Name: Bouw en de exploitatie van een licht gestuurde gouden nanostaafjes Rotary locomotorisch stelsel (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-06-30T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 48 s
Description: Leer een methode voor het meten van rotatie en koppel op nanoschaal met circulair gepolariseerde optische pincetten. Deze techniek maakt stabiele rotatie van gouden nanostaven mogelijk voor onderzoek naar Brownse dynamica.

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

playerTrialDesktop

Dit werk werd gesteund door de Knut en Alice Wallenberg Foundation, de Zweedse Raad voor het onderzoek en het Chalmers gebied van Advance nanowetenschap en nanotechnologie.

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

De auteurs hebben niets te onthullen.

De optische overlapping setup beschreven in dit protocol is opgebouwd rond een commerciële omgekeerde Microscoop en gebruikt rode laserlicht. Echter, de technieken beschreven zijn veelzijdig en kunnen worden gebruikt om te bouwen van circulair gepolariseerde optisch pincet rond de meest commerciële of huis-gebouwde microscopen, beide rechtop en omgekeerd, met slechts geringe wijzigingen. De golflengte van de laser overlapping kan worden gekozen binnen een brede zichtbaar--NIR-spectrum, zo lang als de rest van de optische onderdelen en detectoren zijn functioneel bij deze specifieke golflengte. Echter bij het kiezen van een golflengte van de laser, moeten de grootte en de spectrale nabijheid resonanties van de deeltjes worden gemanipuleerd worden beschouwd omdat dit zal invloed hebben op de optische overlapping krachten en rotatie prestaties2,5, de omvang van photothermal effecten1, en de overlapping stabiliteit26. We hebben eerder succesvol samengewerkt met circulair gepolariseerde laser pincet met behulp van laser golflengten van 660, 785, 830 en 1064 nm.
Een van de belangrijkste onderdelen van de optische overlapping setup is de doelstelling van de Microscoop. Het doel van dit protocol is een droge doelstelling met NB = 0.95. Het gebruik van een droge doelstelling is experimenteel een eenvoudiger uitvoering van de installatie; het leidt echter tot optische aberraties als gevolg van refractie in de steekproef cel interfaces. In het onderhavige geval is het resultaat een iets grotere nadruk plek (~1.2 µm) vergeleken met de diffractie limiet (~0.4 µm), maar hierdoor de algemene of roterende prestaties van het platform niet aanzienlijk gewijzigd. In principe, kan een breed scala van Microscoop doelstellingen worden gebruikt, mits dat ze hebben goede transmissie op de overlapping golflengte, goede polarisatie onderhoud en lang genoeg afstand om uit te voeren van de overlapping door middel van een Microscoop cover slip en een laagje water. In het geval van 2D overlapping kunnen de waarde N.V.T. relatief laag, waarop maakt het hele experiment eenvoudiger en schoner circulair polarisatie in de focus is bepaald. Hogere machten van de laser kunnen echter vereist dan in het geval van een hoge doelstelling NA. In onze ervaring, de beste prestaties voor overlapping, rotatie en donker-veld spectroscopie wordt verkregen met doelstellingen met NA 0,7-0.95, maar het is mogelijk om te gebruiken zowel lagere als hogere nb doelstellingen.
Voor het verkrijgen van goede foton correlatie metingen van de roterende beweging, is een snelle single-pixel detector nodig. Kies een detector met een bandbreedte van minstens twee, liefst tienmaal, hoger dan de frequentie van de verwachte rotatie vermenigvuldigd met de vorm ontaarding factor en hoge gevoeligheid bij de golflengte van de overlapping gebruikt. Versterkte Si fotodetectoren, één foton tellen APDs, en PMTs zijn met succes in verschillende opstellingen in onze laboratoria gebruikt. Extra informatie, bijvoorbeeld over val stijfheid, kan worden verkregen door te meten en analyseren van deeltje translationeel verplaatsing met behulp van gevestigde technieken zoals macht spectrale analyse5. Een aantal eerdere publicaties beschrijven verschillende varianten van deze techniek38,39. DF spectroscopie kan worden uitgevoerd met behulp van een breed scala gratis-ruimte of glasvezel combinatie spectrometers en de keuze moet berusten op de spectraal bereik en golflengte en temporele resolutie die nodig zijn voor de geplande studie.
Wanneer u een overlapping-experiment uitvoert, geeft extra deeltjes de val per ongeluk. Dit kan worden gedetecteerd door het toezicht op de frequentie van de rotatie, die sterk als gevolg van de verstoring zal schommelen. Visuele inspectie door DF microscopie kan worden gebruikt om te controleren of de aanwezigheid van een extra deeltje, in welk geval de fase kan worden verplaatst om te voorkomen dat verdere verstoring of het experiment moet opnieuw worden gestart.
Het hierboven beschreven stelsel is een eenvoudige en efficiënte manier te realiseren van 2D opsluiting en draaien van metalen nanodeeltjes. Echter voor sommige toepassingen, de extra mate van vrijheid voor manipulatie die wordt geleverd met 3D overlapping is belangrijk, en de huidige configuratie is daarom een beperking. 3D opsluiting en rotatie kunnen echter haalbaar met behulp van teeltmateriaal tegen laser pincet of meer exotische overlapping configuraties.
Hoewel de parameters van het deeltje en systeem hier besproken kunnen worden geoptimaliseerd om photothermal verhitting tot onder ~ 15 K4, kunnen de temperatuurstijging Enterprise excitatie van metalen nanodeeltjes gekoppeld problematisch in bepaalde toepassingen. Een mogelijke route naar verdere vermindering van de warmte is het gebruik van hoge-index diëlektrische nanodeeltjes in plaats van Enterprise deeltjes. Zulke particles ondersteunen van sterke Mie-achtige verstrooiing resonanties maar tegelijkertijd vertonen lage intrinsieke absorptie coëfficiënten. We zijn onlangs geweest kundig voor vervaardiging van colloïdale resonant Si nanodeeltjes die nuttig kan zijn in dit opzicht40,41.

