Name: Bezpieczne eksperymenty z lewitacją optyczną naładowanych kropel przy użyciu zdalnych laboratoriów (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-10T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 9 s
Description: Poznaj technikę lewitacji optycznej naładowanych kropelek w zdalnym laboratorium. Metoda umożliwia wizualizację ciśnienia fotonów i ruchu cząstek w polu elektrycznym z użyciem laserów wysokiej mocy.

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

Ta praca była wspierana przez Szwedzką Radę ds. Badań Naukowych, Fundację Badań Naukowych Carla Tryggera oraz hiszpańskie Ministerstwo Gospodarki i Konkurencyjności w ramach projektu CICYT DPI2014-55932-C2-2-R. Dziękujemy Sannarpsgymnasiet za umożliwienie nam wypróbowania RL ze studentami.

UWAGA: Laser użyty w tym eksperymencie to laser klasy IV, emitujący do 1 W widzialnego promieniowania laserowego. Wszystkie osoby przebywające w laboratorium laserowym muszą przejść odpowiednie szkolenie z zakresu bezpieczeństwa pracy z laserami.
1. Praktyczny protokół eksperymentalny
<ol>
	<li>Bezpieczeństwo
	<ol>
		<li>Należy upewnić się, że wszystkie osoby w laboratorium zostały poinformowane o uruchomieniu lasera.</li>
		<li>Włącz lampę ostrzegawczą przed laserem w laboratorium.</li>
		<li>Należy upewnić się, że nie nosi się zegarka ani metalowych pierścionków, a następnie założyć gogle laserowe.</li>
		<li>Należy sprawdzić, czy cztery ekrany pochłaniające światło, znajdujące się najbliżej układu doświadczalnego, są na swoim miejscu.</li>
		<li>Sprawdź, czy w przestrzeni między laserem a płytą absorbującą nie znajdują się żadne przeszkody. Upewnij się również, że przestrzeń między komorką pułapkową a blokadą wiązki jest wolna od obiektów.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotuj oprogramowanie oraz eksperyment.
	<ol>
		<li>Włącz komputer laboratoryjny. Odczekaj, aż będzie gotowy do pracy.</li>
		<li>Otwórz Zdalne uruchomienie folder z pulpitu i kliknij ikonę Main1806.viUruchom program, naciskając strzałkę w lewym górnym rogu. 
		UWAGA: To otwiera program sterujący (np., LabVIEW) przedstawionych w Rycina 2 i Rysunek 3 oraz automatycznie włącza zarówno zasilacz lasera, jak i pole elektryczne. Wszystkie przyciski przywoływane w dalszej części tego rozdziału odnoszą się do tych widocznych na powyższych rysunkach.</li>
		<li>Pod nagłówkiem „zmienne EJS”, zaznacz pole wyboru o nazwie „Zdalna aktywacja lasera 2moc i zestawprąd lasera2do 25, tak aby suwak mocy lasera przesunięty w prawo wskazywał 25%. Za pomocą okularów do wyrównywania lasera sprawdź, czy wiązka trafia do pochłaniacza wiązki. W przeciwnym razie skoryguj położenie pochłaniacza wiązki.</li>
		<li>Sprawdź Drops2 i przesuń końcówkę dozownika kropel, aż krople zaczną wpadać w wiązkę lasera. Należy to zrobić poprzez regulację stolika translacyjnego oznaczonego literą A w Rycina 4W tym celu należy delikatnie obracać śruby napędowe u podstawy stolika przesuwnego, aż do osiągnięcia pożądanej pozycji.
		<ol>
			<li>Jeśli krople nie wypływają, należy wywrzeć lekki nacisk na strzykawkę, aż na końcówce dozownika pojawi się kropla. Należy ją ostrożnie wytrzeć (końcówka jest delikatna) za pomocą papieru nasączonego acetonem. Krople powinny teraz zacząć wypływać. W takim przypadku należy powtórzyć procedurę od punktu 1.2.4.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Zwiększ moc lasera do około 66% za pomocą Prąd lasera 2 pole wejściowe i uwięzić kroplę. Odznacz Drops2 niezwłocznie po uwięzieniu kropli. 
