Artykuł metodologiczny

Optyczne pułapkowanie nanocząsteczek

DOI:

10.3791/4424

15 stycznia 2013

W tym artykule

Podsumowanie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Poniższe podejście do konfiguracji szczegółowo opisuje pułapkowanie optyczne nanocząstek dielektrycznych o niskiej mocy z wykorzystaniem podwójnego nanootworu w cienkiej warstwie metalu.

Streszczenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Pułapkowanie optyczne to technika łagodnego unieruchamiania i manipulowania małymi obiektami za pomocą światła, szeroko stosowana w chwytaniu i manipulowaniu małymi cząstkami biologicznymi. Ashkin i współpracownicy po raz pierwszy zaprezentowali pęsetę optyczną z wykorzystaniem pojedynczej skupionej wiązki1. Pułapka z pojedynczą wiązką może być dokładnie opisana za pomocą sformułowania siły gradientu perturbacyjnego w przypadku małych cząstek w reżimie Rayleigha1. W reżimie perturbacyjnym moc optyczna wymagana do uwięzienia cząstki skaluje się odwrotnie proporcjonalnie do czwartej potęgi rozmiaru cząstki. Wysokie moce optyczne mogą uszkodzić cząstki dielektryczne i powodować nagrzewanie. Na przykład uwięzione sfery lateksowe o średnicy 109 nm zostały zniszczone przez wiązkę o mocy 15 mW w ciągu 25 s1, co ma poważne konsekwencje dla materii biologicznej2,3.

Zaproponowano metodę optycznego pułapkowania z samoindukowanym działaniem zwrotnym (SIBA) w celu pułapkowania sfer polistyrenowych o średnicy 50 nm w reżimie nieperturbacyjnym4. W reżimie nieperturbacyjnym nawet mała cząstka o niewielkim kontraście przenikalności elektrycznej względem tła może znacząco wpływać na otaczające pole elektromagnetyczne i indukować dużą siłę optyczną. Gdy cząstka wnika do oświetlonej apertury, transmisja światła gwałtownie rośnie z powodu obciążenia dielektrycznego. Jeśli cząstka próbuje opuścić aperturę, zmniejszona transmisja powoduje zmianę pędu skierowaną na zewnątrz otworu, co zgodnie z trzecią zasadą dynamiki Newtona skutkuje siłą działającą na cząstkę do wnętrza otworu, pułapkując ją. Transmisję światła można monitorować, dzięki czemu pułapka może pełnić funkcję sensora. Technikę pułapkowania SIBA można dodatkowo udoskonalić, stosując strukturę z podwójnym nanootworem.

Wykazano, że struktura podwójnej nanodziury zapewnia silne lokalne wzmocnienie pola5,6. Pomiędzy dwoma ostrymi wierzchołkami podwójnej nanodziury mała cząstka może spowodować znaczną zmianę transmisji optycznej, indukując tym samym dużą siłę optyczną. W rezultacie możliwe jest uwięzienie mniejszych nanocząstek, takich jak sfery krzemianowe o średnicy 12 nm7 oraz białka albuminy surowicy bydlęcej o promieniu hydrodynamicznym 3,4 nm8. W niniejszej pracy opisano konfigurację eksperymentalną wykorzystywaną do pułapkowania nanocząstek. W pierwszej kolejności szczegółowo omawiamy montaż układu pułapkowania opartego na zestawie pęsety optycznej Thorlabs Optical Tweezer Kit. Następnie wyjaśniamy procedurę nanofabrykacji podwójnej nanodziury w cienkiej warstwie metalu, wykonanie komory mikroprzepływowej oraz przygotowanie próbek. Na koniec szczegółowo opisujemy procedurę akwizycji danych i przedstawiamy typowe wyniki pułapkowania nanokulek polistyrenowych o średnicy 20 nm.

Protokół

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zasada techniki wychwytywania SIBA została przedstawiona na Rysunku 1. Rysunek 2 przedstawia schemat układu eksperymentalnego.