De methoden die in dit artikel wordt gerepliceerd die worden gebruikt in onze vorige werk1 nanoschaal photothermal effecten beïnvloeden licht gestuurde gouden nanostaafjes roterende motoren te bestuderen. Varianten van het experimenteel platform is gebruikt in verschillende verwante publicaties2,3,4,5,6,7,,8, 9.
Optisch pincet worden veel gebruikt voor het beheersen van positie, kracht en dynamiek van de lineaire overdracht op kleine lengte schalen in natuurkunde, biologie en engineering10,11,12,13,14 . Impulsmoment gedragen door circulair gepolariseerd licht kan worden ingezet voor extra regeltechniek omdat het koppel op een continu overbrengen gevangen objecten15. Door het combineren van optische lineaire en impulsmoment overdracht, is het dan mogelijk om te bouwen van niet-invasieve roterende nanomotors met potentieel voor uiteenlopende toepassingen, zoals drug delivery in afzonderlijke cellen16,17, nanoschaal chirurgie18, en actieve nanofluidics19, onder anderen.
Met behulp van metallisch nanodeeltjes als onderwerp van lichte gedreven manipulatie, kan een profiteren van de voordelen van gelokaliseerde oppervlakte plasmon resonanties (LSPR van), waarmee grote optische kruissecties, hoge gevoeligheid voor veranderingen in het milieu, en grote veld verbeteringen20,21,22,23. Dit heeft geleid tot een schat aan studies aan de grens tussen plasmonics en optische manipulatie8,24,25,26,27. De sterke interactie van licht-kwestie geboden door LSPR heeft ons het ontwerpen van een platform waar circulair gepolariseerde laser pincet geschikt zijn voor het rijden van gouden nanostaafjes te draaien op record rotatie frequenties in water2ingeschakeld. Door het bijhouden van de Brownse beweging van een roterende nanostaafjes, kan gedetailleerde informatie over de omgeving en de temperatuur worden verkregen van3,5. Gelijktijdige spectroscopische analyse biedt een extra onafhankelijke informatiekanaal voor de analyse van de lokale temperatuur en de morfologische stabiliteit van de roterende nanostaafjes1. Een aantal systemen en configuraties zijn gebruikt voor de studie en toepassing van de roterende beweging in optisch pincet, genereren van belangrijke inzichten binnen het veld15,28,29,30 , 31 , 32. echter, de meeste van deze studies hebben behandeld objecten verschillende micrometer in diameter terwijl een enkele nanostaafjes toegang tot het nanometer grootte regime geeft. Bovendien, wanneer ze worden gebruikt als de roterende nanomotor, koppel goud is efficiënt overgedragen voornamelijk via verstrooiing2,33. Dit vermindert het risico van oververhitting van de gevangen deeltje3,34,35.
In de volgende methode schetsen we de benodigde stappen voor het bouwen van een systeem dat kan efficiënt optische overlapping en rotatie van metalen nanodeeltjes. De gouden nanostaafjes beschouwd in deze studies hebben hoog verstrooiing kruissecties, en de stralingsdruk blijkt te zijn sterker dan de vervangend kleurovergang kracht in de richting van de voortplanting. Als u wilt nog steeds beperken de deeltjes in 3D, gebruiken we de kracht evenwicht tussen Coulomb afkeer van een glazen oppervlak en de laser verstrooiing kracht in de richting van de voortplanting. Deze 2D-overlapping configuratie het bereik van te onderscheppen deeltjes, in vergelijking met standaard 3D optisch pincet, sterk uitgebreid en kan gemakkelijk worden gecombineerd met donker-veld optische beeldvorming en spectroscopie.
