로운 노선으로 단일 세포 분석, 비 평형의 연구를 제공할 수 있습니다. 열역학, 그리고 나노 시스템의 기계적 작동입니다. 드라이브 회전 하는 손쉬운 방법 광학 족집게에 초점 맞춘된 원형 편광 된 레이저 빛을 사용 하는 것입니다. 이 방법을 사용 하 여, 금속 나노 입자는 매우 효율적인 산란 구동 로터리 모터 물에 전례 없는 회전 주파수에서 회전으로 동작할 수 있습니다.
이 프로토콜에 우리 건설 및 나노 회전 원형 편광 광학 족집게의 운영을 약술 하 고 녹음 Brownian 역동성 및 덫을 놓은 입자의 레일리 산란에 필요한 계측 설명. 회전 운동 및 산란 스펙트럼의 속성은 나노 및 그것의 즉시 환경에 독립적인 정보를 제공 합니다. 실험 플랫폼 전체 게이지의 점도 nanorods 및 분자 코팅의 형태학 적 변화를 추적 하기 위한 로컬 온도 그리고 변환기와 photothermal 및 열역학 과정의 유용한 입증 했다.

회전 및 원형 편광 된 레이저 핀셋에 갇혀 제대로 골드 nanorod의 회전 브라운 모션 산란 강도의 변동 (그림 3a)는 단일 픽셀 검출기를 사용 하 여 기록 하 여 조사 될 수 있습니다. 이 신호의 상관 스펙트럼에는 진동 구성 요소를, 그림 3b에서 표시 된 것과 비슷한 포함 되어 있습니다. 이론적 자기 상관 함수에 들어갈 수 있습니다. 피팅을 회전 주파수와는 하이퍼의 회전 Brownian 변동 관련 상관 부패 시간 추출 수 있습니다.
프로토콜 (명령 4.4.2)에서 설명 했 듯이를 사용 하 여 충분히 두꺼운 섬유 코어 backscattered 레이저 빛 광자 상호 관계 분광학에 대 한 필수적입니다. 하지 경우 프로브 볼륨 및 입자 번역 관련 추가 감퇴 기간 상관 함수에 있을 것입니다, 그리고 그림 4참조. 주의 깊은 분석을 통해이 시스템;에 대 한 자세한 정보를 제공할 수 있습니다. 그러나, 그것은 데이터에 포함 된 회전 Brownian 역동성의 분석을 복잡.
올바른 DF 산란 스펙트럼에서에서 얻으려면 갇혀 나노 입자, 3.5 섹션에 설명 된 대로, 원시 스펙트럼 데이터를 보정 해야 합니다. 이 조명 램프 스펙트럼 배경 스펙트럼 (그림 5a) 녹음 하면 됩니다. 일부 형광 생성 되는 nanorods 갇혀 있다, 기판 등 유리 표면에 강한 레이저 빛을 집중 하는 경우 ( 그림 5a의 배경 스펙트럼에서 적색 스펙트럼 기여 참조). 이 형광 오염 용융 실리 카 기재를 사용 하 여 줄일 수 있습니다. 그러나, 그것은 어쨌든 좋습니다 정확한 레이저 전력에서 빈 광학 핀셋으로 배경 스펙트럼을 기록. 때 산란 스펙트럼 기록 하 고 실제 나노 분산에 관련이 없는 모든 스펙트럼 구성 요소 스펙트럼 정보를 추출 bi Lorentzian 피팅 기능으로 에너지 규모에 맞을 수 있다 대 한 보상 되어는 관련 된 LSPR 피크 위치 (그림 5b).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig1.jpg"> 그림 1: SEM 이미지와 앙상블 멸종 스펙트럼 두 대표적인 나노 배치.는) 눈금 막대는 200 nm. b) 블루/레드에 SEM 이미지 경계는) 각각 빨강/파랑 스펙트럼에 해당. 가로 및 세로 LSPRs에 관련 된 스펙트럼 봉우리 명확 하 게 구별할 수 있습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig2.jpg"> 그림 2: 나노 회전 측정 광학 족집게의 회로도 그림. 