Name: Plasmonische Trapping en het vrijkomen van nanodeeltjes in een Monitoring Milieu (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-04T11:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 13 s
Description: Leer plasmonische optische pincetten voor nanodeeltjesmanipulatie met twee-dimensionale monitoring. Deze methode kwantificeert maximale vangkrachten voor toepassingen in levenswetenschappen zoals immunoassays en medicijnafgifte.

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 werd ondersteund door de ICT-R &amp; D-programma van MSIP / IITP (R0190-15-2040, Ontwikkeling van een inhoud configuratie management-systeem en een simulator voor 3D printen met behulp van slimme materialen).

Let op: Gelieve al het relevante materiaal veiligheidsvoorschriften voor gebruik. Een aantal van de chemicaliën die worden gebruikt in microchip fabricage zijn acuut giftig en kankerverwekkend. Gelieve gebruik maken van alle passende veiligheidsmaatregelen in acht bij het uitvoeren van de fotolithografie en etsen processen, waaronder het gebruik van technische controles (zuurkast, hete plaat, en aligner) en persoonlijke beschermingsmiddelen (veiligheidsbril, handschoenen, laboratoriumjas, full-length broek, en gesloten -toe schoenen). 1. Fabricage van de PDMS Microchannel <ol><li> Fabricage van het microkanaal matrijs door de werkwijze photolithograph <ol><li> Volledig verwijderen van vreemde stoffen op de 4 inch Si-wafel oppervlak met piranha reinigen (figuur 1a). Meng zwavelzuur (H 2 SO 4) en waterstofperoxide (H 2 O 2) in een verhouding van 3: 1 tot Piranha oplossing in de schotel. Meng door geleidelijk toevoegen van kleine hoeveelheden van het sterke zuur (H2O <sub&gt; 2) aan het zwakke zuur (H 2 SO 4); omkeren van deze orde kan een explosie veroorzaken vanwege de sterk reactieve sterk zuur. </li><li> Dompel het wafeltje piranha-oplossing gedurende 10 min. Vervolgens dompel de wafer in gedeïoniseerd (DI) water gedurende 3 minuten om de resterende piranha-oplossing te verwijderen. Spoel de wafer met stromend gedemineraliseerd water gedurende 10 s. Herhaal wasprocedure 3 keer en droog N2 gas naar de resterende DI verwijderen. </li><li> Leg de wafel op een hete plaat gedurende 20 minuten bij 180 ° C op de wafer verder te dehydrateren. </li><li> Pour 5 ml van de negatieve fotolak bovenop de wafel en spin-coat gedurende 45 seconden bij 1.500 rpm (figuur 1b); Na spincoating, wordt een fotoresist kraal gemaakt aan de wafelrand vanwege de relatief hoge viscositeit van de fotoresist. </li><li> De balans van de fotoresist gecoate wafer door vlakken op een waterpas stand gedurende 5 uur. </li><li> Plaats de fotoresist gecoate wafer op een hete plaat gedurende 12 minuten bij 65° C, 35 minuten bij 95 ° C en 12 minuten bij 65 ° C (zacht bakken). </li><li> Bevestig de film masker op de maskerhouder en zacht gebakken wafer op het substraatplatform van de uitlijner. Blootstellen aan ultraviolet (UV) licht gedurende 43 s bij 650 mJ / cm2 om de fotoresist stollen. </li><li> Plaats de wafer op de hete plaat gedurende 5 minuten bij 65 ° C, 15 minuten bij 95 ° C en 5 minuten bij 65 ° C (na blootstelling bakken). </li><li> Dompel de wafer in de fotoresist ontwikkelaar gedurende 30 min uitgeharde fotolak te verwijderen. </li><li> Spoel de wafer met isopropylalcohol (IPA) en droog met N2 gas naar de resterende IPA te verwijderen. </li></ol></li><li> Productie van de PDMS microkanaal <ol><li> Behandel het oppervlak van de wafer en de fotoresist matrijs gedurende 1 minuut bij een vermogen van 200 W onder toepassing van een atmosferisch plasma machine 25; de gasstromen CH4 en hij moet 6 en 30 sccm zijn, respectievelijk. Voer deze hydrofobe behandeling gemakkelijk los het polydimethylsiloxane (PDMS) microkanaal van het oppervlak van de wafer en de fotoresist matrijs (figuur 1c). </li><li> Bereid de PDMS oplossing door mengen van de PDMS basis en verharder in een verhouding van 10: 1. Roer het mengsel gedurende 2 min. </li><li> Plaatst de wafel in een petrischaaltje (150 mm x 15 mm) en voeg 100 mL van de PDMS oplossing. De bellen die zijn gemaakt van roeren met een exsiccator. </li><li> Plaats de petrischaal in de oven gedurende 2 uur bij 80 ° C aan de oplossing PDMS (figuur 1d en h) vast. </li><li> Knip langs de contouren van het PDMS microkanaal met een scheermesje en trek het van de wafel; de gefabriceerde PDMS microkanaal dient de volgende afmetingen: 13 mm lang, 300 urn breed en 150 urn hoge (figuren 1 e, f en i). Opmerking: twee typen gaten worden geproduceerd door een micropuncture de enkelmodusvezel (SMF) kabel en de buisjes (een inlaatnd uitlaat) van de PDMS microkanaal (Figuur 1g). De SMF kabel wordt gebruikt om de laserbundel naar de nanohole gefreesd op de gouden plaat emitteren. De buis wordt gebruikt om in te voegen / extract het deeltje oplossing van / naar het PDMS microkanaal. </li><li> Punctie 1,5 mm inlaat- en uitlaatgaten aan elk uiteinde van het microkanaal PDMS. Doorboren 0,3 mm SMF kabeldoorvoer in het midden van de PDMS microkanaal. </li></ol></li></ol> 2. Werkwijze etsen van de Gold Plate <ol><li> Een in de handel verkrijgbaar gouden plaat met afmetingen van 25 x 6,25 mm2 (Figuur 2a). </li><li> Verwijder eventuele vreemde stoffen op de gouden plaat met de volgende reiniging procedures. Clean in deze volgorde door onderdompeling in aceton, methanol, en DI-water gedurende 5 minuten elk. </li><li> Spoel de gouden plaat 3 keer met DI-water gedurende 10 s en droog de plaat met N2 gas naar de resterende DI water te verwijderen. </li><li> Plaats de gouden plaat op een hete plaat voor20 min bij 180 ° C om achtergebleven vocht volledig te verwijderen. </li><li> Pour 0,5 ml hexamethyldisilazaan (HMDS) op de gouden plaat en draaien laag gedurende 40 seconden bij 3000 tpm. </li><li> Pour 0,5 mL positieve fotolak bovenop de gespincoat HMDS en rotatie laag gedurende 40 seconden bij 3.000 rpm (figuur 2b). </li><li> Plaats de fotoresist beklede gouden plaat op de hete plaat gedurende 90 seconden bij 110 ° C (zacht bakken). </li><li> Bevestig de film masker op de glazen wafer en plaats de zacht gebakken gouden plaat op het substraatplatform. Blootstellen aan UV licht gedurende 4,5 s bij 64 mJ / cm2 om de fotoresist te lossen. </li><li> Dompel de gouden plaat in de fotoresist ontwikkelaar gedurende 1 minuut om de opgeloste fotoresist (figuur 2c) te verwijderen. Spoel de gouden plaat met DI water en droog N2 gas. </li><li> Dompel de gouden plaat in de Au etsmiddel gedurende 45 seconden bij een etssnelheid van 28 A / s blootgestelde Au (figuur 2d) te verwijderen. Spoel de