Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Optische val Laden van diëlektrische micropartikels in Air

8.6K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/54862

⸱

5 februari 2017

 , 
1Physical Measurement Laboratory, National Institute of Standards and Technology

In dit artikel

Samenvatting

Een protocol voor het lanceren en stabiel vasthouden van geselecteerde diëlektrische microdeeltjes in de lucht wordt gepresenteerd.

Samenvatting

We demonstreren een methode om een geselecteerde diëlektrische microdeeltje in de lucht te vangen met behulp van stralingsdruk van een enkelbundelgradiënt optische vangst. Willekeurig verspreide diëlektrische microdeeltjes die aan een glazen substraat zijn gehecht, worden tijdelijk losgemaakt met behulp van ultrasone trillingen die worden gegenereerd door een piëzo-elektrische transducer (PZT). Vervolgens tilt de optische bundel, gefocust op een geselecteerd deeltje, het deeltje op naar de optische vangst, terwijl de vibratiegeïnduceerde microdeeltjes terugvallen naar het substraat. Een deeltje kan worden vastgehouden op de nominale focus van de vangstraal of op een positie boven de focus (hier aangeduid als de levitatieligging) waar de zwaartekracht de herstellende kracht levert. Na de meting kan het vastgehouden deeltje op een gewenste positie op het substraat worden geplaatst op een gecontroleerde manier.

In dit protocol wordt een experimentele procedure voor selectieve optische vangstbelasting in de lucht geschetst. Eerst wordt de experimentele opstelling kort geïntroduceerd. Ten tweede worden het ontwerp en de fabricage van een PZT-houder en een monsterbehuizing gedetailleerd geïllustreerd. Vervolgens wordt de optische vangstbelasting van een geselecteerd microdeeltje gedemonstreerd met stapsgewijze instructies, inclusief monstervoorbereiding, lancering in de vangst en gebruik van elektrostatische kracht om deeltjesbeweging in de vangst te exciteren en lading te meten. Ten slotte presenteren we opgenomen deeltjesbanen van Brownse en ballistische bewegingen van een vastgehouden microdeeltje in de lucht. Deze banen kunnen worden gebruikt om stijfheid te meten of om optische uitlijning te verifiëren door tijdsdomein- en frequentiedomeinanalyse. Selectieve vangstbelasting maakt het mogelijk voor optische pincetten om een ​​deeltje en zijn veranderingen te volgen over herhaalde vangstbelastingen op een omkeerbare manier, waardoor studies van deeltjes-oppervlakte-interactie worden mogelijk gemaakt.

Inleiding

Ashkin meldde de versnelling en de vangst van microdeeltjes door straling druk in 1970. 1 Zijn roman prestatie bevorderde de ontwikkeling van optische trapping technieken als belangrijkste instrument voor het fundamenteel onderzoek in de fysica en biofysica. 2, 3, 4, 5 Tot op heden heeft de toepassing van optische trapping vooral gericht op vloeibare omgeving, en gebruikt om een uiteenlopende systemen, gaande van het gedrag van colloïden aan de mechanische eigenschappen van enkele biomoleculen. 6, 7, 8 Toepassing optische trapping gasvormige media vereist echter oplossen verscheidene nieuwe technische problemen.

Onlangs, optische trapping in de lucht / vacuüm is in toenemende mate toegepast in fundamenteel onderzoek. Aangezien optische levimentatie biedt potentieel bijna-volledige isolatie van een systeem uit de omgeving, de optisch zweven deeltje wordt een ideaal laboratorium voor het bestuderen van quantum grondtoestanden kleine voorwerpen, 4 meten hoogfrequente gravitatiegolven, 9 en het zoeken naar fractionele lading. 10 Bovendien is de lage viscositeit van lucht / vacuüm maakt het mogelijk om inertie om de momentane snelheid van een deeltje 11 Brownse meten en ballistische beweging maken over een breed bereik van beweging voorbij de lineaire veerachtige regime. 12 Daarom, gedetailleerde technische informatie en praktijken voor optische vallen in gasvormige media hebben meer waardevol voor de bredere onderzoeksgemeenschap te worden.