Een gevangen en draaiende metalen nanoparticle wisselwerking met zijn omgeving, en gedetailleerde informatie over deze interactie bevindt zich in de beweging en de spectrale eigenschappen. Na het beschrijven hoe de bouw van de circulair gepolariseerde optisch pincet, we daarom ook een overzicht hoe te integreren instrumentatie voor indringende roterende dynamiek en voor het meten van Rayleighverstrooiing spectra in de experimentele opzet. Het resultaat is een veelzijdig platform voor studies van nanoschaal rotatie verschijnselen in natuurkunde, scheikunde en biologie.
Dit protocol wordt ervan uitgegaan dat de onderzoeker toegang tot geschikt colloïdaal metalen nanodeeltjes, bij voorkeur één kristallijne gouden nanostaafjes heeft. Gouden nanostaafjes kan worden gekocht bij gespecialiseerde bedrijven of gesynthetiseerd in huis met behulp van NAT-chemie methoden. De nanostaafjes gebruikt in onze experimenten werden gemaakt door de zaad-gemedieerde groei-methode, beschreven in gij et al. 201336. Het is gunstig als de morfologie en de optische eigenschappen van de nanodeeltjes goed gekenmerkt worden, bijvoorbeeld met behulp van scanning elektronen microscopie (SEM) en optische extinctie metingen. Figuur 1 toont gegevens opgenomen van dergelijke metingen voor representatieve nanostaafjes typen1.
Een overzicht van het protocol is als volgt: In de eerste sectie, beschrijven we de bouw van de optisch pincet gebaseerd op cirkelvormige polarisatie. In de tweede sectie beschrijven we hoe om informatie te extraheren uit de nanomotor door het opnemen van de dynamiek van de rotatie en verstrooiing eigenschappen. De frequentie van de rotatie en de rotatie Brownse beweging van de gevangen deeltje wordt gemeten met behulp van foton correlatie spectroscopie door projecteren terugverstrooide laserlicht gefilterd door een lineaire polarisator op een snelle single-pixel detector3. Door het aanbrengen van de gegevens naar een theoretische autocorrelatiefunctie, kunnen zowel de rotatie-frequentie en het tijdstip van verval van de Brownse rotatiediffusie uitgepakte2,3. De optische eigenschappen van de gevangen en roterende nanoparticle worden gemeten met behulp van donkere veld spectroscopie, die voorziet in aanvullende informatie over het deeltje en haar omgeving. In het derde deel beschrijven we de experimentele procedure voor de vangst en de rotatie van gouden nanostaafjes.
Het protocol beschreven tot op dit punt is een eenvoudig pad naar een goed functionerend systeem van circulair gepolariseerde optisch pincet voor nanoparticle rotatie. Echter problemen soms die extra aandacht vraag. In de vierde sectie schetsen we een paar van de gemeenschappelijke problemen die wij hebben ondervonden en hoe aan te pakken hen. Deze omvatten van kwesties in verband met optische eigenschappen nanoparticle leidt tot slechte val stabiliteit (4.1), lage frequenties van de rotatie toe te schrijven aan suboptimaal circulair polarisatie veroorzaakt door beamsplitter dubbele breking (4.2), steken van nanodeeltjes op het glasoppervlak Als gevolg van onvoldoende Coulomb repulsion (4.3) en afwijking van het karakteristieke autocorrelatie signaal (4.4).