1. Układ pułapkowania optycznego

W tej części procedury należy zapoznać się z instrukcją obsługi zestawu do pułapkowania optycznego9 lub instrukcją modułu do pomiaru siły optycznej10, aby uzyskać szczegółowe informacje na temat konfiguracji zestawów. Należy zauważyć, że zamiast kwadratowego detektora pozycji zastosowano fotodiodę lawinową (APD). W przypadku śrub niewchodzących w skład zestawu do pułapkowania optycznego, należy użyć śrub z zestawu śrub i elementów mocujących (Thorlabs, HW-KIT2). Podczas pracy włączonego lasera należy przez cały czas stosować ochronę oczu. Należy upewnić się, że wiązka znajduje się w bezpiecznym obszarze i unikać noszenia odblaskowych akcesoriów, takich jak biżuteria. Zaleca się również stosowanie ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi podczas obsługi diod laserowych.

  1. Skonfigurować zestaw pęsety optycznej (Thorlabs, OTKB/M) oraz moduł pomiaru siły (Thorlabs, OTKBFM) zgodnie z odpowiednimi instrukcjami obsługi. Zamiast detektora pozycji kwadratowej w module pomiaru siły (Thorlabs, OTKBFM) zastosowano krzemową fotodiodę lawinową (APD) (Thorlabs, APD110A).
  2. Podłączyć APD do oscyloskopu (Tektronics, TDS1012) za pomocą kabla koncentrycznego.
  3. Zamontować płytkę półfalową (Thorlabs, AHWP05M-980) wewnątrz ekspandera wiązki. Płytka półfalowa jest zamocowana pomiędzy dwiema tubami soczewek (Thorlabs, SM1L03).

2. Nanofabrykacja

  1. Podziel pokryte złotem szkiełko testowe (EMF Corp, Cr/Au) na cztery identyczne części. Jako alternatywę dla szkiełek dostępnych w handlu zastosowaliśmy również warstwę Au o grubości 100 nm z 2 nm warstwą adhezyjną Ti, naniesioną metodą naparowania wiązką elektronową na kwadratowe szkiełko szklane o boku 1 cala w podwyższonej temperaturze podłoża 200 °C przez co najmniej 1 hr. Pozwala to na uzyskanie gładkiej warstwy polikrystalicznej.
  2. Stwórz obraz rastrowy struktury podwójnego nanootworu, ponieważ wejściem do systemu skupionej wiązki jonów (FIB) jest obraz rastrowy. Obraz składa się z dwóch pełnych kół o średnicy 160 nm z odległością między środkami wynoszącą 190 nm. Taki szablon pozwala uzyskać rozdzielczość wierzchołków wynoszącą około 15 nm. Pomiędzy kołami można umieścić opcjonalną cienką linię, aby usunąć wszelkie pozostałości metalu między wierzchołkami. Rycina 3a przedstawia przykładowy obraz rastrowy.
  3. Wykonaj strukturę podwójnego nanootworu za pomocą systemu trawienia FIB (Hitachi, FB-2100). Przekształć obraz rastrowy z kroku 2.2 w wzór trawienia FIB (ciemny obszar na obrazie rastrowym zostaje wytrawiony przez FIB). Użyj napięcia przyspieszającego jony 40 kV oraz apertury ograniczającej wiązkę o średnicy 15 μm przy powiększeniu 60 K razy. Wykonaj osiemdziesiąt przejść dla każdego podwójnego nanootworu z czasem dawkowania 5 μsec na każdym przejściu. Rycina 3b przedstawia typową strukturę wynikową. Powtórz w razie potrzeby. Należy wykonać wiele nanootworów, aby zrekompensować ewentualne błędy.
  4. Dodaj znaczniki rejestracyjne, używając FIB i/lub ręcznie, aby wskazać przybliżoną lokalizację podwójnego nanootworu lub nanootworów.
  5. Opcjonalnie wykonaj obraz SEM otworów, aby dokładnie ocenić jakość struktury i rozdzielczość wierzchołków.

3. Komora mikrofluidyczna

Schemat procesu wytwarzania komory mikrofluidycznej przedstawiono na Rysunku 4.