Nieuwe experimentele technieken die nodig zijn om nano / micropartikels in optische vallen in gasvormige media te laden. Een piëzo-elektrische omvormer (PZT), een apparaat dat stroom converteertic energie in mechanisch-akoestische energie, is gebruikt om kleine deeltjes te geven in optische vallen in lucht / vacuüm 5, 12 aangezien de eerste demonstratie van optische levitatie. 1 Sindsdien hebben verschillende loading technieken voorgesteld om kleinere deeltjes waarbij vluchtige aërosols die door commerciële vernevelaar 13 of een akoestische golfgenerator laden. 14 De drijvende spuitbussen met vaste insluitsels (deeltjes) willekeurig passeren in de buurt van de focus en worden gevangen door toeval. Zodra de aerosol wordt gevangen, het oplosmiddel verdampt en uit het deeltje blijft het optische val. Echter, deze werkwijzen niet goed geschikt om gewenste deeltjes te identificeren in een monster, een deeltje gekozen laden en veranderingen daarin bij het vrijkomen van de val volgen. Dit protocol is bedoeld om details nieuwe te bieden die op selectieve optische val geladen lucht, waaronder het experimental opstart, vervaardiging van een PZT houder en monster behuizing, val laden en data acquisitie geassocieerd met de analyse van deeltjesbeweging in zowel de frequentie als tijddomeinen. Protocollen voor het vangen in vloeibare media zijn ook gepubliceerd. 15, 16

De totale experimentele opzet is ontwikkeld op commerciële omgekeerde lichtmicroscoop. Figuur 1 toont een schematisch diagram van de spantoestand stappen van de selectieve optische val hoeveelheden te tonen: het vrijmaken van de rustende microdeeltjes, heffen de gekozen deeltje met de gefocusseerde bundel, het meten van de beweging en het opnieuw op het substraat. Eerst, translationele trappen (dwars- en verticale) worden gebruikt om een ​​geselecteerde microdeeltje op het substraat brengen om de focus van een trapping laser (golflengte 1064 nm) gefocusseerd door een objectieflens (nabij-infrarood gecorrigeerde lange werkende doelstelling afstand: NA 0,4, 20X vergroting, werkende distance 20 mm) door het transparante substraat. Vervolgens werd een piezoelektrische launcher (mechanisch pre-loaded ringtype PZT) genereert ultrasone trillingen om de hechting tussen microdeeltjes en een substraat breken. Aldus kan elk deeltje bevrijd door de enkelstraals gradiënt laser controleren gericht op het geselecteerde deeltje worden opgeheven. Zodra het deeltje wordt opgesloten, wordt vertaald naar het midden van het monster behuizing met twee parallelle geleidingsplaten elektrostatische excitatie. Ten slotte is een data acquisitie (DAQ) systeem registreert gelijktijdig de deeltjesbeweging, gevangen door een kwadrant-fotodetector cel (QPD), en het aangelegde elektrische veld. Na de meting, wordt het deeltje regelbaar geplaatst op het substraat nodig om weer op een omkeerbare wijze kan worden opgesloten. Dit hele proces kan worden herhaald honderden keren zonder deeltje verlies voor veranderingen, zoals contact elektrificatie die zich over meerdere trapping cycli te meten. Verwijzen wij u naar onze recent artikel fof details. 12

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

Let op: Neem contact op met alle relevante veiligheidsprogramma's voor het experiment. Alle in dit protocol beschreven experimentele procedures worden uitgevoerd in overeenstemming met de NIST veiligheid LASER programma, evenals andere toepasselijke regelgeving. Zorg ervoor dat u te selecteren en te dragen juiste persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM), zoals een bril bescherming laser ontworpen voor de specifieke golflengte en macht. Omgaan met droge nano / micropartikels kunnen extra adembescherming nodig.