<table><tbody><tr><td>Gold nanoparticles</td><td></td><td></td><td>Aangekocht of zelf gekweekt</td></tr><tr><td>Commersial inverted microscope</td><td>Nikon</td><td>Eclipse TI</td><td></td></tr><tr><td>Trapping laser</td><td>Cobolt</td><td>Flamenco 05-01&nbsp;</td><td>660 nm</td></tr><tr><td>Objective</td><td>Nikon</td><td>CFI Plan Apo Lambda 40X</td><td></td></tr><tr><td>Laser safety googles</td><td>Thorlabs</td><td>LG4</td><td></td></tr><tr><td>Assorted optomechanical components for mounting optics.</td><td></td><td></td><td>Een reeks houders, palen en componenten van elk bedrijf</td></tr><tr><td>Lens 1 Keplarian telescope</td><td>Thorlabs</td><td>AC254-035-A-ML</td><td></td></tr><tr><td>Lens 2 Keplarian telescope</td><td>Thorlabs</td><td>LA1725-A-ML</td><td></td></tr><tr><td>Silver coated mirrors</td><td>Thorlabs</td><td>PF10-03-P01</td><td></td></tr><tr><td>Kinematic mirror mounts</td><td>Thorlabs</td><td>KM100</td><td></td></tr><tr><td>Translation stage</td><td>Thorlabs</td><td>PT1/M</td><td>Aantal: 2</td></tr><tr><td>50/50 R/T Beamsplitter</td><td>Chroma</td><td>21000</td><td></td></tr><tr><td>CMOS camera</td><td>Andor</td><td>Zyla 5.5</td><td></td></tr><tr><td>Quarter waveplate (QWP, &lambda;/4)</td><td>Thorlabs</td><td>AQWP05M-600</td><td></td></tr><tr><td>Power meter</td><td>Thorlabs</td><td>PM100USB</td><td></td></tr><tr><td>Photodiode Power Sensors</td><td>Thorlabs</td><td>S121C</td><td></td></tr><tr><td>Linear polarizer</td><td>Thorlabs</td><td>LPVIS050</td><td>Voor laser polarisatie meting</td></tr><tr><td>360&deg; rotation mount</td><td>Thorlabs</td><td>RSP1/M</td><td></td></tr><tr><td>Half waveplate (HWP, &lambda;/2)</td><td>Thorlabs</td><td>AHWP05M-600</td><td>Gebruikt als polarisatie niet voldoende is met alleen QWP</td></tr><tr><td>Oil DF condenser</td><td>Nikon</td><td>C-DO Dark Field Condenser Oil&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>30/70 R/T Beamsplitter</td><td>Chroma</td><td>21009</td><td></td></tr><tr><td>Fast Si detector</td><td>Thorlabs</td><td>PDA36A-EC</td><td></td></tr><tr><td>Data Acquisition Module</td><td>National Instruments</td><td>USB-6361</td><td></td></tr><tr><td>Fiber 400 &micro;m core size</td><td>Thorlabs</td><td>M74L01</td><td></td></tr><tr><td>xy-translation mount</td><td>Thorlabs</td><td>LM1XY/M</td><td></td></tr><tr><td>Linear polarizer</td><td>Thorlabs</td><td>LPVIS050</td><td></td></tr><tr><td>Spectrometer</td><td>Princeton Instruments&nbsp;</td><td>IsoPlane SCT320&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>CCD camera for spectrometer</td><td>Princeton Instruments&nbsp;</td><td>PyLoN&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Notch filter</td><td>Semrock</td><td>NF03-658E-25</td><td></td></tr><tr><td>Notch filter</td><td>Thorlabs</td><td>NF658-26</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonic cleaner bath</td><td>Branson</td><td>Branson 3510&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Microscope slide</td><td>Ted Pella</td><td>260202</td><td></td></tr><tr><td>No. 1.5 Coverslips</td><td>VWR</td><td>630-2873</td><td></td></tr><tr><td>Aceton</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Isopropanol</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Basic detergent</td><td>Hellma</td><td>Hellmanex III</td><td>Reiniging als het vastzitten van deeltjes een probleem is</td></tr><tr><td>Secure-Seal Spacer</td><td>Thermo Fisher</td><td>S24735</td><td>Spacer tape met gat, voor het maken van monstercel</td></tr><tr><td>Immersion Oil</td><td>Zeiss</td><td>444960-0000-000&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>PS beads</td><td>Microparticles GmbH</td><td>PS-R-5.0</td><td></td></tr><tr><td>Spectrophotometer</td><td>Agilent</td><td>Cary 5000 UV-Vis-NIR</td><td></td></tr><tr><td>SEM</td><td>Zeiss</td><td>Ultra 55 FEG SEM</td><td></td></tr><tr><td>Tweezers</td><td></td><td></td><td>Elk merk</td></tr></tbody></table>