레이저 빛은 조명을 Keplerian 망원경을 통해 확대 그리고 연속적으로 2 개의 움직일 수 있는 거울 (M1, M2) 사용 목적과 beamsplitter (BS)에 가이드. 레이저 경로에 두 개의 waveplates 최적화 (λ/2, λ/4) 광학 족집게의 원형 분극. Backscattered 레이저 빛 광자 상호 관계 분광학 및 회전 역학 측정에 대 한 선형 편광판 후 수집할 수 있습니다. 레이저 빛을 제거한 후 흩어져 하얀 빛은 분석기 또는 카메라를 안내입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig3.jpg"> 그림 3: 곡선으로 대표 강도와 자기 상관 데이터는 갇혀와 회전 하이퍼. 적합 한) 강도 변동 1s, 그리고 동요의 확대 된 플롯에 대 한 선형 편광판 후 단일 픽셀 검출기에 의해 기록 된. b) Autocorrelated 데이터 회전 골드 하이퍼 (블루 포인트)에 대 한 강도 변동 backscattered 레이저 빛에서 수집. 데이터는 몇 기간 후에 부패 하는 발진을 보여줍니다. 진동 회전 브라운 모션은 감퇴 하는 반면, 하이퍼의 회전 주파수 관련이 있습니다. A 이론적인 자기 상관 함수에 맞게 수행 회전 주파수 f 의 추출 (레드 라인) = 24285 ± 45 Hz와 상관 관계 부패 시간 τ0 40.9 ± 1.06 µs =. F 와 τ0 불확실성 0.9877의 결정 (R2) 계수는 적합의 95% 신뢰 간격을 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig4.jpg"> 그림 4: 광자 상호 관계 분광학 측정. 너무 작은 프로브 볼륨 문제는) 회전 골드 하이퍼에 대 한 상관 데이터 수집 (400 µ m, 블루 데이터) 두께 얇은 (62.5 µ m, 붉은 데이터)를 사용 하 여 섬유. 두꺼운 섬유를 사용 하 여 컬렉션에서 하이퍼 프로브 볼륨 내에서 국한 항상 자기 상관 함수 회전 역학만 측정 하면 됩니다. 변환 브라운 모션으로 추가 붕괴 용어는 때 프로브 볼륨 충분 하지 않습니다. 에 b) 및 c), 효과의 도식 삽화 및 백 조명 컬렉션 영역의 이미지 표시 됩니다. 스케일 바는 2 µ m. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig5.jpg"> 그림 5: 광학 660 nm 레이저 빛에 의해 갇혀 골드 하이퍼에 대 한 모범적인 어두운 필드 산란 스펙트럼 기록. 630-670 nm (1.85-1.97 eV) 노치 필터 트랩 레이저 빛을 차단 하는 데 필요한 인해 왜곡 스펙트럼 영역입니다. 는) 원시 산란 스펙트럼 (진한 파란색) 표시 하는 기능을 하지는 입자의 분산에 대 한 보정 해야 합니다. 이러한 배경 스펙트럼 (빨강), autofluorescence 높은 초점된 레이저 빛에 의해 흥분된을 포함, 그리고 하얀 빛 여기 스펙트럼 포함 (오렌지, 노치 필터 없이 기록). 교정, 후 수정 된 분산 스펙트럼 (밝은 파란색) 예상 대로 두 가지 LSPR 봉우리를 보여줍니다. 화살표는 각 스펙트럼에 대 한 규모를 나타냅니다. b) (밝은 파란색, 주황색) 그것의 구성 요소와 (빨간) bi Lorentzian 모델 기능에 적합 함께 갇혀 하이퍼 (블루 포인트)에 대 한 산란 스펙트럼. 왜곡 된 스펙트럼 영역에서 데이터의 피팅 무시 하 고 맞는 0.9975의 R2 는. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

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.