gouden plaat met DI water en droge N2 gas. </li><li> Dompel de gouden plaat in de Ti etsmiddel gedurende 5 s bij een etssnelheid van 25 A / s blootgestelde Ti (figuur 2e) te verwijderen. Spoel de gouden plaat met DI water en droog N2 gas. </li><li> Verwijder de overgebleven fotoresist op de gouden plaat door onderdompeling in aceton, methanol, en DI-water gedurende 3 minuten elk (figuur 2f); Dompel de plaat in de schriftelijke. </li><li> Spoel de gouden plaat 3 maal met DI-water gedurende 10 s. Droog met N2 gas aan DI water te verwijderen. </li><li> Plaats de gouden plaat op de hete plaat gedurende 3 minuten bij 120 ° C om het vocht volledig te verwijderen; het geproduceerde goud blok moet 400 x 150 pm2 (figuur 2h). </li><li> Mill een 400 nm nanohole behulp van een gefocusseerde ionenbundel (FIB) in het midden van de goud blok dat werd vervaardigd na het etsen (figuren 2g en i). Maak een 370-nm cirkel patroon om zich te concentreren op de gouden block een ionen versnellingsspanning van 30 kV bij 28 Pa gedurende 3 s. </li></ol> 3. Montage van de Microchip <ol><li> Behandel de twee oppervlakken van de PDMS microkanaal en gouden plaat gedurende 1 min aan O2 plasma om ze aan elkaar te bevestigen met een plasmasysteem met een vermogen van 80 W en een druk van 825 mTorr 25. LET OP: Het is bijzonder moeilijk om ze in te voegen met precisie, omdat de gouden blok en PDMS microkanaal op de micrometer niveau. Vandaar, gebruik een richter met een camera en een handleiding podium. </li><li> Bevestig de glazen wafer die wordt gebruikt om de film masker op het maskerhouder van de uitlijner (figuur 3a) vastmaken. </li><li> Bevestig de O2-plasma-behandelde PDMS microkanaal naar het glazen wafer; omdat de PDMS is hydrofiel, zal het gemakkelijk hechten aan de glazen wafer zonder hechting oplossing. Bevestig de gouden plaat op het substraatplatform van de uitlijner (figuur 3a). </li><li> Zoek de centra van the SMF kabeldoorvoer en goud blok, die zijn uitgelijnd op dezelfde as, met de camera op de aligner. Til de handmatige fase om de twee delen (figuren 3b en c) combineren. </li></ol> 4. Verbetering van de Microchip Side oppervlakteruwheid PDMS Coating OPMERKING: De gouden plaat met vaste afmetingen 400 x 150 pm2 relatief moeilijker te snijden dan de PDMS materiaal. Daarom de PDMS microkanaal van de wafel te verwijderen, wordt een scheermesje gebruikt voor het snijden van een groter stuk dan de gouden plaat. Na het combineren van de twee delen, moet de overtollige delen van de PDMS opzichte van de gouden plaat dan worden gesneden, waardoor de binnenkant van het kanaal vanaf de zijkant behulp van een microscoop (figuur 4a) kan worden waargenomen. Echter, het snijvlak, dat wordt gebruikt als een venster, een hoge oppervlakteruwheid en bijgevolg produceert troebel afbeeldingen van de deeltjes die stromen in het kanaal (fig4b). Coating met de PDMS oplossing wordt opnieuw uitgevoerd om dit probleem op te lossen. <ol><li> Bereid de PDMS oplossing door mengen van de PDMS basis en verharder bij een 10: 1 verhouding en roer gedurende 2 min. </li><li> Pour 2 ml van de PDMS oplossing in de petrischaal en voer de spinbekleding gedurende 30 seconden bij 1.000 rpm (figuur 4c). </li><li> Plaats de microchip oppervlak zal worden op de microscoop op de petrischaal (figuur 4d). Plaats de petrischaal in de oven gedurende 1 uur bij 80 ° C om de PDMS oplossing stollen. </li><li> Snijd de rand van de microchip en PDMS met behulp van een scheermesje en daarna los te maken van de petrischaal (figuren 4e, f). </li></ol> 5. Laser koppeling met de SMF-kabel Steek de Microchip Opmerking: Voor het plasmonische pincet systeem wordt een optische vezel incident laser met een golflengte 1064 nm gebruikt. De SMF kabel wordt gebruikt omdat de diameter van de incident laser (5 mm) is veel te groot om de laserstraal emitteren bij de nanohole gefreesd goud blok (400 x 150 pm2) in de microchip. De manteldiameter van de SMF kabel 125 urn. Zo mag de invallende laser en SMF kabel gekoppeld. <ol><li> Sluit een 40X objectief naar de microscoop objectief te monteren op de SMF koppeling. Bevestig de SMF kabel aan de vezelklem van de SMF koppelaar. Richt de invallende laserbundel achterin apertuur van de objectieflens te vullen. </li><li> Focus van de laserstraal op de kern van de SMF kabel door aanpassing van de drieassige handmatige fase voorzien op de SMF koppeling. </li><li> Plaats het andere uiteinde van de kabel in de SMF SMF kabelopening van de microchip. Meet het laservermogen voorafgaand aan het inbrengen aan de rand van de vezelkabel, omdat de vaste vezelkabel op de microchip niet te nemen. </li><li> Dicht de SMF kabelopening via epoxylijm om lekkage van de stromende deeltjes oplossing uit de spleet tussen de SMF cabine blokkerenle opening (300 pm) en de bekleding van de SMF kabel (125 um); het einde van de ingebrachte vezelkabel mag het microkanaal niet in de fluïdumstroom te voorkomen. Handmatig uitlijnen van de vezelkabel met behulp van visuele feedback, zodat deze loodrecht op de goud blok dat nanohole gastheren. </li></ol> 6. Plasmonische Trapping van Single Fluorescent polystyreen Particle in de Microchip <ol><li> Bevestig de injectiespuit, die is gevuld met de deeltjes oplossing met een injectiespuit micropomp. Plaats het deksel glas op het monster etappe van de fluorescentiemicroscoop. Verbinden pijpen naar de inlaat / uitlaatgaten van de microchip. Plaats de PDMS-beklede chip oppervlak bovenop het dekglas. </li><li> Plaats de microchip loodrecht op de 60X water immersie objectief en houdt de binnenkant van het kanaal met de camera op de fluorescentiemicroscoop geïnstalleerd. Gebruik transparante tape aan de microchip in plaats vast te zetten. Sluit de inlaatbuis van de microchip met de injectiespuit needle. </li><li> Plaats het deeltje oplossing voor de microchip door regeling van de micropomp 20 um / s. Momenteel, bevestigen dat de fluorescerende deeltjes goed worden waargenomen in het kanaal wanneer de fluorescentielamp wordt ingeschakeld. </li><li> Wacht totdat het deeltje oplossing verlaat de uitlaat van de microchip. Toerentalniveau 3,4 um / s. </li><li> Draai de laserbron zodat de laser in de nanohole uitzendt; de fluorescerende deeltjes worden opgesloten in de rand van de nanohole. </li><li> Ramp de fluïdumsnelheid in stappen van 0,4 um / s door regeling van de micropomp totdat de gevangen deeltjes ontsnapt. Meet de vloeistof snelheid bij de gevangen deeltjes te ontsnappen. Het verkrijgen van de maximale vangst kracht voor elke laser intensiteit met deze gemeten fluïdumsnelheid. </li></ol>

