Name: Meting van Verstrooiing lineariteiten van een Single Plasmonische Nanodeeltje (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-03T14:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 6 s
Description: Ontdek hoe niet-lineaire verstrooiing van plasmonische nanodeeltjes de resolutie in optische microscopie verbetert. Deze methode biedt sterk, niet-verblekend contrast voor superresolutiebeeldvorming.

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

Dit werk wordt ondersteund door het Ministerie van Wetenschap en Technologie onder NSC-101-2923-M-002-001-MY3 en NSC-102-2112-M-002-018-MY3. Dit onderzoek wordt ook ondersteund door de Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) via het “Funding Program for Next Generation World-Leading Researchers (NEXT Program),” geïnitieerd door het Council for Science and Technology Policy (CSTP) en JSPS Asian CORE Program.

1. GNS Monstervoorbereiding <ol><li> Voor de monsterbereiding, ultrasone trillingen 1 ml GNS colloïdale oplossing ten minste 15 minuten bij ongeveer 40 kHz tot deeltjesaggregatie, wat kan leiden tot de LSPR piek verschuiven voorkomen. </li><li> Drop 100-200 ul van GNS colloïden op een dia glas met commerciële magnesiumaluminiumsilicaat (MAS) coating aan het GNSS te lossen. </li><li> Na ten minste 1 min, verwijder de extra colloïde door te spoelen met gedestilleerd water. De wachttijd is afhankelijk van de gewenste dichtheidsverdeling van het GNSS. Gewoonlijk 1-3 min leidt tot een geschikte dichtheid waarmee de deeltjes gemakkelijk worden geïdentificeerd aangezien de meeste van hen zijn geïsoleerd van elkaar. Significante aggregatie kan optreden als de wachttijd te lang. </li><li> Droog het monster door spoelen met stikstofgas. </li><li> (Optioneel) Als u het GNSS-kaart op het glas met een hoge resolutie, voert scanning elektronenmicroscoop (SEM) in dit stadium 23. Een beeld voorbeeld is in Figure 1, met het kenmerk dichtheid van GNSS. Gebruik een veldemissie SEM om het beeld te verwerven. Zodra olie wordt toegevoegd aan het monster (volgende stap), wordt het moeilijk om de olie te verwijderen en bekijk het monster met SEM. </li><li> Een druppeltje olie met dezelfde brekingsindex op het monster op de GNSS dekken en de sterke reflectie van het glassubstraat te elimineren. </li><li> Leg een deksel glas op de top van het monster en verzegelt het met nagellak. </li><li> Wacht ten minste 5 minuten, totdat de nagellak droogt. Het monster is nu klaar. </li></ol> 2. Afstemming van huis-gebouwd confocale microscoop <ol><li> Zie figuur 2 voor de regeling van de setup. Lijn het witte licht verlichting pad van de microscoop lichaam zelf. Schakel de halogeen lichtbron van de microscoop, en volg de handleiding van de fabrikant van de microscoop om de Köhlerverlichting conditie te bereiken. Zorg ervoor dat het witte halogeenlicht balken zijn bijna parallel aan de achterkant vanapertuur van het objectief, gedeeltelijk gereflecteerd door de 50/50 bundelsplitser en vervolgens propageren in de richting van de laser. </li><li> Zet de galvano spiegel zodat ze blijven op de juiste uitgangspositie, dat wil zeggen in het midden van het scanbereik. </li><li> Plaats ten minste twee doelen, gemaakt door een dun vel papier met concentrische ringen op het, langs de halogeenlicht pad, en lijn ze met de halogeen balk. </li><li> Om beeldvorming te voeren, selecteert u de 532 nm laser. Om spectroscopie metingen uit te voeren, selecteert u de super-continuüm laser. Tijdens de uitlijning moet de kracht van de lasers minder dan 10 uW achter opening van de doelstelling lineariteit voorkomen. Vervolgens collimeren de invallende laserbundel tegenover de uitgaande halogeen licht met behulp van de twee doelen. Wanneer dit proces voltooid is, is de grove uitlijning van de laserbundel bereikt. </li><li> Lijn de laserbundel door het midden van de achterkant apertuur van de objectieflens. Typisch, gebruik een oil-immersie objectief. Een druppeltje olie tussen de olie-immersie objectieflens en GNS monster. Gebruik een fotomultiplicatorbuis (PMT) als detector voor de verstrooiing signalen van de GNSS verzamelen. </li><li> Plaats een pinhole 20 pm diameter voor de PMT te blokkeren onscherpe verstrooiing signalen. Schakel de galvano spiegels en PMT (via zelfgebouwde software), stel de pinhole positie en hoogte van het monster podium om de backscattering signalen van de GNSS te maximaliseren, en dan nemen een individuele GNS op een computerscherm. Een monster xy beeld van de GNSS correcte uitlijning wordt getoond in figuur 2B. </li><li> Iets veranderen de hoogte van het monster podium om de concentriciteit van de focus te controleren. Als het niet concentrisch, past de bundel met de twee spiegels voor de scanner tot het midden van de GNS blijft op dezelfde positie, terwijl de hoogte van de monstertafel veranderd. Zorg ervoor dat de XZ beeld van de PSF is gelijk aan figuur 2Com de juiste koplampen zorgen. Verwerk deze twee beelden met low-pass en Gauss gladde filters. </li></ol> 3. Karakterisering van Scattering Non-lineariteit <ol><li> Bij lage excitatie-intensiteit (minder dan 10 4 W / cm 2) verkrijgen van een beeld van goud nanodeeltjes met volgende protocol 2,6. </li><li> Open de afbeelding in ImageJ (of andere beeldanalyse software). Trek een lijn over een van de GNSS in het beeld (zie figuur 2B), en het gebruik van Analysis -&gt; Plot profiel van de ImageJ tools om de verstrooiing intensiteit profiel te halen. Aan het profiel van de gekozen PSF door een Gauss-functie: <img alt="Vergelijking 2" src="/files/ftp_upload/53338/53338eq2.jpg" /> waarbij y de PMT uitleeswaarde, y 0 is de achtergrondwaarde (indien aanwezig), A is de piekamplitude, w is de breedte x de ruimtelijke coördinaat en x c is het centrum coördinaattransformatiese van de Gauss-functie. De FWHM van de overeenkomstige PSF is (½ln2) w. Op basis van de numerieke apertuur (NA) van het objectief, kan de theoretische FWHM van de confocale PSF worden geschat op ongeveer 0.43l / NA, waarbij L de excitatiegolflengte. Vergelijk deze twee getallen om de uitlijning van het beeldvormingssysteem controleren. </li><li> Verhoging van de excitatie-intensiteit door