bouw en de exploitatie van een licht gestuurde gouden nanostaafjes rotary locomotorisch stelsel

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

De mogelijkheid om te genereren en het meten van de rotatie en het koppel op nanoschaal is van fundamenteel belang zijn voor de studie en de toepassing van biologische en kunstmatige nanomotors en kan nieuwe wegen voor de eencellige analyse, studies van niet-evenwichts thermodynamica en mechanische bediening van nanoschaal systemen. Een facile manier om te rijden rotatie is het gebruik van gerichte circulair gepolariseerde laserlicht in optisch pincet. Met behulp van deze aanpak, worden metalen nanodeeltjes bediend als hoogefficiënte verstrooiing gestuurde roterende motor spinnen bij ongekende rotatie frequenties in water.
In dit protocol, wij een overzicht van de bouw en de exploitatie van cirkel-gepolariseerde optisch pincet voor nanoparticle rotatie en beschrijven van de instrumenten die nodig zijn voor het opnemen van de Brownse dynamiek en Rayleighverstrooiing van de gevangen deeltje. De roterende beweging en de verstrooiing spectra verstrekt onafhankelijke informatie over de eigenschappen van de nanoparticle en haar naaste omgeving. Het experimenteel platform heeft bewezen nuttig als een nanoscopische spoorbreedte van de viscositeit en de lokale temperatuur, voor het bijhouden van de morfologische veranderingen van nanostaafjes en moleculaire coatings, en als een transducer en sonde van photothermal en thermodynamische processen.

De rotatie en de rotatie Brownse beweging van een gouden nanostaafjes die goed is gevangen in de circulair gepolariseerde laser pincet kan worden peilden door het opnemen van de verstrooiing van licht intensiteit schommelingen (Figuur 3a) met behulp van een single-pixel detector. Een spectrum van de autocorrelatie van dit signaal bevat een oscillerende onderdeel, zoals weergegeven in Figuur 3b. die kan worden aangepast gemeten een theoretische autocorrelatiefunctie. De montage kan extraheren van de frequentie van de rotatie en de autocorrelatie verval tijd, dat is aan de roterende Brownian schommelingen, van het nanostaafje verwant.
Zoals vermeld in het protocol (instructie 4.4.2), is het essentieel om te gebruiken van een voldoende dikke glasvezel kern voor het verzamelen van de terugverstrooide laserlicht voor foton correlatie spectroscopie. Als dit niet het geval, zal een extra verval term gerelateerde deeltje vertaling in en uit het volume van de sonde aanwezig zijn in de correlatiefunctie, Zie Figuur 4. Door middel van zorgvuldige analyse, kan dit zorgen voor meer informatie over het systeem; het bemoeilijkt echter de analyse van de roterende Brownian dynamiek opgenomen in de gegevens.
Te verkrijgen bij juiste DF verstrooiing spectra gevangen nanodeeltjes, zoals beschreven in paragraaf 3.5, moet de ruwe spectrale gegevens worden gekalibreerd. Dit wordt gedaan door het opnemen van het spectrum van de lamp verlichting, evenals een achtergrond spectrum (figuur 5a). Bij het scherpstellen van intense laserlicht op een glazen oppervlak, zoals het substraat waartegen de nanostaafjes zitten, sommige fluorescentie kan worden gegenereerd (Zie de rode spectrale bijdrage in het spectrum van de achtergrond van figuur 5a). Deze fluorescentie-besmetting kan worden verminderd door het gebruik van gesmolten siliciumdioxide substraten. Echter is het hoe dan ook sterk aanbevolen om het opnemen van een achtergrond spectrum met lege optisch pincet op de juiste laser kracht. Wanneer een verstrooiing spectrum is opgenomen en alle spectrale componenten niet gerelateerd aan de werkelijke nanoparticle-verstrooiing hebben gecompenseerd voor het spectrum kan worden gemonteerd in energie-schaal met een bi-Lorentz montage-functie om informatie te extraheren met betrekking tot de LSPR piek posities (Figuur 5b).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig1.jpg"> Figuur 1: SEM beelden en ensemble uitsterven spectra voor twee representatieve nanoparticle batches. een) Schaal bar is 200 nm. b) de blauw/rode grenst aan SEM beelden in een) komen overeen met de rood/blauw-spectrum, respectievelijk. De spectrale pieken aan de transversale en longitudinale LSPRs gerelateerde zijn duidelijk te onderscheiden. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig2.jpg"> Figuur 2: Schematische afbeelding van optisch pincet setup voor nanoparticle rotatie metingen. Laserlicht is collimated en uitgebreid door een telescoop Kepleriaanse en vervolgens geleid naar het doel door middel van twee beweegbare spiegels (M1, M2) en een beamsplitter (BS). Twee waveplates in het pad van de laser optimaliseren de circulair polarisatie van de optisch pincet (λ/2, λ/4). Terugverstrooide laserlicht kan na een lineaire polarisator voor foton correlatie spectroscopie en roterende dynamics metingen worden verzameld. Na het verwijderen van het laserlicht, wordt verspreide wit licht geleid naar een spectrometer of een camera. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig3.jpg"> Figuur 3: vertegenwoordiger intensiteit en autocorrelatie gegevens met kromme passen voor een gevangen en roterende nanostaafjes. een) Intensiteit schommelingen opgenomen door de enkele pixel detector na een lineaire polarisator voor 1s, en een ingezoomde plot van de schommelingen. b) Autocorrelated van intensiteit schommelingen voor een roterende gouden nanostaafjes (blauwe punten), verzamelde gegevens uit terugverstrooide laserlicht. De gegevens tonen een trilling die na een paar periodes vervalt. De trilling is gerelateerd aan de frequentie van de rotatie van het nanostaafje, overwegende dat het verval te wijten aan de rotatie Brownse beweging is. A aanpassen aan de theoretische autocorrelatiefunctie wordt uitgevoerd (rode lijn) uitpakken van een rotatie-frequentie van f = 24285 ± 45 Hz en een correlatie verval tijd voor τ0 = 40.9 ± 1.06 µs. De f en τ0 onzekerheden vertegenwoordigen 95%-betrouwbaarheidsintervallen van de fit, die een determinatiecoëfficiënt (R2) van 0.9877 heeft. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig3large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig4.jpg"> Figuur 4: probleem met een te klein sonde volume in foton correlatie spectroscopie metingen. een) Autocorrelatie gegevens voor een roterende gouden nanostaafjes, verzameld met behulp van een dikke (400 µm, blauwe gegevens) en een dunne (62,5 µm, rode gegevens) vezel. Collectie met behulp van een dikke vezel zorgt ervoor dat het nanostaafje altijd binnen het volume van de sonde is beperkt en dat de autocorrelatiefunctie roterende dynamics alleen maatregelen. Een extra verval termijn als gevolg van translationeel Brownse beweging is aanwezig wanneer het volume van de sonde onvoldoende is. In b) en c), schematische illustraties van het effect en de beelden van de achterzijde verlicht collectie regio worden weergegeven. Schaal bars zijn 2 µm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig4large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig5.jpg"> Figuur 5: voorbeeldige donker veld verstrooiing spectra opgenomen voor een gouden nanostaafjes optisch gevangen door 660 nm laserlicht. De spectrale regio die 630-670 nm (1,85-1.97 eV) zou worden verstoord als gevolg van notch filters nodig voor het blokkeren van het laserlicht overlapping. een) Raw verstrooiing spectra (donkerblauw) functies die niet inherent zijn aan de verstrooiing van het deeltje en moeten worden gekalibreerd voor weergeven. Deze omvatten de achtergrond spectrum (rood), waarin het autofluorescence door de zeer gerichte laser licht opgewonden, en het spectrum van wit licht excitatie (oranje, opgenomen zonder notch filter). Na kalibratie toont de gecorrigeerde verstrooiing spectrum (licht blauw) twee verschillende bergtoppen van de LSPR zoals verwacht. De pijlen geven de schaal voor elk spectrum. b) verstrooiing spectrum voor een gevangen nanostaafjes (blauwe punten) samen met een pasvorm naar de bi-Lorentz model functie (rood) met bijbehorende onderdelen (lichtblauw en oranje). De vervormde spectrale regio wordt genegeerd in de montage van de gegevens en de pasvorm heeft een R-2 van 0.9975. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig5large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>