		UWAGA: Rycina 5 przedstawia kroplę uchwyconą w środowisku eksperymentalnym. Dolna zielona kropka odpowiada rzeczywistej kropli, natomiast górna jest jej odbiciem w szkle komory, w której znajduje się kropla. Od tego momentu obraz uwięzionej kropli jest rejestrowany na PSD.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wyznacz wielkość kropli.
	<ol>
		<li>Reguluj moc lasera, aż pozycja PSD będzie jak najbliższa zeru. 
		UWAGA: Ponieważ krople mogą zostać uwięzione poniżej lub powyżej poprzednich pozycji pułapkowania, w zależności od mocy lasera lub rozmiaru/masy, krok ten jest wykonywany w celu przesunięcia obrazu kropli do centrum PSD.</li>
		<li>Obserwuj wzór dyfrakcyjny powstały na ekranie (patrz Rycina 1). Zrób zdjęcie za pomocą kamery internetowej, która jest ustawiona tak, aby obserwować ekran od dołu. 
		UWAGA: Wzór powstaje w wyniku dyfrakcji światła lasera na uwięzionej kropli.</li>
		<li>Na podstawie obrazu wyznacz odległości od linii oznaczonej numerem 1 do dwóch dowolnych minimów na obrazie. Odległość jest dodatnia, jeśli znajduje się ona dalej od kropli niż linia oznaczona numerem 1, w przeciwnym razie jest ujemna. Następnie do obu odległości dodaj 40 cm. Najkrótszą z nich nazwij a1, oraz najdłuższy a2Należy użyć równania 1, aby obliczyć rozmiar kropli: 
		<img alt="Równanie różnicy dróg optycznych; schemat ilustrujący zasady refrakcji i dyfrakcji światła." src="/files/ftp_upload/58699/58699eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 1">(1) 
		gdzie, Proszę podać tekst do przetłumaczenia. jest odległością pionową od kropli do ekranu (Proszę podać tekst źródłowy do przetłumaczenia. = 23,5 cm), λ czy długość fali światła laserowego (λ = 532 nm) oraz Δn do obliczeń wykorzystuje się liczbę prążków (liczba całkowita) pomiędzy dwoma minimami. 
		UWAGA: Gdy kropla jest obrazowana w środkowej części PSD, odległość (x) od kropli do ekranu wynosi 23,5 ± 0,1 cm. Bardziej szczegółowe wyjaśnienie tego procesu można znaleźć w pracy J. Swithenbanka. i wsp. 6.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Określ polaryzację ładunku kropli.
	<ol>
		<li>Wybierz kartę uruchom po prawej stronie Zmienne EJS i ustawić Sterowanie prądem stałym pola elektrycznego 2 do +2 V (patrz Rysunek 3). Należy zachować ostrożność, ponieważ napięcie na elektrodzie wynosi obecnie 200 V. 
		UWAGA: Polaryzację ładunku kropli określa się poprzez obserwację reakcji kropli na przyłożone pionowe pole elektryczne. Schemat aplikacji pola elektrycznego przedstawiono w Rycina 6</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wyznaczenie ładunku kropli 
	UWAGA: Aby obliczyć ładunek kropli, konieczne jest najpierw zmierzenie jej wielkości. Następnie można określić masę kropli, ponieważ gęstość cieczy jest znana. Rycina 7 schematycznie przedstawia procedurę.
	<ol>
		<li>Ustaw Kontrola prądu stałego pola elektrycznego 2 do zera.</li>
		<li>Oszacuj i zanotuj średnią wartość pozycji kropli za pomocą Normalizacja pozycji PSD ślad w Wykres przebiegu fali.</li>
		<li>Zanotuj wartość mocy lasera. Wartość ta będzie wynosić FRad1 w równaniu 2.</li>
		<li>Ustaw Sterowanie prądem stałym pola elektrycznego 2 od +1 do +5 V lub od -1 do -5 V tak, aby kropla przemieściła się w górę. Kropla znajduje się teraz w nowej pozycji. Powoli zmniejszaj moc lasera, aż kropla powróci do pozycji pierwotnej odnotowanej w kroku 1.5.2. Zapisz nową wartość mocy lasera (FRad2). 