  1. Wlać 10 g bazy polidimetylosiloksanu (PDMS) (Dow Corning Canada, Sylgard 184 Silicone Elastomer Base) oraz dodatkowe 1 g utwardzacza (Dow Corning Canada, Sylgard 184 Silicone Elastomer Curing Agent) do jednorazowego kubka. Mieszać przez kilka minut.
  2. Odpowietrzyć mieszaninę w komorze próżniowej, aż do całkowitego usunięcia pęcherzyków powietrza.
  3. Wlać 1,5 g PDMS do szalki Petriego o średnicy 9 cm. Rozłożyć PDMS na dnie szalki Petriego za pomocą powlekania wirowego przy 950 rpm przez 65 sec. Rysunek 4b przedstawia wynik tego procesu. Grubość nie jest krytyczna, o ile nie przekracza 80 μm; dzięki temu złota warstwa mieści się w zasięgu roboczym dolnego obiektywu mikroskopu.
  4. Ostrożnie ułożyć 3-5 szkiełek nakrywkowych #1,5 (Fisher Scientific, 12-541-B) na PDMS tak, aby nie nachodziły na siebie, a następnie poddać działaniu próżni przez 30 min, jak pokazano na Rysunku 4c.
  5. Jeśli szkiełka nakrywkowe przesunęły się i nałożyły na siebie podczas odsysania powietrza, należy je delikatnie rozdzielić. Należy zachować ostrożność, aby warstwa PDMS pod szkiełkami pozostała cienka i jednorodna.
  6. Jeśli wymagana była manipulacja szkiełkami nakrywkowymi, ponownie poddać szalkę Petriego działaniu próżni przez 30 min.
  7. Wyjąć szalkę Petriego z komory próżniowej i utwardzać na płycie grzejnej przez 20 min w temperaturze 85 °C.
  8. Za pomocą żyletki wyciąć jedno ze szkiełek nakrywkowych, a następnie ostrożnie podnieść je pęsetą z cienkimi końcówkami. Cienka warstwa PDMS pozostanie na szkiełku nakrywkowym, ponieważ PDMS wykazuje większą adhezję do szklanego szkiełka nakrywkowego niż do PMMA szalki Petriego, jak pokazano na Rysunku 4e.
  9. Za pomocą żyletki wyciąć w PDMS okno o wymiarach 3 x 3 mm, jak na Rysunku 4f. Okno to stworzy komorę, w której znajdzie się roztwór nanocząstek.

4. Przygotowanie próbek

  1. Wykonaj szkiełko mikroskopowe z otworem o średnicy ¾" w centrum, używając akrylu. Można to osiągnąć za pomocą wycinarki laserowej. Można również użyć innych materiałów. Próbka złota zostanie umieszczona wewnątrz otworu.
  2. Oklej obwód otworu taśmą dwustronną. Użyj żyletki, aby odciąć nadmiar taśmy.
  3. Połóż szkiełko mikroskopowe na szkiełku nakrywowym, stroną z PDMS do góry.
  4. Rozcieńcz roztwór nanokulek polistyrenowych (Thermo Scientific, 3020A) z 1 % w/v do 0,05 % w/v, używając wody dejonizowanej. Można do tego wykorzystać mikropipetę.
  5. Dodaj kilka kropel roztworu w obszarze PDMS. Dodaj kroplę na próbkę złota w miejscu, w którym znajdują się nanootwory.
  6. Umieść próbkę złota na szkiełkach nakrywowych w taki sposób, aby nanootwory znajdowały się w obszarze PDMS. Upewnij się, że w komorze nie ma pęcherzyków powietrza. Dociśnij próbkę złota do szkiełka nakrywowego i usuń nadmiar roztworu.
  7. W przypadku użycia obiektywu imersyjnego (co ma miejsce w tym przypadku, choć nie jest to konieczne), dodaj kroplę oleju imersyjnego po przeciwnej stronie szkiełka nakrywowego, pod obszarem PDMS. Odnotuj położenie nanootworów.
  8. Wsuń szkiełko mikroskopowe do uchwytu na szkiełka, stroną z olejem do dołu, a następnie opuść uchwyt, aż olej imersyjny zetknie się z obiektywem mikroskopu.
  9. Wstępnie ustaw stolik mikroskopu tak, aby znaczniki wskaźnikowe znajdowały się pod obiektywem.
  10. Podążaj za liniami wskaźnikowymi prowadzącymi do nanootworów. Ustaw szkiełko tak, aby znaczniki wskaźnikowe i inne otwarte obszary zniknęły z centrum ekranu. Nadmierna transmisja światła może uszkodzić detektor APD.
  11. Włącz laser. Ponieważ lustro dichroiczne nie jest idealne, w pobliżu centrum ekranu powinna pojawić się plamka z wiązki lasera.
  12. Używając oprogramowania do sterowania stolikiem piezoelektrycznym, doprecyzuj ustawienie we wszystkich trzech osiach.