<ol><li>Crane, N. B., Onen, O., Carballo, J., Ni, Q., Guldiken, R. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s10404-012-1060-1">Fluidic assembly at the microscale: progress and prospects.</a> Microfluid. Nanofluid. 14 (3), 383-419 (2013).</li>
<li>Yao, B., Luo, G. A., Feng, X., Wang, W., Chen, L. X., Wang, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+microfluidic+device+based+on+gravity+and+electric+force+driving+for+flow+cytometry+and+fluorescence+activated+cell+sorting%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">A microfluidic device based on gravity and electric force driving for flow cytometry and fluorescence activated cell sorting.</a> Lab Chip. 4 (6), 603-607 (2004).</li>
<li>Zhang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-chip+manipulation+of+continuous+picoliter-volume+superparamagnetic+droplets+using+a+magnetic+force%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">On-chip manipulation of continuous picoliter-volume superparamagnetic droplets using a magnetic force.</a> Lab Chip. 9 (20), 2992-2999 (2009).</li>
<li>Park, I. Y., Sung, S. Y., Lee, J. H., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/17/10/N03/pdf">Manufacturing micro-scale structures by an optical tweezers system controlled by five finger tips.</a> J. Micromech. Microeng. 17, N82-N89 (2007).</li>
<li>Kim, J. D., Hwang, S. U., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/22/10/105003">Traceable assembly of microparts using optical tweezers.</a> J. Micromech. Microeng. 22, 105003(2012).</li>
<li>Kim, J. D., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/23/6/065010">Construction and actuation of a microscopic gear assembly formed using optical tweezers.</a> J. Micromech. Microeng. 23, 065010(2013).</li>
<li>Kim, J. D., Choi, J. H., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+measurement+of+the+maximal+forces+in+plasmonic+tweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">A measurement of the maximal forces in plasmonic tweezers.</a> Nanotechnology. 26 (42), 425203(2015).</li>
<li>Kim, J. D., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trapping+of+a+single+DNA+molecule+using+nanoplasmonic+structures+for+biosensor+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed.+Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Trapping of a single DNA molecule using nanoplasmonic structures for biosensor applications.</a> Biomed. Opt. Express. 5 (8), 2471-2480 (2014).</li>
<li>Quidant, R. <a target="_blank" href="https://www.cambridge.org/core/journals/mrs-bulletin/article/plasmonic-tweezersthe-strength-of-surface-plasmons/3637FF8C774139A6CCBD5666BC87F310">Plasmonic tweezers - the strength of surface plasmons.</a> MRS Bull. 37 (8), 739-744 (2012).</li>
<li>Juan, M. L., Gordon, R., Pang, Y., Eftekhari, F., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphys/journal/v5/n12/abs/nphys1422.html">Self-induced back-action optical trapping of dielectric nanoparticles.</a> Nat. Phys. 5, 915-919 (2009).</li>
<li>Pang, Y., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+of+12+nm+dielectric+spheres+using+double-nanoholes+in+a+gold+film%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical trapping of 12 nm dielectric spheres using double-nanoholes in a gold film.</a> Nano Lett. 11 (9), 3763-3767 (2011).</li>
<li>Tanaka, Y., Kaneda, S., Sasaki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+potential+of+optical+trapping+using+a+plasmonic+nanoblock+pair%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanostructured potential of optical trapping using a plasmonic nanoblock pair.</a> Nano Lett. 13 (5), 2146-2150 (2013).</li>
<li>Kang, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Low-power+nano-optical+vortex+trapping+via+plasmonic+diabolo+nanoantennas%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Low-power nano-optical vortex trapping via plasmonic diabolo nanoantennas.</a> Nat. Commun. 2, 582(2011).</li>
<li>Roxworthy, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+plasmonic+bowtie+nanoantenna+arrays+for+optical+trapping%2C+stacking%2C+and+sorting%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Application of plasmonic bowtie nanoantenna arrays for optical trapping, stacking, and sorting.</a> Nano Lett. 12 (2), 796-801 (2012).</li>
<li>Shoji, T., Tsuboi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+optical+tweezers+toward+molecular+manipulation%3A+tailoring+plasmonic+nanostructure%2C+light+source%2C+and+resonant+trapping%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+Lett%22%5BJournal%5D)">Plasmonic optical tweezers toward molecular manipulation: tailoring plasmonic nanostructure, light source, and resonant trapping.</a> J. Phys. Chem. Lett. 5 (17), 2957-2967 (2014).</li>
<li>Pang, Y., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+of+a+single+protein%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical trapping of a single protein.</a> Nano Lett. 12 (1), 402-406 (2012).</li>
<li>Tsuboi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jz100659x">Optical trapping of quantum dots based on gap-mode-excitation of localized surface plasmon.</a> J. Phys. Chem. Lett. 1, 2327-2333 (2010).</li>
<li>Shoji, T., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23586869">Permanent fixing or reversible trapping and release of DNA micropatterns on a gold nanostructure using continuous-wave or femtosecond-pulsed near-infrared laser light.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (17), 6643-6648 (2013).</li>
<li>Grigrenko, A. N., Roberts, N. W., Dickson, M. R., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphoton/journal/v2/n6/abs/nphoton.2008.78.html">Nanometric optical tweezers based on nanostructured substrates.</a> Nat. Photonics. 2, 365-370 (2008).</li>
<li>Righini, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-optical+trapping+of+rayleigh+particles+and+escherichia+coli+bacteria+with+resonant+optical+antennas%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Nano-optical trapping of rayleigh particles and escherichia coli bacteria with resonant optical antennas.</a> Nano Lett. 9 (10), 3387-3391 (2009).</li>
<li>Chen, K. Y., Lee, A. T., Hung, C. C., Huang, J. S., Yang, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transport+and+trapping+in+two-dimensional+nanoscale+plasmonic+optical+lattice%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Transport and trapping in two-dimensional nanoscale plasmonic optical lattice.</a> Nano Lett. 13 (9), 4118-4122 (2013).</li>
<li>Berthelot, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+manipulation+with+scanning+near-field+optical+nanotweezers%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional manipulation with scanning near-field optical nanotweezers.</a> Nat. Nanotechnol. 9 (4), 295-299 (2014).</li>
<li>Chen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+optical+trapping+and+arrangement+of+nano-objects+in+a+plasmonic+nanocavity%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Enhanced optical trapping and arrangement of nano-objects in a plasmonic nanocavity.</a> Nano Lett. 12 (1), 125-132 (2011).</li>
<li>Wang, K., Schonbrun, E., Steinvurzel, P., Crozier, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trapping+and+rotating+nanoparticles+using+a+plasmonic+nano-tweezer+with+an+integrated+heat+sink%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Trapping and rotating nanoparticles using a plasmonic nano-tweezer with an integrated heat sink.</a> Nat. Commun. 2, 469(2011).</li>
<li>Byun, D., Cho, S. J., Kim, S. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/23/12/125010">Fabrication of a flexible penetrating microelectrode array for use on curved surfaces of neural tissues.</a> J. Micromech. Microeng. 23, 125010(2013).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De SMF kabel werd ingevoegd in de SMF kabelgat de microchip, zoals in de rechthoekige stip van figuur 6a. Omdat de SMF kabelgat groter dan de kabeldiameter, werd epoxylijm gebruikt om het gat af te dichten om de lekkage van de stromende deeltjes oplossing blokkeren. Vóór het aanbrengen van epoxylijm, moet het goud blok kabelrand coaxiaal uitgelijnd met de hand met behulp van een microscoop. Hoewel het ideaal voor de ingebrachte kabelrand en nanohole coaxiaal uitgelijnd, kan een kleine speling getolereer...