de neutrale dichtheid (ND) filter handmatig veranderen in figuur 2A, en noteer de backscattering beelden bij elke intensiteit. Neem de waarde van het signaal verstrooiing van het centrum van elk GNS bij verschillende excitatie-intensiteit en plot de curve van verstrooiing signalen versus excitatie intensiteiten. Controleer de lineariteit van de eerste punten, waarbij een lineaire relatie moet vertonen als de excitatie-intensiteit is voldoende laag. Trek een lijn op basis van lineaire montage van de eerste paar punten. Als de verstrooiing intensiteiten van de volgende punten vallen onder deze lineaire trend, saturation opgetreden. </li><li> Na het observeren verzadigbaar verstrooiing, geleidelijk af van de intensiteit onder de verzadiging drempel, en het beeld hetzelfde GNSS opnieuw om de omkeerbaarheid van de niet-lineaire gedrag zorgen. </li></ol> 4. Meting van een Verstrooiing Spectrum van een Single Gold Nanosphere <ol><li> Om de backscattering spectrum van een enkele GNS te meten, gebruik maken van de super-continuüm laser als de laserbron. De eerste golflengte van de laser varieert van 450 nm tot 1750 nm. Om de overtollige infrarood kracht die schade aan het monster en de optische componenten kunnen veroorzaken te verwijderen, plaatst u één of twee spiegels direct na de super-continuüm laser om het zichtbare licht te reflecteren, en gebruik beam dumpt om de overtollige infrarood licht te verzamelen. </li><li> Volg de uitlijning procedures in artikel 2 aan direct de super-continuüm laser in de laser scanning confocale microscoop. Gebruik een breedband 50/50 BS spectrale dekking te garanderen over het hele zichtbare bereik. </li><li> Verwervenbeeld van de GNSS op glas. Zoek een GNS in het beeld, en bevestig de focus van het invallende licht breedband op het deeltje. </li><li> Gebruik een flipping spiegel voor de PMT naar de backscattering signaal naar de spectrometer, die is uitgerust met een ladingsgekoppelde inrichting leiden, en vervolgens een spectrum van een enkel geselecteerd GNS. Zorg ervoor dat het spectrum hier is een mengsel van GNS verstrooiing en de achtergrond als gevolg van reflecties van andere oppervlakken. </li><li> Ga terug naar de PMT-detector, en neem een ​​ander beeld te bevestigen dat het deeltje positie is niet veranderd. Vervolgens verschuift de focus naar een punt waarop er geen deeltje aanwezig is. Ga terug naar de spectrometer, en neem nog een spectrum, dat de achtergrond vormt. </li><li> Trek de achtergrond spectrum uit stap 4.5 uit het spectrum van stap 4.4 om een ​​duidelijk terugstrooiing spectrum van één GNS verkrijgen. </li></ol> 5. Aanpassing van SAX Microscope <ol><li> Zie figuur 3voor de regeling van de SAX microscoop, waarbij een ideale sinusvormige tijdelijke modulatie wordt verkregen uit de beat frequentie tussen twee akoestisch-optische modulators (AOM&#39;s). Stel eerst de bundelgrootte van de laser aan de eis van de volgende AOM&#39;s voldoen. Splitsing van de 532 nm laserlicht in twee bundels met behulp van een 50/50 bundelsplitser. </li><li> Leid de twee bundels door de twee AOM&#39;s, met een straal die door elke AOM. De modulerende frequenties van de twee AOM&#39;s moeten verschillend zijn. Zo kan men ten 40,000 MHz en een aan 40,010 MHz, waarbij een verschilfrequentie van 10 kHz. Dit verschil frequentie zal de fundamentele modulatiefrekwentie f m voor de SAX signalen. </li><li> Neem de eerste-orde gebogen bundels van zowel AOM&#39;s, en combineren de twee bundels met een andere 50/50 bundelsplitser. Stel de spiegels na de AOM&#39;s om de twee bundels collimeren. </li><li> Voeg een fotodetector die is aangesloten op een oscilloscoop aanwezig om de waterijsje bewakenn. Split een klein deel van de laser met een objectglaasje, en het naar de fotodetector, zie figuur 3. Bij correcte modulatie en beam overlapping in acht sinusvormige intensiteitsmodulatie in het belangrijkste frequentie fm, vergelijkbaar met die van de getoonde golfvorm in figuur 4. Opmerking: De achtergrond van de modulatie moet zo laag mogelijk zijn om het maximum modulatiediepte bereiken. Daarnaast gebruiken de Fourier-analyse functie van de oscilloscoop om te controleren dat de harmonische vervorming van de modulatie afneemt. Om succesvol SAX uitvoering te komen, zorgen voor een perfecte sinusvormige excitatie intensiteitsmodulatie met minimale initiële niet-lineariteit. </li><li> Maak de elektrische output van de fotodetector van de oscilloscoop en verbinden met de referentie-ingang van een lock-in versterker. </li><li> Zoals getoond in figuur 3, sluiten de laserstraal in de confocale systeem na de eerdere protocollen. Here, sluit de elektrische uitgang van de PMT aan de lock-in versterker als het ingangssignaal. </li><li> Gebruik een lege dekglas als voorbeeld en controleer de lineariteit van het elektrisch detectiesysteem door geleidelijk verhogen van de excitatievermogen ,, zoals weergegeven in figuur 5, waarbij de detector onder een lineaire uitlezing waarde van 1-V. In alle volgende metingen, zorgen de uitlezing beperken tot onder deze waarde. </li><li> Stel de uitgang van de lock-in versterker de absolute grootte van het spanningssignaal exporteren. Door de harmonische component instelling op het referentiekanaal, krijgen de amplitudes van de signalen SAX, A 1, A 2, enzovoort. </li><li> De lineaire en niet-lineaire signalen van de lock-in versterker exporteren naar een data acquisitie kaart, die tevens de stuurspanning signalen van het raster scan galvano spiegels. Met behulp van een op maat Labview programma synchronisatie signalen van de lock-in versterker en degalvano spiegels om een ​​beeld te vormen. </li><li> Om de signaal-ruisverhouding in het beeld te optimaliseren, selecteert passende de pixel acquisitie en integratietijden van de lock-in versterker. Bijvoorbeeld, als de belangrijkste modulatie frequentie fm van de excitatie is 10 kHz, dat wil zeggen wanneer de periode 100 psec, stel de integratietijd van de lock-in versterker ten minste driemaal langer is dan de periode. De tijd van de galvano spiegel beweging voegen, wordt de opnamesnelheid ingesteld op 1500 pixels per seconde in de SAX afbeeldingsmode. </li></ol>