5. Pozyskiwanie danych

  1. Pomocą znaczników wskaźnikowych ustaw plamkę w pobliżu znanej lokalizacji nanootworu. Nanootwory będą zbyt małe, aby można było je rozdzielić, i powinny być widoczne jedynie jako kropki.
  2. Transmisja światła przez próbkę jest wskazywana przez poziom sygnału na oscyloskopie. Dalsze ustawienie próbki powinno zmaksymalizować transmisję światła. Należy uważać na znaczniki wskaźnikowe oraz widoczne i niewidoczne rysy, ponieważ w tych obszarach transmisja światła będzie wysoka. Nanootwory będą powodować nagłe skoki transmisji światła, podczas gdy rysy wykazują bardziej stopniowe zmiany.
  3. Za pomocą płytki falowej dostosuj polaryzację światła dla uzyskania najwyższej transmisji, ponieważ struktura podwójnego nanootworu jest spolaryzowana.
  4. Aby zminimalizować szumy, zbuduj filtr RC, wykorzystując płytkę stykową, rezystor 200 KΩ i kondensator 100 pF, a następnie podłącz go za detektorem APD za pomocą kabla koncentrycznego. Wartości te można dostosować w celu uzyskania najlepszej wydajności, biorąc pod uwagę wymaganą szerokość pasma akwizycji danych.
  5. Podłącz oscyloskop i moduł akwizycji danych (Omega, USB-4711A) do filtra RC za pomocą kabli koncentrycznych i adaptera T.
  6. Próbkuj napięcie detektora APD za pomocą modułu akwizycji danych przez pożądany czas. Czas akwizycji wynosi zazwyczaj od kilkuset sekund. W tym przypadku do akwizycji danych wykorzystano specjalistyczny pakiet oprogramowania. Próbkowanie napięcia odbywa się z częstotliwością 2 000 razy na sekundę.
  7. Za pomocą programu Matlab przefiltruj pozyskane dane, stosując filtr Savitzky’ego-Golaya, a następnie przedstaw je na wykresie w funkcji czasu.

Wyniki

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Typowy ślad akwizycji przedstawiono na Ryc. 5a. Zdarzenie uwięzienia charakteryzuje się nagłym przebiegiem z ostrym zboczem, wykazując wyraźne przełączenie między dwoma poziomami mocy transmisji. Ponieważ cząstki podlegają ruchom Browna, zdarzenia uwięzienia występują losowo. Dla cząstek o rozmiarze 20 nm zmiany transmisji wynikające z uwięzienia wynosiły zazwyczaj około 5-10 %, a czasy uwięzienia około 10-300 s. Typowy czas do wystąpienia zdarzenia uwięzienia dla mocy i stężenia opisanych powyżej wynosi rzędu jednej minuty. Ze względu na zawadę steryczną jednoczesne uwięzienie wielu cząstek jest rzadkie, choć po uwolnieniu cząstki zazwyczaj następuje kolejne zdarzenie uwięzienia. W zależności od jakości wyników w stanie uwięzienia może wystąpić pewien wzrost szumu sygnału. Wzrost ten wynika z ruchów Browna uwięzionej cząstki. W przypadku braku uwięzionej cząstki źródło szumu to nie występuje.