		W przypadku utraty kropelki należy sprawdzić Drops2 i rozpocząć ponownie od kroku 1.2.4.</li>
		<li>W celu obliczenia ładunku należy zastosować następującą procedurę. Najpierw należy obliczyć siłę wynikającą z pola elektrycznego: 
		<img alt="Wzór na równowagę statyczną w układzie mechanicznym." src="/files/ftp_upload/58699/58699eq2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 2">(2)</li>
		<li>Wyznacz ładunek bezwzględny, korzystając z wyrażenia 
		<img alt="Wzór na ładunek elektryczny; Q=FEd/U; równanie równowagi statycznej; zastosowanie edukacyjne" src="/files/ftp_upload/58699/58699eq3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 3">(3) 
		Tutaj d odległość między elektrodami a U jest przyłożonym napięciem.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Protokół eksperymentów zdalnych
<ol>
	<li>Uzyskaj dostęp do laboratorium zdalnego.
	<ol>
		<li>Otwórz stronę internetową UNILabs w przeglądarce internetowej: https://unilabs.dia.uned.es/</li>
		<li>W razie potrzeby wybierz preferowany język. Opcja ta znajduje się przy pierwszej pozycji menu pod nagłówkiem.</li>
		<li>Zaloguj się za pomocą następujących danych: 
		Nazwa użytkownika: test 
		Hasło: test 
		UWAGA: Ramka logowania znajduje się poniżej sekcji aktualności i informacji wprowadzających na stronie internetowej.</li>
		<li>W obszarze kursu, obok sekcji logowania, kliknij lewym przyciskiem myszy logo Uniwersytetu w Göteborgurgu (GU).</li>
		<li>Kliknij w Lewitacja optyczna aby uzyskać dostęp do materiałów z tego eksperymentu.</li>
		<li>Uzyskaj dostęp do zdalnego laboratorium, klikając w Zdalne Laboratorium Lewitacji OptycznejNastępnie należy upewnić się, że w głównej ramie strony internetowej wyświetla się interfejs użytkownika zdalnego laboratorium, tak jak pokazano w Rysunek 8.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Połącz się z laboratorium lewitacji optycznej. 
	UWAGA: Wszystkie poniższe instrukcje odnoszą się do Rycina 8.
	<ol>
		<li>Kliknij w Połącz przycisk. Jeśli połączenie zostanie nawiązane pomyślnie, tekst na przycisku zmieni się na Połączone. 
		UWAGA: W momencie połączenia użytkownika z laboratorium zdalnym emitowany jest sygnał akustyczny, który ostrzega osoby znajdujące się w najbliższym otoczeniu, że nastąpi zdalne włączenie i manipulacja laserem.</li>
		<li>Kliknij w Śledzenie kropel or sprawdź, czy dane PSD są odbierane. 
		UWAGA: Ponieważ na tym etapie nie zarejestrowano żadnych kropel, otrzymana wartość nie jest istotna.</li>
		<li>Kliknij w Widok ogólny w celu zidentyfikowania wszystkich elementów układu: lasera, dozownika kropel, komory pułapkowej oraz PSD.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Uwięź kropelkę. 
	UWAGA: Wszystkie instrukcje zawarte w niniejszym dokumencie odnoszą się do Rycina 8.
	<ol>
		<li>Po połączeniu z laboratorium zdalnym kliknij Pułapkowanie kropli przycisk do wizualizacji pipety i dyszy dozownika kropel.</li>
		<li>Kliknij w Włącz laser przycisk służący do nawiązania połączenia z laserem. 