1. ontwerp en de fabricage van een PZT Holder en een monster Enclosure

  1. Ontwerp een PZT houder en een monster behuizing
    OPMERKING: Bijzondere ontwerp waarden variëren afhankelijk van de keuze van een PZT.
    1. Open de computer-aided design (CAD) software pakket. Teken een tweedimensionale (2D) schets van een houder voor een bepaalde dimensie PZT. Ontwikkel de 2D schets tot volumetrische functies met combinaties van Extrude / Extrude-cut.
    2. Klik op Sketch,een rechthoek en extruderen aan een rechthoekige kubus te maken.
    3. Schets een schijf op de bovenkant van de kubus een cirkelvormig verzonken functie te dekken en houd de ring-type PZT definiëren.
    4. Definieer een centraal gat van een optische toegang van zowel real-time imaging en trapping hebben.
    5. Definieer een cirkelgeleider langs de rand van de centrale opening een platte metalen (koper) ring om de ultrasone energie naar het middengedeelte gericht plaatst zoals getoond in figuur 2a.
    6. Maak twee gaten voor bouten M6 op de PZT houder voor assemblage met een bodemplaat (gekocht, 4 mm dikke bodem aluminiumplaat met een gat in het midden), zie figuur 2c en 2d.
    7. Op soortgelijke wijze ontwerpen van een rechthoekig frame van het monster behuizing. Klik op Sketch, en teken een rechthoek, extrusie van de rechthoek om het een rechthoekige doos te maken.
    8. Teken een kleinere rechthoek op het bovenoppervlak van de rectangular doos en extrusie-snijd de rechthoek om het te maken als een rechthoekige buis.
    9. Teken een kleinere rechthoek op de zijwand van de buis en Diepte gesneden om te zetten in het kader van het monster BEHUIZING.
    10. Converteer deze driedimensionale (3D) modellen in een (STL) stereolithografie file format voor een 3D drukproces (Figuur 2b).
  2. 3D-printen van de ontworpen objecten
    1. Open het ontwerp-bestand ( "-.STL") uit de 3D-operationele printersoftware. Leg het object plat 0 / .en het centrum van het object op (0, 0, 0) door te klikken op het object om het te selecteren en met behulp van de alignment functies: "Move", "On Platform", en "Center". Richt de PZT houder om de delicate functies naar boven wijzen. De verzonken oppervlak zal naar boven worden geconfronteerd.
    2. In het menu naar het het tabblad "Kwaliteit" "Instellingen" en. Stel de drukkerij waarden als volgt, Infill: 100%, Aantal shells: 2, en Layer hoogte: 0,2mm.
    3. Een voorbeeld van de objecten om de totale druk te controleren en zorg ervoor dat de gelaagde objecten naar wens worden afgedrukt. Exporteer het 3D-printen bestand in een ".x3g" formaat en op te slaan om te gebruiken in de 3D-printer.
    4. Zet de 3D-printer en warmdraaien totdat de temperatuur van de extrusiekop een werktemperatuur bereikt, 230 ° C. Laad het ontwerp-bestand van een geheugenkaart of een netwerkschijf.
    5. Tijdens de warming-up, plaatst u de Build-platform met tape blauw schilder te helpen objecten houden veilig. Als thermoplastisch materiaal voor de afdruktaak, gebruikt een polymelkzuur (PLA) filament voor beide objecten.
    6. Druk de ontworpen objecten. Zodra de afdruktaak is voltooid, schakelt u de printer nadat het is afgekoeld.
    7. Maak de gedrukte voorwerp vanaf het platform met behulp van een beitel. Strek de gedrukte voorwerpen. Als de oriëntatie op de juiste wijze wordt gekozen, kan het PZT houder direct worden gebruikt zonder verdere post-processing.
    8. for het monster omhulling Bereid een paar indiumtinoxide (ITO) beklede dekglaasjes en drie dekglaasjes het beeld beslaan. Gebruik een diamantslijper aan het dekglaasje te passen aan de behuizing.
    9. Draad de twee parallelle geleidende platen met behulp van een sneldrogende zilveren verf aan de voedingsspanning over twee platen. Lijm deze vijf deuren naar het monster behuizing met behulp van een instant lijm.
      NB: Een paar ITO beklede dekglaasjes worden op het monster behuizing parallel geïnstalleerd (tegenover elkaar) om uniform elektrisch veld te verschaffen en ballistische beweging van de natuurlijk geladen deeltje langs het elektrisch veld genereren. De drie conventionele dekglaasje betrekking op de rest van monster behuizing oppervlakken (boven- en twee andere zijden) aan de gevangen deeltjes te beschermen tegen de externe luchtstroom