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

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

Het algemene doel van dit experimentele systeem is om rotatie en koppeling te genereren en meten op de nanoschaal met behulp van circulair gepolariseerde optische pincetten. De roterende objecten kunnen worden onderzocht met behulp van aanvullende instrumenten voor analyse van browniaanse dynamica en lichtverstrooiingsspectroscopie. Deze methode kan ons helpen antwoorden te geven op belangrijke vragen in de thermische en optische fysica op nanoschaal.Bijvoorbeeld met betrekking tot browniaanse diffusie van nanodeeltjes en overdracht van optisch hoekmomentum naar een nanodeeltje. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het stabiele rotatie van nanodeeltjes bij hoge frequenties mogelijk maakt en dat de metingen gedetailleerde informatie bieden over het nanodeeltje en zijn directe omgeving. Het idee is om een metalen nanodeeltje vast te leggen door een gefocuste laserstraal in een optische pincetopstelling.Als de vastleggingslaser circulair gepolariseerd is, zal het nanodeeltje draaien door overdracht van hoekmomentum van het licht. Bouw de opstelling rond een geschikte omgekeerde microscoop. De opstelling omvat elementen voor zowel de optische pincetten als metingen op een vastgelegd deeltje.Dit is een schematische weergave van de opstelling. Focus voor nu op de elementen voor de optische pincetten. Kies een 660 nanometer lineair gepolariseerde laser met een stabiel uitgangsvermogen tot 500 milliwatt.Gebruik lenzen in een kepleriaanse telescoopconfiguratie om de straal uit te breiden. Gebruik spiegels in kinematische bevestigingen om de laserstraal naar de microscoop te leiden. Gebruik binnenin de microscoop een 50 50 straaldeler om het laserlicht in het objectief te koppelen.Voor uitlijning en gegevensverzameling bevat u een camera in het pad van het gereflecteerde licht. In dit geval kan een draaibaar spiegeltje binnenin de microscoop het licht ernaartoe leiden. Pas de kepleriaanse lenzen aan om de straal uit te breiden.Maak de straal iets groter dan de achteruitgang van het vastleggingsobjectief om de focus te optimaliseren. Beweeg langs het straalpad om de collimatie te controleren. De straaldiameter moet constant blijven terwijl deze naar het objectief voortplant.Richt de laser op een glazen plaat of een spiegel. Voer fijnafstelling uit met de spiegels in het straalpad. Een onjuist uitgelijnde laser heeft een niet-radiaal symmetrisch intensiteitspatroon.Als de laser is uitgelijnd, is het intensiteitspatroon radiaal symmetrisch bij het veranderen van de focus boven en onder het brandpunt. Nu polariseert u de straal circulair door een kwartgolfplaatje te introduceren. Orienteer het met de snelle as op 45 graden ten opzichte van de lineaire polarisatie van het licht.Voor optimale rotatieprestaties is het van cruciaal belang om een goede circulaire polarisatie van de laser te hebben. Als er in dit stadium problemen optreden, plaatst u de halfgolfplaat om de nadelige dubbelbreking van optische componenten in het straalpad te corrigeren. Stel ten slotte een donkerveldsysteem en halsverlichting in met behulp van olie-geïmpregneerd condenser.Repareer de elementen voor fotoncorrelatiespectroscopie. Installeer een straaldeler om het licht van de microscoop om te leiden naar een poort. Plaats op de poort een samenstelling van een lineair polarisator, gevolgd door een x y-trap met een verzamelvezel.Richt het licht op de verzamelvezel op de x y-translatietrap. De vezel gaat uiteindelijk naar een snelle enkele pixel siliciumfotodiode. Zorg ervoor dat de kerngrootte van de verzamelvezel groot genoeg is om het beeld van het nanodeeltje tijdens zijn excursies door translationele browniaanse beweging te bevatten.Als aan dit criterium niet is voldaan, kunnen de verzamelde gegevens moeilijk te interpreteren zijn. Om de verzamelvezel uit te lijnen, koppelt u zichtbaar licht naar het niet-bevestigde uiteinde. Dit zal het substraat in de microscoop verlichten en het mogelijk maken om het verzamelgebied van de vezel te bezoeken. Pas de vezelpositie aan met de translatietrap.Stop wanneer het verzamelgebied samenvalt met de positie van de optische val. Beweeg vervolgens het vegende uiteinde van de lichtbron naar de detector. In dit schema vertegenwoordigen deze elementen de opstelling die nodig is voor fotoncorrelatiespectroscopie.Voor de donkerveldspectroscopieopstelling, plaats de spectrometer op zijn plaats. Leidt het licht met de spiegel in de weerkaatspaad naar de spectrometer. In dit geval is de spiegel geplaatst bij de microscoopbehuizing. Gebruik een notchfilter voor de spiegel om het vastleggingslaserlicht te verwijderen.Pas de geleidingsspiegels aan om de optische pincetten samen te laten vallen met de spleet van de spectrometer. Begin door de deeltjes voor het experiment voor te bereiden. Verdun de deeltjes in gedeïoniseerd water tot een geschikte concentratie.Soniceer de verdunde oplossing gedurende twee minuten om aggregaten te breken en een uniforme dispersiet te creëren. Bereid vervolgens de monstercel voor. Gebruik een microscoopglas en dekglas.Soniceer ze elk vijf minuten in aceton, gevolgd door isopropanol. Wanneer u klaar bent, maakt u een 100 micrometer diepe ruimteband op de glazen plaat. Verspreid twee microliters van de verdunde nanodeeljesoplossing in de put.Deponeer ook twee microliters op het dekglas. Zet de twee delen van de cel samen. Er mogen geen luchtbellen in de kamer zijn.Verplaats de cel naar het microscoopplatform. Plaats daar één druppel indexaangeschakelde dompelolie op het monster. Plaats een andere druppel op de condensor.Begin het experiment met de vastleggingslaser geblokkeerd. Lokaliseer een geschikt deeltje door observatie in het donkerveldbeeldsysteem. Deblokkeer de laser en manipuleer de trap en focus om het deeltje naar de grensvlak tussen water en glas te duwen.Voor metingen van rotatiedynamica, verzamelt u de intensiteitsoscillatie met de siliciumfotodetector. Voor spectroscopische metingen, begint u met het substraat van dicht verspreide uniform verspreidende polystyreenkralen. Neem het witte lichtspectrum op van de substraatverstrooiingsreactie.Vervang vervolgens het kraalmonster in de microscoop door het