De mogelijkheid om microschaal objecten te manipuleren is een onmisbare functie voor veel micro / nano-experimenten. Direct contact manipulaties kunnen de gemanipuleerde objecten beschadigen. Het loslaten van de eerder gehouden voorwerpen is ook een uitdaging vanwege stiction problemen. Om deze problemen te overwinnen, verschillende indirecte werkwijzen waarbij fluïdische 1, 2 elektrische, magnetische 3 of fotonische krachten 4, 5, 6, 7, 8 voorgesteld. Plasmpnische trekker waarmee fotonische krachten gebruiken zijn gebaseerd op de fysische buitengewone veldversterking verscheidene orden groter is dan de invallende intensiteit 9. Deze uiterst sterke veld enhancement maakt het vangen van extreem kleine nanodeeltjes. Zo is aangetoond immobiliseren en te manipuleren nanoschaalvoorwerpen, zoals polystyreendeeltjes 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15 polymeerketens, 16 eiwitten, quantum dots 17 en DNA-moleculen 8, 18. Zonder plasmonische pincet, is het moeilijk te controleren nanodeeltjes omdat ze snel verdwijnen voordat ze daadwerkelijk zijn onderzocht of omdat ze beschadigd door de hoge intensiteit van de laser. Vele plasmonische studies hebben gebruik gemaakt van verschillende nanoschaal goud structuren. We kunnen de goudstructuren indelen als uitstekende nanodisk types 12, 13, 14, 15, 19 <sup&gt;, 20, 21 of onderdrukt nanohole types 7, 8, 10, 11, 22, 23. Qua beeldvorming gemak typen nanodisk zijn geschikter dan de soorten nanohole omdat in het laatste geval kan de goudsubstraten de waarnemingsoverzicht belemmeren. Bovendien is de plasmonische trapping optreedt nabij het plasmonische structuur en maakt waarneming nog lastiger. Om het beste van onze kennis, werd plasmonische trapping op nanohole types alleen geverifieerd met behulp van indirecte verstrooiing signalen. Er zijn echter geen succesvolle directe waarnemingen, zoals microscopische beelden, zijn gemeld. Er zijn maar weinig studies hebben de positie van de gevangen deeltjes beschreven. Een voorbeeld van zo&#39;n resultaat werd gepresenteerd door Wang et al. Creëerden ze een gouden pilaar op een gouden ondergrond en observeerde de pArtikel beweging met behulp van een fluorescentiemicroscoop 24. Dit is echter alleen effectief voor het bewaken zijwaartse bewegingen niet in de richting parallel aan de bundelas. In dit artikel introduceren we nieuwe fluidic microchip ontwerp en de fabricage procedures. Met deze chip tonen we de controle op plasmonically ingesloten deeltjes, zowel in richtingen parallel en loodrecht op de plasmonische nanostructuur. Verder meten we de maximale kracht van het geïmmobiliseerde deeltje door verhoging van de fluïdumsnelheid als het kantelpunt snelheid in de microchip vinden. Deze studie is uniek omdat de meeste studies over plasmonische pincet kan niet kwantitatief de maximale trapping krachten die in hun experimentele opstellingen te tonen.