W wynikach mogą pojawić się artefakty, które nie wskazują na zdarzenia uwięzienia. Należy odrzucić wyniki wykazujące dryft, czyli powolne zmiany transmisji w ciągu kilku minut, co pokazano na ryc. 5b. Mogą wystąpić również inne artefakty, takie jak niespójne zmiany transmisji, nadmierny szum lub całkowity brak uwięzienia. Na przykład pęcherzyki powietrza mogą powodować nieciągłe skoki intensywności, jeśli nie zadbano o to, aby komora była wolna od pęcherzyków. Pęcherzyki te reagują inaczej na zdarzenia uwięzienia pod względem zachowania dynamicznego i zmiany intensywności, dzięki czemu są łatwo identyfikowalne. Takie objawy mogą być spowodowane wadliwą strukturą podwójnych nanootworów, zanieczyszczeniami lub wibracjami mechanicznymi. Do rozmieszczenia tego układu wysoce zaleca się ciche miejsce o niskiej aktywności. Pomocne może być również odczekanie kilku minut po ustawieniu lasera i stolika, aby ustabilizowały się one w swojej pozycji.

Schemat wzbudzenia optycznego pokazujący światło padające, oddziaływanie z cząsteczką i zmianę transmisji.
Rysunek 1. Transmisja optyczna przez aperturę poddługofalową: a) Bez cząsteczki; b) Zwiększona transmisja spowodowana obecnością cząsteczki dielektrycznej; c) W przypadku próby opuszczenia otworu przez cząsteczkę, spadek pędu światła (ΔT) wywoła siłę (F), która przyciągnie cząsteczkę z powrotem do otworu; d) Przesunięcie w stronę czerwieni krzywej transmisji wywołane przez cząsteczkę, prowadzące do zmiany transmisji ΔT.

Układ mikroskopii z wzbudzeniem optycznym; soczewki, laser, stolik piezoelektryczny; analiza cząstek w nanoskali.
Rysunek 2. a) Ogólny schemat układu pułapkowania, powiększenie czerwonego okręgu przedstawiono w b); b) Powiększenie ukazujące podwójny nanootwór oraz nanokulki wewnątrz komory z PDMS; c) Obraz SEM struktury podwójnego nanootworu. Stosowane akronimy: LD = dioda laserowa; ODF = filtr gęstości optycznej; HWP = płytka półfalowa; BE = ekspander wiązki; MR = lustro; MO = obiektyw mikroskopowy; OI MO = obiektyw mikroskopowy z imersją olejową; DH = podwójny nanootwór; APD = lawinowy fotodetektor.

Ułożenie nanocząstek, obraz z mikroskopu elektronowego; skala 200 nm; analiza wzbudzenia optycznego.
Rysunek 3. a) Przykład mapy bitowej wykorzystanej w procesie wytwarzania metodą FIB; b) Obraz SEM podwójnego nanootworu.

Schemat procesu odlewania PDMS: powlekanie dna szalki Petriego, szkiełka nakrywki do mikroskopu, etapy utwardzania PDMS.
Rycina 4. Schemat procesu wytwarzania komory mikroprzepływowej.

Wyniki pułapkowania optycznego; wykres; transmisja optyczna w czasie, prawidłowe pułapkowanie vs. znaczny dryft.
Rycina 5. (a) Typowy zapis zdarzeń pułapkowania z wykorzystaniem 20 nm sfer polistyrenowych. (b) Nieprawidłowy zapis wykazujący silny dryft.

Dyskusja

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Obecna konfiguracja wykazuje skuteczne zdolności chwytania dzięki strukturze nanootworu. Nanootwór ten chwyta cząstki dielektryczne o skali ~10 nm przy niskich intensywnościach optycznych. Inne nowatorskie pułapki optyczne obejmują optyczne anteny dipolowe11, rezonatory optyczne w trybie szeptającej galerii12,13 oraz falowody14; działają one jednak zazwyczaj w reżimie perturbacyjnym, który jest ograniczony przez odwrotne skalowanie czwartego rzędu wymaganej mocy optycznej w stosunku do rozmiaru cząstki, w przeciwieństwie do SIBA i pułapki z podwójnym nanootworem. Do chwytania zaprezentowano również alternatywne kształty apertur, takie jak prostokątny plazmoniczny nanopor15. Inne korzystne właściwości wykazane przez pułapkę z podwójnym nanootworem to selektywność względem rozmiaru cząstek7, pojedyncza lokalizacja chwytania (aby ograniczyć chwytanie wielu cząstek) oraz łatwość wykonania16. Jako alternatywa dla użycia FIB, podwójne nanootwory mogą być wytwarzane przy użyciu litografii koloidalnej6.