The possibility to generate and measure rotation and torque at the nanoscale is of fundamental interest to the study and application of biological and ...

이 실험 시스템의 전반적인 목표는 원형 편광 광학 핀셋을 사용하여 나노 스케일에서 회전과 토크를 생성하고 측정하는 것입니다. 회전하는 물체는 브라운 역학 분석 및 광 산란 분광법을 위한 추가 장비를 사용하여 조사할 수 있습니다. 이 방법은 나노 규모, 열 및 광학 물리학의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다.예를 들어, 나노 입자, 브라운 확산 및 광학 각운동량의 나노 입자로의 전달과 관련이 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 고주파에서 안정적인 나노 입자 회전이 가능하고 측정이 나노 입자와 그 주변 환경에 대한 자세한 정보를 제공한다는 것입니다. 아이디어는 광학 핀셋 설정에서 집중된 레이저 빔으로 금속 나노 입자를 가두는 것입니다.트래핑 레이저가 원형 편광되면 나노 입자는 빛으로부터의 각운동량 전달로 인해 회전합니다. 적절한 도립 현미경을 중심으로 설정을 구성합니다. 이 설정에는 광학 핀셋과 갇힌 입자에 대한 측정을 위한 요소가 모두 포함됩니다.이것은 설정의 개략적인 표현입니다. 지금은 광학 핀셋의 요소에 집중합니다. 최대 500밀리와트의 안정적인 출력을 가진 660나노미터 선형 편광 레이저를 선택하십시오.케플러 망원경 구성의 렌즈를 사용하여 빔을 확장하십시오. kinematic mounts에서 mirror를 사용하여 레이저 빔을 현미경으로 향하게 합니다. 현미경 내부에서 50 50 빔 스플리터를 사용하여 레이저 광을 대물렌즈에 결합합니다.정렬 및 데이터 수집을 위해 반사된 빛의 경로에 카메라를 포함합니다. 이 경우 현미경 내부의 회전 거울이 빛을 현미경으로 향하게 할 수 있습니다. 케플러식 렌즈를 조정하여 빔을 확장합니다.초점을 최적화하기 위해 빔을 트래핑 대물렌즈의 뒤쪽 조리개보다 약간 크게 만듭니다. 빔 경로를 따라 이동하여 시준을 확인합니다. 빔 직경은 대물렌즈로 전파될 때 일정해야 합니다.유리 슬라이드나 거울에 레이저의 초점을 맞춥니다. 빔 경로에 있는 미러를 사용하여 미세 조정을 수행합니다. 부적절하게 정렬된 레이저는 비방사상 대칭 강도 패턴을 갖습니다.레이저가 정렬되면 강도 패턴은 초점 위와 아래의 초점을 변경할 때 방사상 대칭입니다. 이제 quarter wave plate를 도입하여 빔을 원형으로 편광합니다. 빛의 선형 편광에 대해 45도의 빠른 축으로 방향을 지정합니다.최적의 회전 성능을 위해서는 레이저의 우수한 원형 편광을 갖는 것이 중요합니다. 이 단계에서 문제가 발생할 경우, half wave plate를 삽입하여 beam path에서 광학 부품의 역굴절을 보정합니다. 마지막으로, 오일 침지 콘덴서를 사용하여 암시야 시스템과 칼라 조명을 설정합니다.Photon Corelation spectroscopy를 위해 요소를 수정합니다. 빔스플리터를 설치하여 현미경에서 포트로 빛의 방향을 바꿉니다. 포트에서 linear polarizer의 어셈블리를 배치한 다음 수집 섬유가 있는 x y 스테이지를 배치합니다.x y 변환 단계에서 수집 광섬유에 빛을 집중합니다. 광섬유는 궁극적으로 빠른 단일 픽셀 실리콘 포토 다이오드로 이동합니다. 수집 섬유의 코어 크기가 병진 브라운 운동으로 인한 편위 동안 나노 입자의 이미지를 포함할 수 있을 만큼 충분히 큰지 확인하십시오.이 기준이 충족되지 않으면 수집된 데이터를 해석하기 어려울 수 있습니다. 수집 섬유를 정렬하려면 가시광선을 부착되지 않은 끝에 연결합니다. 이것은 현미경의 기판을 비추고 섬유의 수집 영역을 방문할 수 있도록 합니다.변환 스테이지로 섬유 위치를 조정합니다.수집 영역이 광학 트랩의 위치와 일치하면 중지합니다. 그런 다음 광섬유 끝을 광원에서 감지기로 이동합니다. 이 회로도에서 이러한 요소는 광자 상관 분광법에 필요한 설정을 나타냅니다.암시야 분광법 설정의 경우 분광계를 제자리에 두십시오. 반사된 빔의 경로에 있는 거울이 있는 분광계로 빛을 직접 보냅니다. 이 경우 거울은 현미경 본체와 함께 위치하며 거울 앞에 노치 필터를 사용하여 트래핑하는 레이저 광을 제거합니다.