<table><tbody><tr><td>Negatieve fotoresist&nbsp;</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 2075</td><td></td></tr><tr><td>Ontwikkelaar</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 Ontwikkelaar</td><td></td></tr><tr><td>Positieve fotoresist&nbsp;</td><td>Merck Ltd.</td><td>AZ GXR-601</td><td></td></tr><tr><td>AZ Fotoresist Ontwikkelaars</td><td>Merck Ltd.</td><td>AZ 300 MIF</td><td></td></tr><tr><td>HMDS</td><td>Merck Ltd.</td><td>AZ Adhesion Promoter</td><td></td></tr><tr><td>Aligner</td><td>Midas System</td><td>MDA 400M</td><td></td></tr><tr><td>Atmosferische plasmamachine&nbsp;</td><td>Atmospheric Process Plasma Co.</td><td>IDP-1000</td><td></td></tr><tr><td>Polydimethylsiloxane (PDMS)</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184 A/B</td><td></td></tr><tr><td>Goud gecoate testslides</td><td>EMF Co.</td><td>TA124(Ti/Au)</td><td></td></tr><tr><td>Au-etsmiddel&nbsp;</td><td>Transene Inc.</td><td>TFA</td><td></td></tr><tr><td>Ti-etsmiddel&nbsp;</td><td>Transene Inc.</td><td>TFT</td><td></td></tr><tr><td>40X objectieflens&nbsp;</td><td>Edmund Optics</td><td>40X DIN</td><td></td></tr><tr><td>60X waterimmersie objectieflens&nbsp;</td><td>Olympus</td><td>LUMPLFLN 60XW</td><td></td></tr><tr><td>Optische vezel incident laser&nbsp;</td><td>IPG Photonic</td><td>YLR 10</td><td></td></tr><tr><td>SMF koppeling</td><td>Thorlabs</td><td>MBT612D/M</td><td></td></tr><tr><td>Spuitmicropomp</td><td>Harvard</td><td>PC2 70-4501</td><td></td></tr><tr><td>Fluorescentiemicroscoop&nbsp;</td><td>Olympus</td><td>IX-51</td><td></td></tr><tr><td>Plasmasysteem</td><td>Femto Science Inc</td><td>CUTE-MPR</td><td></td></tr></tbody></table>