Wychwytywanie materiałów biologicznych o dużej polaryzowalności i rozmiarze obejmowało bakterie3, żywe komórki17,2,18, wirusa mozaiki tytoniu3 oraz manipulację i rozciąganie nici DNA przytwierdzonych na końcach do dużych cząstek dielektrycznych19; jednak bezpośrednie wychwytywanie mniejszych próbek biologicznych bez ich przytwierdzania pozostaje wyzwaniem. Ta konfiguracja pułapki jest zdolna do wychwytywania małych cząstek dielektrycznych przy niższych intensywnościach światła niż konwencjonalne pęsety optyczne i okrągłe nanootwory, co pozwala na utrzymywanie małych cząstek biologicznych przez dłuższy czas bez ich uszkadzania lub przytwierdzania. Ponadto zdarzenia wychwytywania charakteryzują się wysokim stosunkiem sygnału do szumu, co pozwala temu układowi działać jako czuły sensor i wykrywać najmniejsze cząstki biologiczne, takie jak wirusy i białka. W rzeczywistości sfery polistyrenowe o średnicy 20 nm mają współczynnik załamania światła wynoszący 1,59, co jest porównywalne z najmniejszymi cząstkami biologicznymi, takimi jak wirusy. Metoda ta mogłaby stać się niezawodną i dojrzałą techniką immobilizacji i manipulacji nanocząstkami, w tym cząstkami biologicznymi.

Zastosowania tej techniki obejmują integrację z układem mikrofluidycznym. Zamiast pojedynczej komory mikrofluidycznej, do dynamicznej kontroli środowiska wykorzystano by kanał, co byłoby idealne do pomiaru współczynnika załamania światła. Taka konfiguracja zostałaby zaimplementowana w jednym chipie mikrofluidycznym, co prowadziłoby do uzyskania bardziej stabilnego i wytrzymałego układu oraz szybszej analizy substancji rozpuszczonych. Innym rozwiązaniem jest opracowanie schematu detekcji fluorescencyjnej do charakterystyki pojedynczych wirusów znakowanych fluorescencyjnie, półprzewodnikowych kropek kwantowych i zielonych białek fluorescencyjnych. Układ ten ma również potencjał do przekształcenia w biosensor dla pojedynczego wirusa lub białka, co pozwalałoby na analizę bardzo małych próbek. Detekcja pojedynczego białka byłaby pomocna w procesie odkrywania leków21 oraz wykrywania chorób i infekcji22. W celu detekcji sygnałów Ramanowskich cząstek i pojedynczych zdarzeń wiązania można włączyć spektroskopię Ramanowską. Struktura podwójnej nanodziurki umożliwia silne lokalne wzmocnienie pola na krawędziach, co jest odpowiednie dla spektroskopii Ramanowskiej z wzmocnieniem końcówką (TERS)23. Dzięki spektroskopii Ramanowskiej24 możliwa byłaby również wysoce specyficzna, bezznacznikowa metoda charakterystyki materiałów.

Oświadczenia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Produkcja oraz bezpłatny dostęp do tego artykułu są sponsorowane przez firmę Thorlabs.