<ol><li>Fang, N., Lee, H., Sun, C., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sub-diffraction-limited+optical+imaging+with+a+silver+superlens%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Sub-diffraction-limited optical imaging with a silver superlens.</a> Science. 308 (5721), 534-537 (2005).</li>
<li>Lee, B., Kim, S., Kim, H., Lim, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+plasmonics+in+light+beaming+and+focusing%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">The use of plasmonics in light beaming and focusing.</a> 34 (2), 47-87 (2010).</li>
<li>Lal, S., Link, S., Halas, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-optics+from+sensing+to+waveguiding%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photon%22%5BJournal%5D)">Nano-optics from sensing to waveguiding.</a> Nature Photon. 1 (11), 641-648 (2007).</li>
<li>Kawata, S., Inouye, Y., Verma, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonics+for+near-field+nano-imaging+and+superlensing%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photon%22%5BJournal%5D)">Plasmonics for near-field nano-imaging and superlensing.</a> Nature Photon. 3 (7), 388-394 (2009).</li>
<li>Homola, J., Yee, S. S., Gauglitz, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+plasmon+resonance+sensors%3A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Sensor.+Actuat.+B-Chem%22%5BJournal%5D)">Surface plasmon resonance sensors: review.</a> Sensor. Actuat. B-Chem. 54 ((1-2)), 3-15 (1999).</li>
<li>Nie, S., Emory, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+single+molecules+and+single+nanoparticles+by+surface-enhanced+Raman+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Probing single molecules and single nanoparticles by surface-enhanced Raman scattering.</a> Science. 275 (5303), 1102-1106 (1997).</li>
<li>Hache, F., Ricard, D., Flytzanis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+nonlinearities+of+small+metal+particles+-+surface-mediated+resonance+and+quantum+size+effects%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Opt.+Soc.+Am.+B%22%5BJournal%5D)">Optical nonlinearities of small metal particles - surface-mediated resonance and quantum size effects.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 3 (12), 1647-1655 (1986).</li>
<li>Balamurugan, B., Maruyama, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evidence+of+an+enhanced+interband+absorption+in+Au+nanoparticles%3A+Size-dependent+electronic+structure+and+optical+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Evidence of an enhanced interband absorption in Au nanoparticles: Size-dependent electronic structure and optical properties.</a> Applied Physics Letters. 87 (14), 143105(2005).</li>
<li>Link, S., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Size+and+temperature+dependence+of+the+plasmon+absorption+of+colloidal+gold+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+B%22%5BJournal%5D)">Size and temperature dependence of the plasmon absorption of colloidal gold nanoparticles.</a> J. Phys. Chem. B. 103 (21), 4212-4217 (1999).</li>
<li>Kelly, K. L., Coronado, E., Zhao, L. L., Schatz, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+optical+properties+of+metal+nanoparticles%3A+The+influence+of+size%2C+shape%2C+and+dielectric+environment%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem+B%22%5BJournal%5D)">The optical properties of metal nanoparticles: The influence of size, shape, and dielectric environment.</a> J. Phys. Chem B. 107 (3), 668-677 (2003).</li>
<li>Kauranen, M., Zayats, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonlinear+plasmonics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photon%22%5BJournal%5D)">Nonlinear plasmonics.</a> Nature Photon. 6 (11), 737-748 (2012).</li>
<li>Homola, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Present+and+future+of+surface+plasmon+resonance+biosensors%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Bioanal+Chem%22%5BJournal%5D)">Present and future of surface plasmon resonance biosensors.</a> Anal Bioanal Chem. 377 (3), 528-539 (2003).</li>
<li>Jain, P. K., El-Sayed, I. H., El-Sayed, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Au+nanoparticles+target+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Today%22%5BJournal%5D)">Au nanoparticles target cancer.</a> Nano Today. 2 (1), 18-29 (2007).</li>
<li>Wada, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Femtosecond+all-optical+devices+for+ultrafast+communication+and+signal+processing%5BTitle%5D)+AND+%22New+J.+Phys%22%5BJournal%5D)">Femtosecond all-optical devices for ultrafast communication and signal processing.</a> New J. Phys. 6 (183), Forthcoming.</li>
<li>Elim, H. I., Yang, J., Lee, J. Y., Mi, J., Ji, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+saturable+and+reverse-saturable+absorption+at+longitudinal+surface+plasmon+resonance+in+gold+nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Observation of saturable and reverse-saturable absorption at longitudinal surface plasmon resonance in gold nanorods.</a> Appl. Phys. Lett. 88 (8), 083107(2006).</li>
<li>Ros, I., Schiavuta, P., Bello, V., Mattei, G., Bozio, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Femtosecond+nonlinear+absorption+of+gold+nanoshells+at+surface+plasmon+resonance%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Femtosecond nonlinear absorption of gold nanoshells at surface plasmon resonance.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 12 (41), 13692-13698 (2010).</li>
<li>De Boni, L., Wood, E. L., Toro, C., Hernandez, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Saturable+Absorption+in+Gold+Nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Plasmonics%22%5BJournal%5D)">Optical Saturable Absorption in Gold Nanoparticles.</a> Plasmonics. 3 (4), 171-176 (2008).</li>
<li>Gurudas, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Saturable+and+reverse+saturable+absorption+in+silver+nanodots+at+532+nm+using+picosecond+laser+pulses%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Saturable and reverse saturable absorption in silver nanodots at 532 nm using picosecond laser pulses.</a> J. Appl. Phys. 104 (7), 073107(2008).</li>
<li>Bohren, C. F., Huffman, D. R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBohren%2C+CF+%22Absorption+and+scattering+of+light+by+small+particles%22">Absorption and scattering of light by small particles</a>. , John Wiley & Sons Inc. (1983).</li>
<li>Chu, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Saturation+and+reverse+saturation+of+scattering+in+a+single+plasmonic+nanoparticle%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Photon%22%5BJournal%5D)">Saturation and reverse saturation of scattering in a single plasmonic nanoparticle.</a> ACS Photon. 1 (1), 32-37 (2014).</li>
<li>Chu, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+a+saturated+emission+of+optical+radiation+from+gold+nanoparticles%3A+application+to+an+ultrahigh+resolution+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Measurement of a saturated emission of optical radiation from gold nanoparticles: application to an ultrahigh resolution microscope.</a> Phys. Rev. Lett. 112 (1), 017402(2014).</li>
<li>Fujita, K., Kobayashi, M., Kawano, S., Yamanaka, M., Kawata, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+confocal+microscopy+by+saturated+excitation+of+fluorescence%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">High-resolution confocal microscopy by saturated excitation of fluorescence.</a> Phys. Rev. Lett. 99 (22), 228105(2007).</li>
<li>Smith, K. C. A., Oatley, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+scanning+electron+microscope+and+its+fields+of+application%5BTitle%5D)+AND+%22Brit.+J.Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">The scanning electron microscope and its fields of application.</a> Brit. J.Appl. Phys. 6 (11), (1955).</li>
<li>Yu, J. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+diffraction-limited+scanning+system+providing+broad+spectral+range+for+laser+scanning+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instru%22%5BJournal%5D)">A diffraction-limited scanning system providing broad spectral range for laser scanning microscopy.</a> Rev. Sci. Instru. 80 (11), 113704(2009).</li>
<li>Lee, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Point+spread+function+analysis+with+saturable+and+reverse+saturable+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Point spread function analysis with saturable and reverse saturable scattering.</a> Opt. Express. 22 (21), 26016-26022 (2014).</li>
<li>Gustafsson, M. G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonlinear+structured-illumination+microscopy%3A+Wide-field+fluorescence+imaging+with+theoretically+unlimited+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.+S.+A%22%5BJournal%5D)">Nonlinear structured-illumination microscopy: Wide-field fluorescence imaging with theoretically unlimited resolution.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 102 (37), 13081-13086 (2005).</li>
<li>Yonemaru, Y., Yamanaka, M., Smith, N. I., Kawata, S., Fujita, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Saturated+Excitation+Microscopy+with+Optimized+Excitation+Modulation%5BTitle%5D)+AND+%22ChemPhysChem%22%5BJournal%5D)">Saturated Excitation Microscopy with Optimized Excitation Modulation.</a> ChemPhysChem. 15 (4), 743-749 (2014).</li>
<li>Betzig, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+intracellular+fluorescent+proteins+at+nanometer+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Imaging intracellular fluorescent proteins at nanometer resolution.</a> Science. 313 (5793), 1642-1645 (2006).</li>
<li>Hell, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Far-field+optical+nanoscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Far-field optical nanoscopy.</a> Science. 316 (5828), 1153-1158 (2007).</li>
<li>Huang, B., Wang, W. Q., Bates, M., Zhuang, X. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+super-resolution+imaging+by+stochastic+optical+reconstruction+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional super-resolution imaging by stochastic optical reconstruction microscopy.</a> Science. 319 (5864), 810-813 (2008).</li>
<li>Heintzmann, R., Jovin, T. M., Cremer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Saturated+patterned+excitation+microscopy+-+a+concept+for+optical+resolution+improvement%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Opt.+Soc.+Am.+A%22%5BJournal%5D)">Saturated patterned excitation microscopy - a concept for optical resolution improvement.</a> J. Opt. Soc. Am. A. 19 (8), 1599-1609 (2002).</li>
<li>Tzang, O., Pevzner, A., Marvel, R. E., Haglund, R. F., Cheshnovsky, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Super-Resolution+in+Label-Free+Photomodulated+Reflectivity%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Super-Resolution in Label-Free Photomodulated Reflectivity.</a> Nano Lett. 15 (2), 1362-1367 (2015).</li>
</ol>