plasmonische trapping en het vrijkomen van nanodeeltjes in een monitoring milieu

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Plasmonische pincet gebruiken surface plasmon polaritonen om polariseerbare nanoschaal objecten beperken. Onder de verschillende ontwerpen van plasmonische pincet, kan slechts een paar geïmmobiliseerde deeltjes observeren. Bovendien zijn een beperkt aantal studies experimenteel gemeten exertable krachten op de deeltjes. De ontwerpen kunnen worden aangemerkt als de uitstekende soort nanodisk of de onderdrukte nanohole type. Voor deze laatste, microscopische observatie is zeer uitdagend. In dit artikel wordt een nieuw plasmonische pincet ingevoerde deeltjes, die beide in richtingen parallel en loodrecht op de symmetrieas van een plasmon nanohole structuur. Deze functie maakt het mogelijk om de beweging van elk deeltje observeren nabij de rand van de nanohole. Bovendien kunnen we kwantitatief schatten de maximale vangst krachten met behulp van een nieuwe vloeistofkanaal.

Het fabricageproces van de PDMS microkanaal en nanohole gouden plaat is weergegeven in figuren 1 en 2. De methode om de twee delen samen de werkelijke microchip is weergegeven in figuur 3. De PDMS werd gesneden aan de binnenzijde van het kanaal zichtbaar vanaf de zijde van de microchip. Het was echter moeilijk de deeltjes stroomt in het kanaal als gevolg van de oppervlakteruwheid van het snijvlak te observeren. Daarom introduceerden we d...

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

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...