		UWAGA: Laser jest uruchamiany ręcznie i niezależnie od pozostałych instrumentów, ponieważ nieprawidłowe ustawienie wiązki może doprowadzić do uszkodzenia otoczenia.</li>
		<li>Ustaw moc lasera w okolicy pierwszej ćwiartki paska kontrolnego, który znajduje się pod Włącz laser przycisk. Należy odczekać do momentu zapalenia się zielonej kontrolki.</li>
		<li>Sprawdź ustawienie lasera. 
		UWAGA: Jeśli laser jest prawidłowo wyrównany, widoczna będzie cienka, zielona wiązka światła. W przeciwnym razie pojawi się rozproszona zielona plama. W przypadku nieprawidłowego wyrównania należy wyłączyć system i skontaktować się z serwisem technicznym laboratorium. Aby skontaktować się z serwisem, należy kliknąć ikonę dymka rozmowy znajdującą się w lewym górnym rogu strony internetowej UNILabs. Następnie należy kliknąć w Użytkownik administrator wiadomość, zapisz wiadomość na dole, opisując problem, a następnie naciśnij WyślijZazwyczaj nie ma to miejsca, ponieważ wszystkie elementy optyczne są zamocowane na stałe.</li>
		<li>Zwiększ moc lasera do 3/4 paska. 
		UWAGA: Moc na poziomie 60% (550 mW) jest wystarczająca do pochwycenia kropli i utrzymania jej w lewitacji.</li>
		<li>Naciśnij Rozpocznij nakraplanie przycisk włączania dozownika kropel.</li>
		<li>Obserwuj obraz z kamery internetowej i czekaj, aż pojawi się błysk. W tym momencie kropelka została przechwycona. Ponownie sprawdź obraz z kamery i zweryfikuj, czy kropelka lewituje w centrum komory pułapkującej. Naciśnij Krople stopujące przycisk wyłączający dozownik kropli. 
		UWAGA: Opcjonalnie można uzyskać większą kroplę, przechwytując kilka z nich i czekając, aż połączą się z kroplą już przechwyconą. Należy mieć na uwadze, że w przypadku przechwycenia kilku kropel ich masa wzrośnie, przez co moc lasera może okazać się niewystarczająca do utrzymania ich w lewitacji.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wyznaczenie wielkości kropli. 
	UWAGA: Wszystkie instrukcje zamieszczone tutaj odnoszą się do Rysunek 9.
	<ol>
		<li>Naciśnij Pomiar wielkości kropli przycisk służący do obserwacji wzoru dyfrakcyjnego utworzonego przez uwięzioną kroplę.</li>
		<li>Postępuj zgodnie z tą samą procedurą, co w protokole eksperymentalnym (Krok 1.3), aby określić rozmiar kropli na podstawie wzoru dyfrakcyjnego.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wyznaczanie polaryzacji ładunku kropli. 
	UWAGA: Wszystkie instrukcje zawarte w tym dokumencie odnoszą się do Rycina 10.
	<ol>
		<li>Kliknij w Śledzenie kropli przycisk służący do wyświetlenia wykresu PSD oraz obrazu z kamery internetowej skierowanej na pipetę.</li>
		<li>Kliknij w Pole elektryczne karta w lewym dolnym rogu interfejsu użytkownika.</li>
		<li>Ustaw napięcie DC na 100 V. W tym celu kliknij pole numeryczne po prawej stronie Napięcie stałe (V) należy oznaczyć i wprowadzić wartość 100.</li>
		<li>Sprawdź wykres PSD przedstawiający pozycję kropli i zaobserwuj, czy kropla porusza się w górę, czy w dół po przyłożeniu pola elektrycznego. 
		UWAGA: Polaryzacja płytek jest tak dobrana, aby przy przyłożeniu dodatniego napięcia kropla naładowana ujemnie poruszała się w dół, a kropla naładowana dodatnio – w górę.</li>
		<li>Zmień teraz wartość pola elektrycznego i sprawdź, czy kropla porusza się w przeciwnym kierunku; w tym celu wprowadź -100 w polu DC (V) pole numeryczne</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wyznacz ładunek kropli. 