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen hebben.

In het protocol zijn er verschillende kritische stappen. Ten eerste, de voorbereiding van de monsters, de dichtheid van nanodeeltjes moet niet te hoog zijn, plasmon koppeling tussen deeltjes te voorkomen. Als twee of meer deeltjes zeer dicht bij elkaar, de koppeling resulteert in de LSPR golflengteverschuivende richting van langere golflengten, waardoor de lineariteit aanzienlijk verminderen. Echter, deze beeldvormende techniek daadwerkelijk brengt de verdeling van plasmonische wijzen, in plaats van de deeltjes zelf. Da...

De studie van plasmonics trok veel belangstelling vanwege de toepassingen in vele verschillende gebieden 1-4. Een van de meest onderzochte velden plasmonics een oppervlaktebehandeling plasmonics, waarbij de collectieve oscillatie van geleidingselektronen paren met een externe electromagnetische golf bij een grensvlak tussen een metaal en diëlektricum. Oppervlak Plasmonics is onderzocht voor zijn potentiële toepassingen in subwavelength optica, biofotonica en microscopie 5,6. De sterke veldversterking in de ultra-kleine hoeveelheid metallische nanodeeltjes als gevolg van lokale surface plasmon resonance (LSPR) trok veel aandacht, niet alleen vanwege de uitzonderlijke gevoeligheid voor deeltjesgrootten, deeltjesvormen en de diëlektrische eigenschappen van het omringende medium 7 -10, maar ook vanwege zijn vermogen om inherent zwak niet-lineaire optische effecten 11 te verhogen. De uitzonderlijke gevoeligheid van LSPR is waardevol voor bio-sensing en bijna-field beeldvormende technieken 12,13. Aan de andere kant kan de verbeterde lineariteit van plasmon structuren worden gebruikt in fotonische geïntegreerde schakelingen in toepassingen zoals optische switching en volledig optische signaalverwerking 14,15. Het is bekend dat de plasmon absorptie lineair evenredig aan de excitatie-intensiteit bij lage intensiteit. Wanneer de excitatie sterk genoeg is, de absorptie bereikt verzadiging. Intrigerend, bij hogere intensiteit, de absorptie verhoogt opnieuw. Deze niet-lineaire effecten zijn verzadigbaar absorptie (SA) 15-17 genoemd en achteruit verzadigbaar absorptie (RSA) 18, respectievelijk. Het is bekend dat als gevolg van de LSPR, verstrooiing is bijzonder sterk in plasmonische structuren. Op basis van fundamentele elektromagnetisme, moet de respons van verstrooiing versus incident intensiteit lineair zijn. Echter, in nanodeeltjes, verstrooiing en absorptie zijn nauw met elkaar verbonden via de Mie theorie, en beide kunnen worden expressed in termen van reële en imaginaire delen van de diëlektrische constante. In de veronderstelling dat een enkele GNS zich gedraagt ​​als een dipool onder licht verlichting, kan de verstrooiing coëfficiënt (Q SCA) en absorptie coëfficiënt (Q abs) uit één plasmonische nanodeeltje volgens de Mie theorie worden uitgedrukt als 19 <img alt="Vergelijking 1" src="/files/ftp_upload/53338/53338eq1.jpg" /> waarin x 2 πa / λ, a de straal van de bol en m 2 is ε m / ε d. Hier, ε m en ε d overeen met de diëlektrische constanten van het metaal en de omringende diëlektrische resp. Aangezien de vorm van de verstrooiingscoëfficiënt is vergelijkbaar met die van the absorptiecoëfficiënt, wordt daarom verwacht dat verzadigbaar verstrooiing observeren in één plasmonische nanodeeltje 20. Onlangs lineaire verzadigbare verstrooiing in een geïsoleerde plasmonische deeltjes werd aangetoond voor het eerst 21. Het is opmerkelijk dat in diepe verzadiging, de verstrooiingsintensiteit in feite daalde licht wanneer de excitatie-intensiteit verhoogd. Nog meer opvallend wanneer de excitatie-intensiteit een intensievere na verstrooiing verzadigd raakte, de verstrooiingsintensiteit opgestaan, die het effect van omgekeerde verzadigbaar 20 verstrooiing. Wavelength- en grootte-afhankelijke studies hebben aangetoond een sterke relatie tussen LSPR en niet-lineaire verstrooiing 21. De intensiteit en de golflengte afhankelijkheid van plasmon verstrooiing is vergelijkbaar met de absorptie, suggereert een gemeenschappelijk mechanisme achter deze niet-lineair gedrag. In termen van toepassingen, is het goed known lineariteit die helpt optische microscopie resolutie te verbeteren. In 2007, verzadigd excitatie (SAX) microscopie werd voorgesteld, die resolutie kan verbeteren door het extraheren van de verzadigde signaal via een tijdelijke sinusvormige modulatie van de excitatiebundel 22. SAX microscopie is gebaseerd op het concept dat een laser brandpunt, de intensiteit sterker in het midden dan aan de rand. Als het signaal (ofwel fluorescentie of verstrooiing) vertoont saturatiegedrag, moet de verzadiging starten van het centrum, terwijl de lineaire respons blijft aan de periferie. Daarom, als er een methode om alleen het gedeelte verzadigde extract, het zal alleen laat het middengedeelte en de verwerping het randdeel, dus effectief verbeteren van de ruimtelijke resolutie. In principe is er geen lagere resolutie limiet in SAX microscopie, mits diepe verzadiging bereikt is en er geen monster schade als gevolg van de intense verlichting. Aangetoond is dat de resolution fluorescentiebeeldvorming kan aanzienlijk worden verbeterd door gebruikmaking van de SAX techniek. Echter, lijdt de fluorescentie fotobleken effect. Het combineren van de ontdekking van verstrooiing lineariteit en het concept van SAX, kan superresolutietechnieken basis van verstrooiing worden gerealiseerd 21. Vergeleken met conventionele superresolutie microscopie, de verstrooiing gebaseerde techniek verschaft een nieuwe niet-blekende contrast methode. In dit artikel wordt een stap-voor-stap beschrijving gegeven om de vereiste te verkrijgen en halen de niet-lineariteit van plasmonische verstrooiing procedures te schetsen. Werkwijzen voor het identificeren verstrooiing lineariteiten geïntroduceerd door het veranderen van de invallende intensiteit beschreven. Meer informatie zal worden verstrekt om te ontrafelen hoe deze lineariteiten invloed beelden van enkele nanodeeltjes en hoe ruimtelijke resolutie kan dienovereenkomstig door de SAX techniek worden verbeterd.

<table><tbody><tr><td>microscope body</td><td>Olympus, Japan</td><td>BX-51</td><td></td></tr><tr><td>objective lens</td><td>Olympus, Japan</td><td>UPlanSapo, 100X, NA 1.4</td><td></td></tr><tr><td>80-nm gold colloid</td><td>BBI Solutions, UK</td><td>EM.GC80</td><td></td></tr><tr><td>supercontinuum laser</td><td>Fianium, United Kingdom</td><td>SC400-2-PP</td><td></td></tr><tr><td>broadband dielectric mirrors</td><td>Thorlabs, USA</td><td>BB1-E02</td><td></td></tr><tr><td>field emission SEM</td><td>JEOL, Japan</td><td>JSM-6330F</td><td>optioneel</td></tr><tr><td>spectrometer</td><td>Andor Technology, UK</td><td>Shamrock 163</td><td></td></tr><tr><td>charge-coupled device</td><td>Andor Technology, UK</td><td>iDus DV420A-OE</td><td></td></tr><tr><td>acousto-optic modulators</td><td>IntraAction Corp., USA</td><td>AOM-402AF1</td><td></td></tr><tr><td>lock-in amplifier</td><td>Stanford Research Systems, USA</td><td>SR-830</td><td></td></tr><tr><td>MAS-coated slide glass</td><td>Matsunami Glass, Japan,</td><td>S9215</td><td></td></tr></tbody></table>

meting van verstrooiing lineariteiten van een single plasmonische nanodeeltje

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Plasmonics, die gebaseerd zijn op de collectieve oscillatie van elektronen door lichtexcitatie, omvatten sterk verbeterde lokale elektrische velden en hebben dus potentiële toepassingen in niet-lineaire optica, die buitengewone optische intensiteit vereist. Een van de meest bestudeerde niet-lineaire eigenschappen in plasmonica is niet-lineaire absorptie, inclusief verzadiging en omgekeerde verzadigingsgedragingen. Hoewel verstrooiing en absorptie in nanodeeltjes nauw verbonden zijn door de Mie-theorie, was er tot zeer kort geleden geen melding van niet-lineaire eigenschappen in plasmonische verstrooiing.
Vorig jaar werd niet alleen verzadiging, maar ook omgekeerde verzadiging van verstrooiing in een geïsoleerde plasmonische deeltje voor het eerst aangetoond. De resultaten toonden aan dat verzadigingsverstrooiing een duidelijke golflengteafhankelijkheid vertoont, die direct lijkt te zijn gekoppeld aan de gelokaliseerde oppervlakteplasmonresonantie (LSPR). In combinatie met de intensiteitsafhankelijke metingen suggereren de resultaten de mogelijkheid van een gemeenschelijke mechanisme achter de niet-lineaire gedragingen van verstrooiing en absorptie. Deze niet-lineaire eigenschappen van verstrooiing van een enkele gouden nanobol (GNS) zijn breed toepasbaar, inclusief in superresolutiemicroscopie en optische schakelaars.
In dit artikel wordt in detail beschreven hoe de niet-lineariteit van verstrooiing in een enkele GNP te meten is en hoe de superresolutietechniek te gebruiken is om de optische beeldresolutie te verbeteren op basis van verzadigingsverstrooiing. Deze ontdekking kenmerkt de eerste superresolutiemicroscopie op basis van niet-lineaire verstrooiing, een nieuwe niet-blekende contrastmethode die een resolutie van zo laag als l/8 kan bereiken en potentieel nuttig zal zijn in biomedische en materiaalstudies.