Het algemene doel van dit experiment is om deeltjes in twee dimensies te monitoren, zowel parallel als orthogonaal aan de symmetrieas van een plasmonische nanohole-structuur, en om de maximale trapping-kracht van het systeem kwantitatief te schatten. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van vragen in de levenswetenschappen met betrekking tot de snelle ontwikkeling van immunoassays, het vangen van cellen en bacteriën, liposomanalyse en studies naar de afgifte van geneesmiddelen via nanodeeltjes. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het de monitoring van de beweging van deeltjes in twee dimensies mogelijk maakt: één in de as van de laserstraal en de andere in de daar orthogonaal staande richting.Om te beginnen, vervaardig de mal voor het microkanaal met behulp van standaard fotolithografische technieken en plaats de wafer in een petrischaal met een diameter van 150 millimeter. Meng vervolgens 10 delen PDMS-basis met één deel hardeningsmiddel en roer het mengsel gedurende twee minuten. Giet daarna 100 milliliters van het PDMS-mengsel over de wafer.Plaats de Petrischaal in een vacuümkamer en trek een vacuüm om eventuele luchtbellen uit het PDMS te verwijderen. Plaats de Petrischaal vervolgens gedurende twee uur bij 80 °C in een oven om de PDMS-oplossing te laten uitharden. Zodra deze is afgekoeld, haalt u de schaal uit de oven, snijdt u met een scheermesje langs de contouren van het PDMS-microkanaal en scheidt u dit van de wafer.Gebruik vervolgens een biopsiepons van 1,5 millimeter om inlaat- en uitlaatgaten van 1,5 millimeter te maken aan beide uiteinden van het PDMS-microkanaal. Gebruik een pons van 0,3 millimeter om een gat te maken voor de single-mode glasvezelkabel in het midden van het microkanaal. Begin met het reinigen van een commercieel verkrijgbare gouden plaat zoals beschreven in het bijbehorende tekstprotocol.Plaats vervolgens de plaat op de spincoater en giet 0,5 milliliters hexamethyldisilazaan op de gouden plaat. Spin-coat de plaat gedurende 40 seconden bij 3000 RPMs. Giet daarna 0,5 milliliters van een positieve fotoresist bovenop het gespin-coate hexamethyldisilazaan en spin-coat de plaat nog eens 40 seconden bij 3000 RPMs.Verwijder de plaat uit de spin-coater en plaats deze 90 seconden lang op een warmteplaat bij 110 °C om de fotolak zacht te bakken. Gebruik vervolgens plakband om het filmmasker op de glazen wafer te bevestigen en plaats de zacht gebakken gouden plaat op de substraattafel. Stel het monster 4,5 seconden lang bloot aan UV-licht om de fotolak op te lossen en een gouden rechthoek te creëren van 400 µm lang bij 150 µm breed.Dompel de gouden plaat vervolgens gedurende één minuut onder in de photoresist-ontwikkelaar om de opgeloste photoresist te verwijderen. Spoel de gouden plaat daarna af met gedeïoniseerd water en droog deze met stikstofgas. Dompel de gouden plaat gedurende 45 seconden onder in het goud-etsemiddel om de blootgestelde goudlaag te verwijderen.Spoel vervolgens de gouden plaat af met gedeïoniseerd water en droog deze opnieuw met stikstofgas. Dompel de plaat daarna vijf seconden onder in de titanium-etser om het blootgestelde titanium te verwijderen, spoel de gouden plaat vervolgens nogmaals af met gedeïoniseerd water en droog deze met stikstofgas. Verwijder de resterende fotolithografische resist op de gouden plaat door deze opeenvolgend drie minuten per stap onder te dompelen in aceton, methanol en ten slotte gedeïoniseerd water.Spoel de plaat drie keer gedurende elk 10 seconden met gedeïoniseerd water en droog de plaat vervolgens nogmaals met stikstofgas. Plaats de plaat daarna gedurende drie minuten op een warmteplaat bij 120 °C om alle resterende vochtigheid volledig te verwijderen. Frees met een gefocuste ionenbundel een nanohole van 400 nm in het centrum van het gefabriceerde goudblok, zoals beschreven in het bijbehorende tekstprotocol.Plaats zowel het PDMS-microkanaal als de gouden plaat in een plasmakamer. Behandel de contactoppervlakken gedurende één minuut met zuurstofplasma. Bevestig de gouden plaat op het substraatplateau van de uitlijningsmachine.Gebruik vervolgens de camera op de uitlijner om de centra van het SMF-kabelgat en het gat in het gouden blok te bepalen, zodat deze op dezelfde as zijn uitgelijnd. Til de handmatige tafel op om de twee delen samen te voegen. Giet daarna twee milliliters van een gemengde PDMS-oplossing in een Petrischaal en spin-coat de schaal gedurende 30 seconden bij 1000 RPMs.Neem vervolgens de uitgesneden microchip en plaats het oppervlak dat op de microscoop zal worden gepositioneerd in de PDMS in de Petrischaal. Plaats de Petrischaal gedurende één uur bij 80 °C in de oven om de PDMS-oplossing te laten stollen. Snijd na het afkoelen de rand van de microchip en de PDMS door met een scheermesje en neem deze vervolgens los van de Petrischaal.Sluit eerst een 40x objectief aan op de objectiefhouder van de single-mode optische vezel kabelkoppelaar. Bevestig vervolgens de single-mode optische vezelkabel aan de vezelklem van de kabelkoppelaar. Lijn de invallende laserstraal zo uit dat deze de achteropening van het objectief volledig vult.Focus vervolgens de laserstraal op de kern van de kabel door de drie-assige handmatige vertaaltafel op de koppelaar aan te passen. MeetHet laservermogen vóór de invoering aan het uiteinde van de glasvezelkabel, aangezien de vaste glasvezelkabel op de microchip niet kan worden losgekoppeld. Voer vervolgens het tegenovergestelde uiteinde van de kabel in het kabelgat van de microchip in.Lijn de glasvezelkabel handmatig uit met behulp van visuele feedback, zodat deze loodrecht staat op het goudblok waarin het nanogat zich bevindt. Het uiteinde van de ingevoerde glasvezelkabel mag het microkanaal niet binnendringen, om te voorkomen dat de vloeistofstroom wordt geblokkeerd. Kit tot slot het kabelgat af met epoxylijm om lekkage van de stromende partikeloplossing te voorkomen via de opening van 87,5 micrometer tussen het kabelgat en de cladding van de optische glasvezelkabel.Bevestig een spuit met een oplossing van polystyreendeeltjes met een diameter van 100 nanometer aan een spuitmicropomp. Sluit vervolgens slangen aan op de inlaat- en uitlaatopeningen van de microchip. Zodra deze zijn aangesloten, stelt u de spuitpomp in op 20 micrometers per seconde en injecteert u de partikeloplossing in de microchip.Zet vervolgens de fluorescentielamp aan en bevestig dat het fluorescerende deeltje in het kanaal kan worden waargenomen. Wanneer de deeltjesoplossing uit de uitlaat van de microchip stroomt, wordt de pumpsnelheid verlaagd naar 3.4 micrometers per second. Zet daarna de laserbron aan, zodat deze de laser in het nanogat straalt.Dit zal het fluorescerende deeltje aan de rand van het nanogaatje vangen. Verhoog tot slot de vloeistofsnelheid in stappen van 0,4 micrometers per second door de micropomp te regelen totdat het gevangen deeltje ontsnapt. Gebruik deze informatie om de maximale vangkracht voor elke laserintensiteit te bepalen.Hier wordt een vergrote weergave van de microkanaalopstelling getoond, waarop de uitlijning van de onderdelen en de locatie van het nanogat te zien zijn. Terwijl fluorescente polystyreenbolletjes van 100 nanometer door het microkanaal stromen, worden ze door de laser bij het nanogat gevangen. Ook niet-gevangen deeltjes worden getoond terwijl ze langs het nanogat stromen, terwijl het gevangen deeltje op zijn positie blijft.Zodra de stroomsnelheid werd verhoogd, kon het gevangen deeltje ontsnappen. Na enkele oefeningen kunnen de procedures binnen ongeveer 14 uur worden voltooid, mits deze correct worden uitgevoerd. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om de oppervlakteruwheid van de PDMS-coating van de microchip te verbeteren.Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht moeten hebben in hoe u de deeltjes kunt monitoren in zowel parallele als orthogonale richtingen ten opzichte van de symmetrieas van een plasmonische nanostructuur.