Podziękowania

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wyrażamy wdzięczność firmie Thorlabs za sponsorowanie tej publikacji oraz Natural Science and Engineering Research Council (NSERC) of Canada za przyznanie grantu Discovery Grant. Dziękujemy Bryce'owi Cyrowi i Douglasowi Rennehanowi za pomoc produkcyjną przy tworzeniu tego artykułu wideo.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Olej immersyjnyCargille Labs16484Ilość: 1
Zestaw elastomeru silikonowego Sylgard 184Dow Corning CanadaIlość: 1
Zawiera zarówno bazę PDMS, jak i czynnik sieciujący
Szkiełka testowe pokryte złotemEMF CorpCr/AuIlość: 1
Można również zastosować warstwę adhezyjną z Ti
Krywki nr 1,5Fisher Scientific12-541-BIlość: 1
System wiązki spolaryzowanych jonów (FIB)HitachiFB-2100
Przenośny moduł akwizycji danychOmega EngineeringUSB-4711AIlość: 1
Stół liniowyParker4034MIlość: 1
Głowica i kontroler diody laserowejSacher Lasertechnik GroupTEC 120Ilość: 1
Ręcznie strojony system laserowy Littrow
Oscyloskop cyfrowyTektronicsTDS1012Ilość: 1
Wzorzec rozmiaru nanokulek 20 nmThermo Scientific3020AIlość: 1
Mocowanie soczewki 1"figure-materials-1 ThorlabsLMR1Ilość: 1
Tuba soczewkowa 0,3"figure-materials-2 ThorlabsSM1L03Ilość: 2
Absorpcyjny filtr ND 4,0figure-materials-3 ThorlabsNE40AIlość: 1
Aluminiowy stół optyczny (breadboard)figure-materials-4 ThorlabsMB1824Ilość: 1
Fotodioda lawinowafigure-materials-5 ThorlabsAPD110AIlość: 1
Cyfrowy pomiar mocy optycznejThorlabsPM100Ilość: 1
Wycofany z produkcji, można zastąpić innym
Moduł pomiaru siłyThorlabsOTKBFMIlość: 1
Kinematyczne mocowanie lustraThorlabsKM200-E03Ilość: 1
Z lustrem jakości laserowej dla bliskiej podczerwieni (Near IR)
Sterownik prądu stałego dla diody laserowejThorlabsLD1255RIlość: 1
Płyta montażowa LD1255 do stołu optycznegoThorlabsLD1255PIlość: 1
Zamontowana achromatyczna płytka półfalowaThorlabsAHWP05M-980Ilość: 1
690 - 1200 nm
Zestaw pęsety optycznejThorlabsOTKB/MIlość: 1
Metryczny lub imperialny
Podstawa uchwytu słupkaThorlabsBA2Ilość: 2
ZasilaczThorlabsPS-12DC-USIlość: 1
Kabel zasilającyThorlabsLD1255-CABIlość: 1
Płyta kątowafigure-materials-6 ThorlabsAP90Ilość: 1
Kątowy zacisk słupkafigure-materials-7 ThorlabsRA90Ilość: 1
Stalowy słup optycznyfigure-materials-8 ThorlabsTR3Ilość: 1
Zacisk do stołufigure-materials-9 ThorlabsCL1Ilość: 2
Wycofany z produkcji, można zastąpić innym
Czujnik termicznyfigure-materials-10 ThorlabsPM210Ilość: 1
Do cyfrowego pomiaru mocy optycznej
Kondensator 100 pFIlość: 1
Dowolna marka, nieistotne
Rezystor 200 kOhmIlość: 1
Dowolna marka, nieistotne
Arkusz akrylowyWymiary: 3" x 1"
Dowolna marka, nieistotne
Zestaw kabli koncentrycznych, przewodów i złączyWedług potrzeb
Płytka stykowa (breadboard)Ilość: 1
Dowolna marka, nieistotne
Soczewka wklęsłaIlość: 1
Dowolna marka, nieistotne
Nożyce diamentoweIlość: 1
Dowolna marka, nieistotne
Taśma dwustronnaDowolna marka, nieistotne
ŻyletkaIlość: 1
Dowolna marka, nieistotne
PęsetaIlość: 1
Dowolna marka, z cienkimi końcówkami