Figuur 6 toont het gemeten spectrum van een 80 nm GNS. Een berekende curve op basis van de Mie theorie wordt gegeven in dezelfde plot, toont uitstekende overeenkomst. De LSPR piek ligt rond de 580 nm. In het volgende experiment, de laser golflengte was 532 nm, die werd gekozen omdat het zich in het plasmonische band optische verstrooiing met plasmon effect te versterken en mogelijk verstrooiing verzadiging 21. Figuur 7 presenteert verstrooiing bee...

Verzadigbare en omgekeerde verzadigingsverstrooiing werden ontdekt in geïsoleerde plasmonische deeltjes en toegepast als een nieuwe niet-blekende contrastmethode in superresolutiemicroscopie. Hier worden de experimentele procedures voor het detecteren en extraheren van niet-lineaire verstrooiing in detail uitgelegd, evenals hoe de resolutie kan worden verbeterd met behulp van verzadigd excimitatiemicroscopie.

Meting van Verstrooiing lineariteiten van een Single Plasmonische Nanodeeltje

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Het algemene doel van dit experiment is om resolutieverbetering aan te tonen met behulp van niet-lineaire verstrooiing vanuit plasmonische nanostructuren. In het vakgebied van de optische microscopie zijn contrast en resolutie de belangrijkste factoren. Onze techniek breidt het veld van de superresolutie uit met deze nieuwe verstrooiingsgebaseerde contrastmethode.Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat verstrooiing door nanodeeltjes sterk, zeer niet-lineair is en niet vervaagt. De procedure zal worden gedemonstreerd door Hsuan Lee, een promovendus uit mijn laboratorium.Het experiment zal worden uitgevoerd op een optische bank, waarop een microscoop en twee laserbronnen zijn geplaatst. De eerste laserbron is een 532 nanometer continugolflaser die wordt gebruikt voor beeldvorming.De tweede is een supercontinuumslaser die wordt gebruikt voor spectroscopische metingen. Dit is een schema van de basisopstelling voor zowel beeldvorming als spectroscopie. Monsters worden gemonteerd op een piëzo-elektrische positioneringstabel in de confocale microscoop.Licht van de 532 nanometer laser gaat door een neutraal dichtheidsfilter. De bundel wordt door een bundelsplitser gericht op galvano-spiegels die rasterscanning verzorgen in het brandvlak van het objectief van de confocale microscoop. Het terugverstrooide licht wordt opgevangen door het objectief en gefocusseerd op de detector.Begin met het uitlijnen van het witlicht-verlichtingspad van de microscoop. Gebsruik de halogeenlichtbron onder de curler-verlichting. Om de uitlijning van de interne iris te verifiëren, dient u erop te letten dat er scherpe randen op de octagoon zichtbaar zijn via het oculair of de CCD.Gebruik vervolgens een stuk papier om het externe lichtpad te controleren. Verifieer of de stralen gedeeltelijk worden gereflecteerd door de beamsplitter en zich richting de laser voortplanten door het papier langs het lichtpad te bewegen. Zorg nu dat er papieren targets klaarliggen om bij de verdere uitlijning te helpen.De targets moeten op dun papier met concentrische ringen staan. Plaats deze targets langs het straalpad, zodat ze zijn uitgelijnd met de halogeenstraal. Hier bevindt een target zich op de achteropening van de objectieflens.Dit is een ander doelwit dat in positie is langs het optische pad. Zet vervolgens de 532 nanometer laser die voor beeldvorming wordt gebruikt aan om deze uit te lijnen. Gebruik de papieren doelwitten om te helpen bij het collimeren van het invallende laserlicht tegenover de halogeenbundel.Ga door met een fijnere uitlijning van de laserstraal voordat de targets worden verwijderd en men verdergaat. Verkrijg na het uitlijnen van de laser een voorbereid monster van gouden nanosferen voor het experiment. Dit monster bevat gouden nanosferen van 80 nanometer in olie.Het mengsel wordt afgesloten tussen twee glasplaatjes. Ga verder door het monster op de objecttafel van de microscoop te plaatsen en objectievolie toe te voegen. Maak op dit punt het detectiesysteem gereed voor beeldvorming.Vang het verstrooide licht op met de fotomultiplierbuis aan het einde van het optische pad. Plaats een pinhole met een diameter van 20 micrometer terug langs het straalpad om onscherp verstrooid licht uit de fotomultiplierbuis te blokkeren. Ga verder met de beeldvorming door de galvanometerspiegels en de fotomultiplier in te schakelen.Kijk naar de computermonitor om het backscannersignaal van de goudnanodeeltjes te zien. Maximaliseer het backscannersignaal door de positie van de pinhole en de hoogte van de monsterhouder aan te passen. Karakteriseer na het uitlijnen van de confocale microscoop de verstrooiingsnonlineariteit van het monster.Om dit te doen, gebruik eerst een powermeter om het laservermogen na de objectieflens te meten. De aflezing moet minder dan 10 microwatts zijn, wat overeenkomt met een excitatie-intensiteit van minder dan 10 tot de vierde watts per centimeter vierkante. Neem vervolgens een afbeelding van de gouden nanodeeltjes op met de fotomultiplierbuis.Open de vastgelegde afbeelding in software voor beeldanalyse om het verstrooiingsintensiteitsprofiel te karakteriseren. Selecteer een goudnanosfeer tussen die in de afbeelding en trek een lijn erdoorheen. Volg vervolgens de stappen in de software om het verstrooiingsprofiel op te halen.Fit het profiel aan een Gaussische curve, wat een verdere controle van de uitlijning van het beeldvormingssysteem mogelijk maakt. Begin nu systematisch met het scannen van de excitatie-intensiteiten. Verander eerst het neutraaldichtheidsfilter om de excitatie-intensiteit te verhogen.Bepaal de nieuwe excitatie-intensiteit en leg het terugverstrooiingsbeeld vast bij dit nieuwe intensiteitsniveau. Gebruik het beeld om, zoals eerder gedaan, een verstrooiingsprofiel van een nanosfeer te extraheren. Zet het verstrooiingsprofiel uit en identificeer de waarde in het centrum van de sfeer als het verstrooiingssignaal.Herhaal deze stappen meerdere keren om een grafiek van het verstrooiingssignaal tegenover de excitatie-intensiteit op te stellen. In deze figuur vertegenwoordigen de blauwe punten de gegevens. De rode lijn is een polynomiale fit.Er is een lineaire relatie tussen het verstrooiingssignaal en lage waarden van de excitatie-energie. De daling onder deze lineaire relatie geeft aan dat verzadiging is opgetreden. De volgende stap is om spectroscopie uit te voeren op een enkele goud-nanosfeer.Dit schema geeft een overzicht van de opstelling. Gebruik een supercontinuümlaserbron met een golflengtebereik van 450-1750 nanometer. Gebruik daarnaast een breedbandige 50/50 straalsplitser om spectrale dekking over het zichtbare spectrum te garanderen.Plaats een kantelspiegel voor de fotomultipliceerder om het licht naar de spectrometer te richten, welke