plasmonic-trapping-release-nanoparticles-monitoring

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

De volgende setup aanpak gegevens low power optische vangen van diëlektrische nanodeeltjes door middel van een dubbel-nanohole in metaal film.

Optische overvullen van nanodeeltjes

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

De schaalbaarheid en resolutie van conventionele optische manipulatietechnieken worden beperkt door diffractie. We omzeilen de diffractielimiet en beschrijven een methode om nanodeeltjes optisch over een chip te transporteren met behulp van een gouden oppervlak voorzien van een pad van nauw geplaatste C-vormige plasmonische resonantors.

Fabricage en exploitatie van een Nano-Optical transportband

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

Overlapping van Micro-deeltjes in Nanoplasmonic optische Lattice

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 huidige protocol beschrijft een handige benadering voor het integreren van optische vangmethoden en oppervlakte-verbeterde Raman-spectroscopie (SERS) om plasmonische nanodeeltjes te manipuleren voor gevoelige moleculaire detectie. Zonder aggregeringsmiddelen assembleert de vanglaser plasmonische nanodeeltjes om de SERS-signalen van doelanalyten te verbeteren voor in situ spectroscopische metingen.

Optische overvulling van plasmonische nanodeeltjes voor in situ oppervlakte-verbeterde Raman-spectroscopiekarakteriseringen

Plasmonische nanopincetten gebruiken gelokaliseerde oppervlakteplasmonresonantie in gouden nanostructuren om afzonderlijke nanodeeltjes, waaronder eiwitten, op te vangen in een optisch veld op nanometerschaal. Veranderingen in het verstrooide signaal onthullen de aanwezigheid van eiwitten en de conformationele dynamiek, waardoor monitoring mogelijk is zonder fluorofoormodificaties of oppervlaktetethering.

Monitoring van conformationele dynamica van enkelvoudige ongemodificeerde eiwitten met behulp van plasmonische nanopincetten

Polykristallijn silicium dunne-film zonnecellen op glas worden vervaardigd door afzetting van boor en fosfor gedoteerd silicium lagen gevolgd door kristallisatie, defect passivering en metallisatie. Plasmonische licht-trapping wordt ingeleid door de vorming van Ag nanodeeltjes op de silicium celoppervlak afgedekt met een diffuus reflector resulteert in ~ 45% fotostroom toebehoren.

Polykristallijn silicium dunne-film zonnecellen met plasmonische-enhanced Light-trapping

Het hierin beschreven systeem maakt een traditionele optische val en onafhankelijk holografische optische trapping lijn, staat het creëren en manipuleren van meerdere vallen. Dit zorgt voor de creatie van complexe geometrische arrangementen van refractieve deeltjes terwijl ook toelaat gelijktijdig met hoge snelheid, hoge-resolutie metingen van de activiteit van biologische enzymen.

Bouw van een hoge resolutie microscoop met conventionele en holografische optische Trapping Capabilities

Leer plasmonische optische pincetten voor nanodeeltjesmanipulatie met twee-dimensionale monitoring. Deze methode kwantificeert maximale vangkrachten voor toepassingen in levenswetenschappen zoals immunoassays en medicijnafgifte.

Plasmonische Trapping en het vrijkomen van nanodeeltjes in een Monitoring Milieu

Meer video's verkennen