2. optische Trap Laden van een geselecteerd microdeeltjes

  1. monstervoorbereiding
    1. Bewaar de microdeeltjes pervacuüm exsiccator contact met vocht in de lucht voor het experiment te verminderen.
    2. Giet een klein deel van microdeeltjes op een glasplaatje en meteen de fles van de fabrikant terug in de exsiccator.
    3. Neem sommige van de microdeeltjes met een glazen capillair. Strooi de deeltjes over het substraat door voorzichtig te tikken op de capillaire terwijl de capillaire over de dekglaasje.
    4. Controleer de hoeveelheid en de verdeling van afgezette deeltjes op het substraat met een donkerveld microscoop.
      Opmerking: In de steekproef voorbereiding stap wordt het deeltje enkel verspreid op een dekglaasje en afgebeeld met een optische microscoop om algemene regeling te controleren voordat u deze (een dekglaasje met verspreide microdeeltjes) tussen de PZT en PZT houder. Aangezien het oppervlak hechting is sterk genoeg voor bepaalde microdeeltjes op het substraat te houden, worden de deeltjes stevig gehecht tenzij significante uitwendige kracht wordt uitgeoefend.
  2. Piëzo-elektrische launcher assemblage
    1. Verkrijgen van alle componenten van het piëzo-elektrische launcher: de vlakke bodemplaat, isolatiefilm, de PZT, de glazen dekglaasje, een koperen ring, de PZT houder twee M6 bouten, en het monster behuizing.
    2. Breng een dun laagje (of tape) op de bodemplaat van de PZT isoleren. De glazen dekglaasje isoleert de bovenkant van de stapel.
    3. Monteer de stapel door het centreren van de PZT boven de vlakke plaat nu geïsoleerd met tape, gevolgd door het dekglaasje, de koperen ring, en de PZT houder. Schroef de stapel samen handhaven van de centrering van de PZT vermijden kortsluiting de PZT aan de houder wanneer de houder voert zoals in figuur 2c en 2d. De koperen ring zorgt voor een gelijkmatig verdeeld mechanische voorbelasting op de stapel voor plastic PZT houders.
    4. Tot slot, lijm de steekproef behuizing op de stapel en monteer het geheel op een XYZ translationele stadium van de microscoop.
  3. Configuratie van de PZT launcher
    LET OP: Rijden met de PZT met een hoog voltage signaal heeft potentieel elektrische gevaren. Neem contact op met de veiligheid van het personeel voor het experiment. Alle elektrische aansluitingen moeten worden vastgezet voor het experiment. Schakel de versterker uit en haal PZT leidt waar mogelijk.
    1. Sluit de PZT leidt tot de spanningsversterker en sluit de functiegenerator aan een ingangspoort van de spanningsversterker.
    2. Schakel de functie generator en configureren om continue vierkante golven te genereren met een uitgangsspanning van 1 V. Laat de spanning signaal genereren totdat alle aansluitingen zijn gecontroleerd en beveiligd.
    3. Schakel de spanning versterker en het genereren van de blokgolf uitgangsspanning V 1 doordat de uitgang.
    4. Sluit de controle uitvoerpoort (uitgangsspanning 200 V) van de versterker op een oscilloscoop. Configureren van de versterker winst van 200 V / V hebben door dekrijgen knop op het voorpaneel. Controleer of de controle uitgangsspanning heeft een amplitude van 1V zoals gemeten met de oscilloscoop.
    5. Zodra de functiegenerator en de versterker geconfigureerd, vindt de resonantiefrequentie van de PZT opstartprogramma scannen van de modulatiefrequentie van het stuursignaal terwijl de real-time video microscoopbeelden gehecht deeltjes. Het scannen herhalen totdat het microdeeltje beweging maximaal. Gebruik deze frequentie (64 kHz hier) om deeltjes vrij te geven.
      OPMERKING: De modulatiefrequentie is handmatig gewijzigd (gescande) van nul tot 150 kHz aan de resonantiefrequentie vinden.
    6. Configureer de functiegenerator een blokgolf met een gespecificeerd aantal cycli burstmodus genereren. Druk op de "Burst" knop op het voorpaneel en selecteer "N Cycle Burst".