is uitgerust met een charge-coupled device. De supercontinuumslaser moet volgens dezelfde procedure worden uitgelijnd als de 532 nanometer laser.Neem bij de uitgang van de supercontinuüm-laser voorzorgsmaatregelen om overtollig infraroodvermogen uit het systeem te verwijderen. Plaats spiegels die zichtbaar licht reflecteren in het optische pad direct na de laseruitgang, voordat de bundel naar de microscoop wordt gestuurd. Gebruik in combinatie met de spiegels beam dumps om de infraroodstraling op te vangen die het systeem zou kunnen beschadigen.Zodra de laser is uitgelijnd, wordt er een beeld van de gouden nanosferen vastgelegd. Bekijk het beeld en identificeer een enkele nanosfeer voor studie. Stel de focus van het invallende breedbandlicht in op de gekozen nanosfeer.Zorg vervolgens dat de spectrometer in het optische pad staat. In deze positie richt de kantelspiegel het invallende licht naar de fotomultiplicatorbuis. Heroriënteer de spiegel om het invallende licht naar de spectrometer te richten.Ga over tot het verzamelen van gegevens over het verstrooiingsspectrum van het enkele goudnanodeeltje. Zoals in dit voorbeeld zal het gemeten spectrum een mengeling zijn van nanosfeer-verstrooiing en achtergrondruis door reflecties. Plaats na het nemen van het spectrum de kantelspiegel terug.Richt het direct op de fotomultiplicatorbuis. Maak een volgende afbeelding om te bevestigen dat het goudnanodeeltje niet van positie is veranderd. Verplaats vervolgens de focus van het breedbandlicht naar een punt waar geen deeltje aanwezig is.Verander de spiegel opnieuw om het licht naar de spectrometer te richten en voer een volgende spectrummeting uit. Het nieuwe spectrum is dat van de achtergrond. Dit zal worden afgetrokken van het spectrum van de gouden nanosfeer.Hier is het heldere terugverstroiingspectrum dat is verkregen door het achtergrondspectrum af te trekken van het spectrum met de gouden nanosferen. Verzadigde excitatiemicroscopie van het monster vereist een andere opstelling. Dit is het schema van de verzadigde excitatiemicroscoop.De laserbron is een laser van 532 nanometer. Gebruik een 50/50 bundelsplitser om twee bundels vanuit de laserbron te creëren. Leid elke bundel door een aparte acousto-optische modulator.De verschillende modulatorfrequenties genereren een zwevingsfrequentie die zal dienen als de modulatiefrequentie van de verzadigde excitatie-signalen. Combineer de eerste-orde diffractiestralen van de acousto-optische modulatoren met een andere 50/50 bundelsplitser. Om de temporele modulatie te monitoren, gebruik een glazen plaatje om een klein deel van het laserlicht af te splitsen naar een fotodetector.Om het systeem te controleren, sluit u de fotodetector aan op een oscilloscoop. Zorg ervoor dat er geen monster aanwezig is. Beoordeel het signaal van de fotodetector op de oscilloscoop.Het signaal moet een sinusoïde zijn op de klopfrequentie als de modulatie en de overlap van de bundels correct zijn. Voor dit experiment is de verwachte klopfrequentie 10 kilohertz. Streef naar een zo perfect mogelijke sinusoïde met minimale nonlineariteit.De volgende stap is het integreren van een lock-in versterker in het systeem. Voor verzadigde excitatiemicroscopie ontvangt de lock-in versterker signalen van de fotodetector en de fotomultiplierbuis. Koppel de uitgang van de fotodetector los van de oscilloscoop en sluit deze aan op de referentie-ingang van de versterker.Sluit de uitgang van de fotomultiplicatorbuis aan op de lock-in versterker als signaalingang. Stuur de uitgang van de versterker naar een data-acquisitiekaart. Plaats op dit moment het monster op de objecttafel van de microscoop.Gebruik hetzelfde monster met gouden nanosferen van 80 nanometer in olie, verzegeld tussen twee glasplaten. Keer terug naar de lock-in versterker terwijl de metingen worden uitgevoerd. Stel de versterker zo in dat de absolute magnitude van het voltagesignaal wordt geëxporteerd.In dit geval selecteert u R" in het displaypaneel van kanaal 1. Pas de instelling van de harmonische component bij het referentiekanaal aan om de verzadigde excitatie-enkelamplitudes te verkrijgen. Deze kleurenbeelden zijn gevormd met behulp van aangepaste software om de signalen van de lock-in-versterker en de aansturingsspanningen van de galvanomotoren te synchroniseren en te combineren.De afbeelding van de scanning-elektronenmicroscoop dient ter vergelijking. De afbeeldingen tonen resolutieverbetering met verschillende harmonische componenten. Het gemeten spectrum van een gouden nanosfeer van 80 nanometer is in het rood weergegeven.De ononderbroken curve, berekend met de Mie-theorie, vertoont een uitstekende overeenstemming. De gelokaliseerde oppervlakteplasmonresonantie bevindt zich op 580 nanometer. De bovenstaande scatteringsbeelden en de onderstaande lijnprofielen vertonen verschillende kenmerken als functie van de excitatie-intensiteit.Bij lage intensiteit is de point spread-functie een standaard Gaussian-profiel. Hogere intensiteiten leiden tot een afvlakking en verbreding van de functie, wat duidt op verzadiging. Bij nog hogere waarden is de centrale intensiteit niet het maximum, wat resulteert in een donutvormige point spread-functie.Uiteindelijk wordt de centrale intensiteit tijdens omkeerverzadiging opnieuw de piek. De blauwe datapunten in deze grafiek van de centrale intensiteit bij verschillende excitatie-intensiteiten tonen zowel verzadigings- als omkeerverzadigingsgedrag. De datapunten zijn gefit aan een vijfde-graads polynoom, weergegeven in het rood.Deze gegevens kunnen worden gebruikt om de harmonische frequentiecomponenten te extraheren. De harmonische componenten kunnen ook direct worden gevonden met de lock-in versterker. De linker grafiek toont de experimentele gegevens.De rechter grafiek is het resultaat van de berekening met behulp van de polynomiale fit van de 5e orde. Beide grafieken vertonen dipjes bij specifieke intensiteiten langs de curven. Zo zijn er drie dipjes in de tweede harmonische.Ook in elke grafiek neemt de helling voor elke harmonische orde toe na de eerste dip. Zodra deze techniek onder de knie is, kan deze in minder dan drie uur worden uitgevoerd indien men dit correct doet. Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om de kwaliteit van de sinusvormige modulatie, de lineariteit van het detectiesysteem en de mechanische stabiliteit van het monster te controleren.Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht moeten hebben in hoe resolutieverbetering kan worden bereikt op basis van niet-lineaire verstrooiing vanuit plasmonische nanostructuren. Deze techniek biedt een veelbelovend voorbeeld voor onderzoekers in het veld van superresolutie-microscopie om nieuw contrast te verkennen in andere fundamentele licht-materie-interacties.