	UWAGA: Wszystkie instrukcje zawarte w tym dokumencie odnoszą się do Rycina 10.
	<ol>
		<li>Po uwięzieniu kropli kliknij w Śledzenie kropli widok</li>
		<li>Wybierz Pole elektryczne menu</li>
		<li>Ustaw prąd stały (DC) pola elektrycznego na zero za pomocą DC (V) pole numeryczne</li>
		<li>Oszacuj i zapisz średnią wartość położenia kropli podaną na wykresie oraz zanotuj moc lasera.</li>
		<li>Ustaw wartość elektrycznego pola stałego (DC) w zakresie od +500 V do -500 V, aby spowodować zmianę położenia kropli.</li>
		<li>Zmniejsz lub zwiększ moc lasera za pomocą suwaka, aż kropla powróci do swojej pierwotnej pozycji, a następnie zapisz nową wartość mocy lasera.</li>
		<li>Należy postępować zgodnie z procedurą opisaną w kroku 1.5.5, aby obliczyć ładunek kropli.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Ashkin, A., Dziedzic, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+levitation+by+radiation+pressure%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Optical levitation by radiation pressure.</a> Applied Physics Letters. 19, 283-285 (1971).</li>
<li>Roosen, G., Imbert, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+levitation+by+means+of+two+horizontal+laser+beams%3A+A+theoretical+and+experimental+study%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Optical levitation by means of two horizontal laser beams: A theoretical and experimental study.</a> Physics Letters. 59 (1), 6-8 (1976).</li>
<li>Heradio, R., de la Torre, L., Galan, D., Cabrerizo, F. J., Herrera-Viedma, E., Dormido, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Virtual+and+remote+labs+in+education%3A+A+bibliometric+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Computers+%26+Education%22%5BJournal%5D)">Virtual and remote labs in education: A bibliometric analysis.</a> Computers & Education. 98, 14-38 (2016).</li>
<li>Isaksson, O., Karlsteen, M., Rostedt, M., Hanstorp, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+optical+levitation+system+for+a+physics+teaching+laboratory%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">An optical levitation system for a physics teaching laboratory.</a> American Journal of Physics. 8810, 88-100 (2018).</li>
<li>Galan, D., Isaksson, O., Rostedt, M., Enger, J., Hanstorp, D., de la Torre, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+remote+laboratory+for+optical+levitation+of+charged+droplets%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Physics%22%5BJournal%5D)">A remote laboratory for optical levitation of charged droplets.</a> European Journal of Physics. 39 (4), 045301(2018).</li>
<li>Swithenbank, J., Beer, J., Taylor, D., Abbot, D., Mccreath, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+laser+diagnostic+technique+for+the+measurement+of+droplet+and+particle+size+distribution%5BTitle%5D)+AND+%2214th+Aerospace+Sciences+Meeting%2C+Aerospace+Sciences+Meetings%22%5BJournal%5D)">A laser diagnostic technique for the measurement of droplet and particle size distribution.</a> 14th Aerospace Sciences Meeting, Aerospace Sciences Meetings. , (1976).</li>
<li>Christian, W., Esquembre, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+physics+with+easy+java+simulations%5BTitle%5D)+AND+%22The+Physics+Teacher%22%5BJournal%5D)">Modeling physics with easy java simulations.</a> The Physics Teacher. 45, 475-480 (2007).</li>
<li>de la Torre, L., Sanchez, J., Heradio, R., Carreras, C., Yuste, M., Sanchez, J., Dormido, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unedlabs+-+an+example+of+ejs+labs+integration+into+moodle%5BTitle%5D)+AND+%22World+Conference+on+Physics+Education%22%5BJournal%5D)">Unedlabs - an example of ejs labs integration into moodle.</a> World Conference on Physics Education. , (2012).</li>