Bibliografia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J. E., Chu, S. Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles. Opt. Lett. 11, 288-290 (1986).
  2. Liu, Y., et al. Evidence for localized cell heating induced by infrared optical tweezers. Biophys. J. 68, 2137-2144 (1995).
  3. Ashkin, A., Dziedzic, J. M. Optical trapping and manipulation of viruses and bacteria. Science. 235, 1517-1520 (1987).
  4. Juan, M. L., Gordon, R., Pang, Y., Eftekhari, F., Quidant, R. Self-induced back-action optical trapping of dielectric nanoparticles. Nature Phys. 5, 915-919 (2009).
  5. Jin, E. X., Xu, X. F. Enhanced optical near field from a bowtie aperture. Appl. Phys. Lett. 88, 153110(2006).
  6. Onuta, T. -D., Waegele, M., DuFort, C. C., Schaich, W. L., Dragnea, B. Optical field enhancement at cusps between adjacent nanoapertures. Nano Lett. 7, 557-564 (2007).
  7. Pang, Y., Gordon, R. Optical trapping of 12 nm dielectric spheres using double-nanoholes in a gold film. Nano Lett. 11, 3763-3767 (2011).
  8. Pang, Y., Gordon, R. Optical trapping of a single protein. Nano Lett. 12, 402-406 (2012).
  9. Optical trap kit - Manual[Internet]. , ThorLabs. Available from: http://www.thorlabs.com/thorcat/19900/OTKB_M-Manual.pdf (2011).
  10. Optical trap kit - The force module [Internet]. , ThorLabs. Available from: http://www.thorlabs.com/thorcat/19500/OTKBFM-Manual.pdf (2011).
  11. Righini, M., et al. Nano-optical trapping of rayleigh particles and escherichia coli bacteria with resonant optical antennas. Nano Lett. 9, 3387-3391 (2009).
  12. Arnold, S., et al. Whispering gallery mode carousel - a photonic mechanism for enhanced nanoparticle detection in biosensing. Opt. Express. 17, 6230-6238 (2009).
  13. Lin, S., Schonbrun, E., Crozier, K. Optical manipulation with planar silicon microring resonators. Nano Lett. 10, 2408-2411 (2010).
  14. Yang, A. H. J., et al. Optical manipulation of nanoparticles and biomolecules in sub-wavelength slot waveguides. Nature. 457, 71-75 (2009).
  15. Chen, C., et al. Enhanced optical trapping and arrangement of nano-objects in a plasmonic nanocavity. Nano Lett. 12, 125-132 (2012).
  16. Lyer, S., Popov, S., Friberg, A. T. Impact of apexes on the resonance shift in double hole nanocavities. Opt. Express. 18, 193-203 (2010).
  17. Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Yamane, T. Optical trapping and manipulation of single cells using infrared laser beams. Nature. 330, 769-771 (1987).
  18. Liu, Y., Sonek, G. J., Berns, M. W., Tromberg, B. J. Physiological monitoring of optically trapped cells: Assessing the effects of confinement by 1,064 nm laser tweezers using microfluorometry. Biophys. J. 71, 2158-2167 (1996).
  19. Wang, M. D., Yin, H., Landick, R., Gelles, J., Block, S. M. Stretching dna with optical tweezers. Biophys. J. 72, 1335-1346 (1997).
  20. Operation manual-apd110x series-avalanche photodiodes [Internet]. , ThorLabs. Available from: http://www.thorlabs.com/thorcat/19500/APD110A-Manual.pdf (2011).
  21. Yu, D., Blankert, B., Viré, J. C., Kauffmann, J. M. Biosensors in drug discovery and drug analysis. Anal. Lett. 38, 1687-1701 (2005).
  22. Luppa, P. B., Sokoll, L. J., Chan, D. W. Immunosensors-principles and application to clinical chemistry. Clin. Chim. Acta. 314, 1-26 (2001).
  23. Min, Q., Santos, M. J. L., Girotto, E. M., Brolo, A. G., Gordon, R. Localized raman enhanced from a double-hole nanostructure in a metal film. J. Phys. Chem. C. 112, 15098-15101 (2008).
  24. Weber-Bargioni, A., et al. Hyperspectral nanoscale imaging on dielectric substrates with coaxial optical antenna scan probes. Nano Lett. 11, 1201-1207 (2011).

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Pu apkowanie nanocz steczekpodw jna nanodziurkasamowzbudzona reakcja zwrotnap seta optyczna Thorlabsfotodioda lawinowakomora mikrofluidycznaskupiona wi zka jon wnanokule polistyrenowerozwijanie bia ek

Powiązane artykuły