measurement-scattering-nonlinearities-from-single-plasmonic

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Plasmonische pincet en fotonische kristal nanostructuren worden getoond om nuttige verbeteringen te produceren in de efficiëntie en de oriëntatie controle van optisch trapping micro-en nano-deeltjes.

Gebruik van plasmonische en fotonisch kristal nanostructuren voor Enhanced micro-en nanodeeltjes Manipulatie

Zilveren nanodraden kunnen tegelijkertijd elektronen en optische informatie vervoeren in de vorm van oppervlakteplasmonen. Hier wordt een procedure beschreven om een dergelijke gedeelde circuit te realiseren en de beperkingen bij het propageren van beide informatiedragers worden geëvalueerd.

Plasmonische transport evalueren in stroomvoerende zilveren nanodraden

We maken gebruik van optische tracking van plasmonische nanodeeltjes om sonde en karakteriseren de frequentie bewegingen van het water levende organismen.

Het analyseren van de Beweging van de Nauplius &#39;<em&gt; Artemia salina</em&gt; &#39;Door Optical Tracking van Plasmonische Nanodeeltjes

Een protocol voor het colloïdale synthese van zilver nanocubes en de fabricage van plasmonische nanoschaal patch antennes met sub-10 nm gaten wordt gepresenteerd.

Colloïdaal Synthese van Nanopatch Antennes for Applications in Plasmonics en Nanofotonica

Een microchip fabricageproces dat plasmonische pincet opgenomen wordt hier gepresenteerd. De microchip maakt het afbeelden van een gevangen deeltje trapping maximale krachten meten.

Plasmonische Trapping en het vrijkomen van nanodeeltjes in een Monitoring Milieu

Beschrijven we een procedure voor het optisch overvullen van micro-deeltjes in nanoplasmonic optische lattice.

Overlapping van Micro-deeltjes in Nanoplasmonic optische Lattice

We tonen de fabricage van periodieke gouden nanocup arrays gebruikmakend van de colloïdale lithografische technieken en bespreken het belang van nanoplasmonic films.

Fabricage van periodieke gouden Nanocup Arrays gebruikmakend van de colloïdale lithografie

Dit protocol beschrijft de instrumentatie voor de bepaling van de excitatie en koppeling tussen licht vervuilers en Bloch-achtige oppervlakte plasmon polaritons die voortvloeien uit periodieke matrices.

Bepaling van de excitatie en koppeling tussen licht vervuilers en oppervlakte Plasmon Polaritons

Enterprise gold nanostaafjes kan worden gevangen in vloeistoffen en gedraaid bij kHz frequenties met behulp van cirkel-gepolariseerde optisch pincet. Invoering van instrumenten voor Brownian dynamics analyse en lichte scatteringspectroscopy leidt tot een krachtig systeem voor onderzoek en toepassing op talrijke gebieden van de wetenschap.

Bouw en de exploitatie van een licht gestuurde gouden nanostaafjes Rotary locomotorisch stelsel

Het doel van dit protocol is om een bewezen aanpak voor de bereiding van plasmonic nanodeeltjes monsters en voor het uitvoeren van enkele deeltjes spectroscopie op hen met differentiële interferentie contrast (DIC) microscopie detail.

Het uitvoeren van de spectroscopie op Plasmonic nanodeeltjes met transmissie-gebaseerde Nomarski-type differentiële interferentie contrast microscopie

Hier tonen we het gebruik van traditionele donkerveldmicroscopie om de dynamiek van gouden nanorods (AuNRs) op celmembraan te monitoren. De locatie en oriëntatie van enkele AuNR's worden gedetecteerd met behulp van ImageJ en MATLAB, en de diffusieve toestanden van AuNR's worden gekenmerkt door analyse van het volgen van afzonderlijke deeltjes.

Diffusional Dynamics of Gold Nanorods visualiseren op celmembraan met behulp van Single Nanoparticle Darkfield Microscopy

Ontdek hoe niet-lineaire verstrooiing van plasmonische nanodeeltjes de resolutie in optische microscopie verbetert. Deze methode biedt sterk, niet-verblekend contrast voor superresolutiebeeldvorming.

Meting van Verstrooiing lineariteiten van een Single Plasmonische Nanodeeltje

Meer video's verkennen