    7. Kies de burst-telling door te drukken "# Cycles" zachte toets en stel de telling tot 10 of 20.
    8. Configureren het plein golfvorm spanning signalen te generereneen amplitude van 600 V (drie keer de spanning voor de continue bekrachtiging) aan de resonantiefrequentie van 64 kHz is geconstateerd uit de vorige stap. Controleer of de pulserende signaal afgeeft het doel deeltje in een herhaalbare wijze door te zorgen voor deeltjes bewegen na elke puls.
  4. Selectieve optische val loading
    OPMERKING: De PZT lanceerinrichting is geïnstalleerd op een handmatige lineaire translatie xy fase. De deeltjes kunnen ten opzichte van de vaste focussering worden vertaald in door de translationele fase.
    1. Verwijder de laserlijn filter om de focus van de bundel vangen identificeren door rotatie van de carrousel microscoop (Figuur 3a). Verplaats de gemotoriseerde focus blok heen en weer verticaal rond de beste focus van het zichtbare beeld om de focus te optimaliseren.
    2. Zodra de focus positie wordt gecontroleerd, zet de filter terug naar een duidelijke real-time video te geven, zonder inmenging van de trapping balk.
    3. Vertalen van het monster aan pkant een geselecteerd deeltje in het brandpunt positie van de trapping laser. Focus op het deeltje naar het middelste beeld van een geselecteerd deeltje, waarbij de nominale vangst positie onder het midden vestigt deeltje ongeveer wordt gehalveerd straal terwijl de levitatie boven het deeltje.
    4. Pas de voeding aangesloten op de elektro-optische modulator (EOM) driver om de optische trapping vermogen in te stellen. De optimale mate afhangen van de deeltjesgrootte en materiaal. De optische stroom werd gevonden door middel van herhaalde proeven om de kracht voldoende is om het deeltje zweven zonder het uitwerpen van het uit de bundel te bepalen. Hier, gebruik maken van een optisch vermogen van 140 mW aan de achterkant brandvlak van de doelstelling om de vangst van de 20 urn diameter polystyreen (PS) deeltjes.
    5. Nadat de punt van het geselecteerde deeltje uitgelijnd, drijven de piëzo-manager met meerdere pulsen. De verandering het deeltje afbeelding van een statische gefocusseerd beeld van een bewegend beeld wazig of geeft succesvolle lading tot de levitation positie.
    6. Vertalen zweven deeltje verticaal ongeveer een millimeter boven het substraat door het bewegen van de objectieflens maximaal mogelijke oppervlakte interacties te voorkomen. Verminderen dan het optische vermogen om de opgetilde deeltje (figuur 3b) in de nominale trapping positie (figuur 3c) overgang die stabieler.
      OPMERKING: De optische sterkte van opsluiten laser kan worden gemoduleerd door een elektro-optische modulator (EOM). De EOM regelt het uitgangsvermogen met een voorspanning via een digitale voeding geleverd. Men kan de overgang van de levitatie waarnemen te vangen positie door de CCD terwijl de optische sterkte langzaam vermindert.
    7. Voor de positiemeting, zoals in figuur 3c tot 3d voorzichtig verplaatst het centrum van de PZT houder de optische as en beweeg de objectieflens up (verticaal) op het deeltje te vertalen naar het midden van het monster behuizing (9 mm boven het substrat) wanneer het elektrische veld pony geminimaliseerd.
    8. Na uitvoering van de meting zoals hieronder beschreven, plaats de deeltjes op het substraat door het bewegen van het doel naar beneden totdat het deeltje raakt het substraat. Aangezien de meeste van de deeltjes aangebracht nabij de hoeken, kan de gevangen deeltjes gemakkelijk worden herkend en opnieuw gevangen wanneer het wordt geplaatst in het centrale gebied. Dit maakt het mogelijk omkeerbare val lading tot veranderingen die zich buiten een enkele vangst, zoals contactgegevens interacties van het deeltje en het substraat te meten.