광학 핀셋이 분광계 슬릿과 일치하도록 가이드 미러를 조정합니다. 실험을 위해 입자를 준비하는 것으로 시작합니다. 입자를 탈이온수로 적절한 농도로 희석하십시오.희석된 용액을 2분 동안 초음파 처리하여 응집체를 분해하고 균일한 분산을 생성합니다. 다음으로 샘플 셀을 준비합니다. 현미경 슬라이드와 커버 유리를 사용하십시오.아세톤에서 각각 5분 동안 초음파 처리한 다음 이소프로판올을 넣습니다. 완료되면 유리 슬라이드에 100마이크로미터 깊이의 스페이서 테이프를 잘 만듭니다. 2 마이크로 리터의 희석 된 나노 입자 용액을 웰 내에 분산시킵니다.또한 커버 유리에 2 마이크로 리터를 놓습니다. 셀의 두 부분을 함께 넣습니다. 챔버 내부에 기포가 없어야 합니다.세포를 현미경 스테이지로 이동합니다. 샘플 위에 하나의 방울 지수와 일치하는 침지 오일을 놓습니다. 콘덴서에 한 방울 더 떨어뜨립니다.트래핑 레이저를 차단한 상태에서 실험을 시작합니다. 암시야 이미징 시스템에서 관찰을 통해 적합한 입자를 찾았습니다. 레이저의 차단을 해제하고 스테이지와 초점을 조작하여 입자를 물유리 계면 쪽으로 밀어냅니다.회전 역학 측정의 경우, 실리콘 광 검출기로 강도 진동을 수집합니다. 분광 측정의 경우, 조밀하게 분산되어 균일하게 산란된 폴리스티렌 비드의 기질부터 시작합니다. substrate scattering response에서 백색광 스펙트럼을 기록합니다.다음으로 현미경의 비드 샘플을 나노 입자 샘플로 교체합니다. 트래핑 지점에서 미광이 있는 배경 스펙트럼을 기록합니다. 그런 다음 검출기의 모든 빛을 차단하고 이 조건에서 어두운 스펙트럼을 기록합니다.빔에서 블록을 제거하고 마지막으로 나노 입자를 포획하고 이와 관련된 원시 스펙트럼을 기록합니다. 이것은 갇히고 회전하는 나노 막대에서 후방 산란 레이저 광의 강도 변동입니다. 이러한 처리되지 않은 데이터에서는 어떤 시간 척도로도 정보를 추출하기가 어렵습니다.그러나 강도 데이터가 자동 상관 관계가 있는 경우 나노 막대의 회전 주파수와 관련된 진동을 보여줍니다. 몇 기간 후의 진동 붕괴는 회전하는 브라운 운동(Rotating Brownian motion) 때문입니다. 빨간색 선은 회전 운동에 대한 세부 정보를 추출할 수 있는 이론적인 자동 상관 함수에 적합합니다.여기서 갇힌 나노 막대의 원시 산란 강도는 진한 파란색입니다. 노치 필터의 존재에 의해 왜곡됩니다. 나노 막대의 산란 스펙트럼을 분리하려면 배경 스펙트럼을 빨간색으로, 백색광 여기 스펙트럼을 주황색으로 사용하여 원시 데이터를 보정합니다.이것이 수정된 산란 스펙트럼입니다. 스펙트럼은 예상대로 두 개의 뚜렷한 국소 표면 플라즈몬 공명을 보여줍니다. 이 플롯에서 파란색 점은 왜곡된 스펙트럼 영역이 무시된 트랩된 나노 막대의 산란 스펙트럼입니다.빨간색 곡선은 bi-Lorentzian 모델 함수의 적합치입니다. 적합 구성 요소는 연한 파란색과 주황색입니다. 설정이 구성되고 기술이 마스터되면 광학 트래핑 및 회전 실험이 제대로 수행되면 몇 시간 내에 완료할 수 있습니다.이 절차를 시도하는 동안 레이저의 청색 파장 쪽에서 공진을 지배하는 적절한 나노 막대를 사용하는 것을 기억하는 것이 중요하며, 공명 피크가 명확하게 분리되어야 하지만 물리적으로 안정적으로 갇힐 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다. 나노 막대 회전 실험을 위한 광학 핀셋은 다양한 레이저 파장, 현미경 대물렌즈 및 현미경을 사용하여 약간의 변경만으로 구성할 수 있습니다. 또한 병진 브라운 측정을 위한 기기는 보완적인 데이터 수집을 위해 쉽게 추가할 수 있습니다.이 나노 입자 회전 플랫폼은 점도 및 국소 온도의 오실로스코프 게이지, 나노 막대 및 분자 코팅의 형태학적 변화를 추적하기 위한 것, 광열 및 열역학 공정의 변환기 및 프로브로 유용한 것으로 입증되었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 금속 나노 막대에서 광학 핀셋 실험을 수행하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 원형 편광을 사용하여 회전하는 방법과 광자 상관 분광법과 암시야 분광법을 통해 정보를 추출하는 방법.레이저로 작업하는 것은 눈에 매우 위험할 수 있으며 레이저 보안경과 적절한 레이저 필터 착용과 같은 예방 조치를 취하고 이 절차를 수행하는 동안 항상 취급 절차를 수행해야 한다는 것을 잊지 마십시오.