construction-operation-light-driven-gold-nanorod-rotary-motor

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Een fundamenteel probleem in ons begrip van corticale circuit is hoe netwerken in verschillende corticale lagen coderen zintuiglijke informatie. We beschrijven hier elektrofysiologische technieken gebruik te maken van multi-contact laminaire elektroden voor single-eenheden en lokale veld mogelijkheden en de huidige analyses opnemen corticale lagen te identificeren.

Het onderzoeken van Lokaal netwerk met behulp van Multi-Processing contact opnemen Laminar Electrode

Het ontwerp, de fabricage en assemblage van een ultra-licht gemotoriseerd Microdrive wordt beschreven. Het apparaat biedt een kosteneffectieve en eenvoudig te gebruiken oplossing voor chronische opnames van afzonderlijke eenheden in kleine gedragen dieren.

Ontwerp en Montage van een Ultra-light Gemotoriseerde Microdrive voor Chronische Neurale Opnamen in Kleine Dieren

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

Dit protocol beschrijft hoe de tijdelijke verwarming die geassocieerd is met de optische absorptie van gouden nanostaafjes, kan worden gebruikt om differentiatie en intracellulaire calciumactiviteit in neuronale cellen te stimuleren. Deze resultaten openen mogelijk nieuwe toepassingen in neurale prothesen en fundamentele studies in de neurowetenschappen.

Goud nanorod-bijgestaan ​​Optische Stimulatie van neuronale cellen

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

Een stap fabricage methode voor het verkrijgen van vrijstaande epitaxiale dubbele heterostructuur wordt gepresenteerd. Deze benadering kan ZnO dekking met een dichtheid groter aantal dan het epitaxiale enkelvoudige heterostructuur, waardoor een piëzo nanogenerator met verhoogde output elektrische prestatie.

Voorbereiding van de ZnO nanorod / Grafeen / ZnO nanorod Epitaxiale Double heterostructuur voor piëzo-elektrische nanogenerator met behulp Voorverwarmen Hydrothermal

Dit artikel beschrijft een protocol voor de synthese van goud nanorods, gebaseerd op het gebruik van hydrochinon als reductiemiddel, plus de verschillende mechanismen voor het regelen van de grootte en beeldverhouding.

Hydrochinon Based Synthese van Gold nanorods

De bouw van een 3D-printbaar hyperdrive presenteren wij met achttien onafhankelijk regelbare schutterijofficieren. De hyperdrive is ontworpen om hersenactiviteit in vrij ratten gedragen over een periode van enkele weken.

Bouw van een verbeterde multi Tetrode Hyperdrive voor grootschalige neurale opname in ratten gedragen

Nanomaterialen bieden veelzijdige mechanismen van gecontroleerde therapeutische aflevering voor zowel basiswetenschap en translationeel toepassingen, maar hun fabricage vaak vereist expertise die niet beschikbaar is in de meest biomedische laboratoria. Hier presenteren we protocollen voor het schaalbare fabricage en therapeutische laden van uiteenlopende zelf gemonteerd nanocarriers met behulp van flash nanoprecipitation.

Snelle, schaalbare montage en laden van bioactieve eiwitten en Immunostimulants in verschillende synthetische Nanocarriers Via Flash Nanoprecipitation

Het manuscript wordt beschreven hoe synthetiseren en enten van een moleculaire motor op oppervlakken voor één moleculaire beeldvorming.

Licht gestuurde moleculaire motoren op oppervlakken voor één moleculaire beeldvorming

Het doel van dit protocol is het vormen van ensembles van moleculaire motoren op DNA origami nanostructuren en observeren het ensemble motiliteit met behulp van totale inwendige reflectie fluorescentiemicroscopie.

Productie van Dynein en Kinesin motor ensembles op DNA origami nanostructuren voor observatie van enkelvoudige moleculen

Leer een methode voor het meten van rotatie en koppel op nanoschaal met circulair gepolariseerde optische pincetten. Deze techniek maakt stabiele rotatie van gouden nanostaven mogelijk voor onderzoek naar Brownse dynamica.

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

Meer video's verkennen