3. Data Acquisition

  1. Lijn de condensor en de focus lens met de QPD "SUM" signaal te maximaliseren met een deeltje in de val.
  2. Lijn de focusseerlens naar nominaal nul de X- en Y kanalen van de QPD, zie figuur 4c.
  3. Herhaal de aanpassing van de condensor en de focusseerlens tot de Fourier getransformeerde positiesignalen (of vermogensspectrum dichtheid (PSD) percelen) van de X en Y kanalen superponeren evenwichtige gevoeligheid tonen. Scheef QPD signalen (X en Y) blijkt vrijwel identiek gedrag, zie figuur 4b.
  4. Zodra de QPD uitlijning is gecontroleerd, sluit de spanning versterker naar de twee ITO platen. Sluit de spanningsbewaking uitgangssignaal van de versterker naar de DAQ systeem de stap excitatiesignaal en de geïnduceerde partikeltraject synchroon opnemen.
  5. Leveren een continue blokgolf van 400 V een elektrisch veld (figuur 4d) die het deeltje dwars op de optische as beweegt door ongeveer 500 nm (figuur 4e) genereren. Meet de stap reactie van de gevangen deeltje met behulp van de QPD.
  6. Gemiddelde meerdere perioden waarbij de gevolgen van Brownse beweging te verminderen. De geïnduceerde beweging kan worden gebruikt om de optische kracht te meten over een groter bewegingsbereik dan thermische fluctuaties. 12,ef "> 17 Figuur 4d en 4e shows gemiddeld signalen van de toegepaste spanning en de geïnduceerde partikeltraject meer dan 50 herhalingen van stap excitatie.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

De PZT launcher is ontworpen met behulp van een CAD-software pakket. Hier gebruiken we een eenvoudige sandwichstructuur de voorspaninrichting (a PZT geklemd met twee platen), zoals getoond in figuur 2. De PZT houder en het monster behuizing kan worden vervaardigd uit verschillende materialen en methoden. Voor een snelle demonstratie, we kiezen voor 3D printen met thermoplastische zoals weergegeven in figuur 2d. Op basis van de vervaardigde onderdelen, wo...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

De piëzoelektrische launcher is ontworpen om de dynamiek van een geselecteerde PZT optimaliseren. Juiste keuze van materialen PZT en het beheer van ultrasone trillingen zijn de belangrijkste stappen voor een geslaagd experiment verkregen. PZTs hebben verschillende eigenschappen afhankelijk van het type transducer (bulk of gestapelde) en component materiaal (hard of zacht). Een type PZT bulk van een hard piëzo-elektrisch materiaal wordt gekozen om de volgende redenen. Ten eerste, harde piëzo-elektrische materialen hebben...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs verklaren geen concurrerende financiële belangen te hebben.

Dankbetuigingen

Alle werkzaamheden worden uitgevoerd onder de steun van het National Institute of Standards and Technology. Bepaalde commerciële apparatuur, instrumenten of materialen worden geïdentificeerd om het begrip van dit protocol te bevorderen. Een dergelijke identificatie impliceert geen aanbeveling of goedkeuring door het National Institute of Standards and Technology, noch impliceert het dat de geïdentificeerde materialen of apparatuur noodzakelijkerwijs de beste beschikbare voor het doel zijn.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
ScotchBlue Painter's Tape Original3M3M2090
Scotch 810 Magic Tape3M3M810
Function/Arbitrary Waveform generatorAgilentHP33250A
Power supply/Digital voltage supplierAgilentE3634A
Ring-type piezoelectric transducerAmerican Piezo Companyitem91
Electro-optic modulatorCon-Optics350−80-LA
Amplifier for Electro-optic modulatorCon-Optics302RM
Mitutoyo NIR infinity Corrected ObjectiveEdmund optics46-404Vervaardigd door Mitutoyo en gedistribueerd door Edmund optics
LOCTITE SUPER GLUE LONGNECK BOTTLELoctite230992
3D printerMakerBotReplicator 2
Polylactic acid (PLA) filamentMakerBotTrue Red PLA Small Spool
Data Acquisition systemNational Instruments780114-01
Quadrant-cell photodetectorNewport2031
Translational stageNewport562-XYZ
Inverted optical microscopeNikon InstrumentsEclipsTE2000
Fluorescence filter (green)Nikon InstrumentsG-2B
Flea3/CCD cameraPoint GreyFL3-U3-13S2M-CSTrapping laser
Diode pumped neodymium yttrium vanadate(Nd:YVO4)Spectra PhysicsJ20I-8S-12K/ BL-106C
Indium tin oxide (ITO) Coated coverslipsSPI supplies06463B-ABPolystyreen microdeeltjes
Fast Drying Silver PaintTedpella16040-30
Dri-Cal size standardsThermo ScientificDC-20
Optical FiberThorlabsP1−1064PM-FC-5bodemplaat
Aluminium plate ThorlabsCP4S
High voltage power amplifierTREKPZD700A M/S