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

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원고를 합성 하 고 단일 분자 이미징에 대 한 표면에 분자 모터를 이식 하는 방법을 설명 합니다.

빛 주도 분자 모터 표면에 단일 분자 이미징

이 프로토콜의 목표는 DNA 종이 접기 나노 구조에 분자 모터의 앙상블을 형성하고 총 내부 반사 형광 현미경을 사용하여 앙상블 운동성을 관찰하는 것입니다.

단일 분자 관찰을 위한 DNA 종이 접기 나노 구조에 다인 및 키네신 모터 앙상블 생산

여기서, 우리는 세포막에 금 나노로드 (AuNRs)의 역학을 감시하기 위하여 전통적인 암장 현미경 검사법의 사용을 보여줍니다. 단일 AuNR의 위치와 방향은 ImageJ 및 MATLAB을 사용하여 감지되며 AuNRs의 확산 상태는 단일 입자 추적 해석을 특징으로 합니다.

단일 나노 입자 암장 현미경 검사를 사용하여 세포 막에 금 나노로드의 확산 역학 시각화

배우세요 원형 편광 광학 핀셋을 사용하여 금 나노로드를 회전시키고 토크를 측정하는 방법. 이 기술은 브라운 운동 분석과 광산란 분광법을 통해 나노입자 역학을 연구하는 데 활용됩니다.

건설 및 골드 하이퍼 로타리 빛 구동 모터 시스템의 운영

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