Referenties

  1. Ashkin, A. Acceleration and Trapping of Particles by Radiation Pressure. Phys. Rev. Lett. 24 (4), 156-159 (1970).
  2. Gieseler, J., Novotny, L., Quidant, R. Thermal nonlinearities in a nanomechanical oscillator. Nat. Phys. 9 (12), 806-810 (2013).
  3. Gieseler, J., Deutsch, B., Quidant, R., Novotny, L. Subkelvin Parametric Feedback Cooling of a Laser-Trapped Nanoparticle. Phys. Rev. Lett. 109 (10), 103603(2012).
  4. Chang, D. E., et al. Cavity opto-mechanics using an optically levitated nanosphere. Proc. Natl. Acad. Sci. 107 (3), 1005-1010 (2010).
  5. Arita, Y., Mazilu, M., Dholakia, K. Laser-induced rotation and cooling of a trapped microgyroscope in vacuum. Nat. Commun. 4, 2374(2013).
  6. Ashkin, A., Dziedzic, J. Optical trapping and manipulation of viruses and bacteria. Science. 235 (4795), 1517-1520 (1987).
  7. Svoboda, K., Block, S. M. Biological Applications of Optical Forces. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 23 (1), 247-285 (1994).
  8. Mehta, A. D. Single-Molecule Biomechanics with Optical Methods. Science. 283 (5408), 1689-1695 (1999).
  9. Arvanitaki, A., Geraci, A. A. Detecting High-Frequency Gravitational Waves with Optically Levitated Sensors. Phys. Rev. Lett. 110 (7), 071105(2013).
  10. Moore, D. C., Rider, A. D., Gratta, G. Search for Millicharged Particles Using Optically Levitated Microspheres. Phys. Rev. Lett. 113 (25), 251801(2014).
  11. Li, T., Kheifets, S., Medellin, D., Raizen, M. G. Measurement of the instantaneous velocity of a Brownian particle. Science. 328 (5986), 1673-1675 (2010).
  12. Park, H., LeBrun, T. W. Parametric Force Analysis for Measurement of Arbitrary Optical Forces on Particles Trapped in Air or Vacuum. ACS Photonics. 2 (10), 1451-1459 (2015).
  13. Summers, M. D., Burnham, D. R., McGloin, D. Trapping solid aerosols with optical tweezers: A comparison between gas and liquid phase optical traps. Opt. Express. 16 (11), 7739-7747 (2008).
  14. Anand, S., et al. Aerosol droplet optical trap loading using surface acoustic wave nebulization. Opt. Express. 21 (25), 30148-30155 (2013).
  15. Lee, W. M., Reece, P. J., Marchington, R. F., Metzger, N. K., Dholakia, K. Construction and calibration of an optical trap on a fluorescence optical microscope. Nat. Protoc. 2 (12), 3226-3238 (2007).
  16. Pesce, G., et al. Step-by-step guide to the realization of advanced optical tweezers. J. Opt. Soc. Am. B. 32 (5), B84(2015).
  17. Thornton, S. T., Marion, J. B. Classical Dynamics of Particles and Systems. , Brooks/Cole. (2003).
  18. Ashkin, A. Stability of optical levitation by radiation pressure. Appl. Phys. Lett. 24 (12), 586-588 (1974).
  19. Chandrasekhar, S. Stochastic Problems in Physics and Astronomy. Rev. Mod. Phys. 15 (1), 1-89 (1943).
  20. Li, T. Fundamental Tests of Physics with Optically Trapped Microspheres. , New York. 9-21 (2013).
  21. Chai, Z., Liu, Y., Lu, X., He, D. Reducing Adhesion Force by Means of Atomic Layer Deposition of ZnO Films with Nanoscale Surface Roughness. ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (5), 3325-3330 (2014).
  22. Park, H., LeBrun, T. W. Measurement and accumulation of electric charge on a single dielectric particle trapped in air. SPIE OPTO. 9764, (2016).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Tags

Piëzo-elektrische lanceerderultrasone trillingenstralingsdrukmonstervatelektrostatische krachtpartikeltrajectenbrownse bewegingballistische beweging
Optische val Laden van diëlektrische micropartikels in Air
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.