<li>Chaos, D., Chacon, J., Lopez-Orozco, J. A., Dormido, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Virtual+and+remote+robotic+laboratory+using+ejs%2C+matlab+and+labview%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Virtual and remote robotic laboratory using ejs, matlab and labview.</a> Sensors. 13, ISSN 1424-8220 2595-2612 (2013).</li>
<li>Lundgren, P., Jeppson, K., Ingerman, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lab+on+the+web-looking+at+different+ways+of+experiencing+electronic+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22International+journal+of+engineering+education%22%5BJournal%5D)">Lab on the web-looking at different ways of experiencing electronic experiments.</a> International journal of engineering education. 22, 308-314 (2006).</li>
<li>Ivanov, M., Chang, K., Galinskiy, I., Mehlig, B., Hanstorp, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+manipulation+for+studies+of+collisional+dynamics+of+micron-sized+droplets+under+gravity%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Optical manipulation for studies of collisional dynamics of micron-sized droplets under gravity.</a> Optics Express. 25, 1391-1404 (2017).</li>
<li>Galinskiy, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+of+particle+motion+in+optical+tweezers+embedded+in+a+Sagnac+interferometer%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+express%22%5BJournal%5D)">Measurement of particle motion in optical tweezers embedded in a Sagnac interferometer.</a> Optics express. 23, 27071-27084 (2015).</li>
<li>Polat, M., Polat, H., Chander, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrostatic+charge+on+spray+droplets+of+aqueous+surfactant+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Aerosol+Science%22%5BJournal%5D)">Electrostatic charge on spray droplets of aqueous surfactant solutions.</a> Journal of Aerosol Science. 31, 551-562 (2000).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Niniejsza praca przedstawia układ do przeprowadzenia nowoczesnego eksperymentu fizycznego, w którym kropelki unoszą się optycznie w powietrzu. Eksperyment można przeprowadzić zarówno w tradycyjny sposób praktyczny, jak i zdalnie. Dzięki zdalnemu ustanowieniu systemu studenci i badacze z całego świata mogą uzyskać dostęp do zestawu eksperymentalnego. Gwarantuje to również bezpieczeństwo użytkowników, ponieważ nie muszą oni znajdować się w obecności lasera o dużej mocy i pól elektrycznych wymaganych do przeprowadzenia eksp...

Fakt, że światło przenosi pęd, został po raz pierwszy zasugerowany przez Keplera, kiedy wyjaśnił, dlaczego warkocz komety zawsze jest skierowany w stronę przeciwną do Słońca. Użycie lasera do przemieszczania i uwięzienia obiektów makroskopowych zostało po raz pierwszy opisane przez A. Ashkina i J. M. Dziedzica w 1971 roku, kiedy wykazali, że możliwe jest lewitowanie obiektów dielektrycznych o rozmiarach mikrometrów1. Uwięziony obiekt został wystawiony na działanie skierowanej w górę wiązki laserowej. Część wiązki laserowej została odbita od obiektu, co nałożyło na niego ciśnienie promieniowania, które było wystarczające, aby zrównoważyć grawitację. Większość światła została jednak załamana przez obiekt dielektryczny. Zmiana kierunku padania światła powoduje odrzut obiektu. Efektem netto odrzutu cząstki umieszczonej w profilu wiązki Gaussa jest to, że kropla przesunie się w kierunku obszaru o najwyższym natężeniu światła2. W związku z tym stabilna pozycja pułapki jest tworzona w środku wiązki laserowej w pozycji nieco powyżej punktu ogniskowego, w którym ciśnienie promieniowania równoważy grawitację.
Ponieważ metoda lewitacji optycznej pozwala na uwięzienie i kontrolowanie małych obiektów bez kontaktu z jakimikolwiek obiektami, różne zjawiska fizyczne mogą być badane za pomocą lewitującej kropli. Eksperyment ma jednak dwa ograniczenia, które należy powielić i zastosować w szkołach lub na uniwersytetach, ponieważ nie wszystkie instytucje mogą sobie pozwolić na wymagany sprzęt i ponieważ istnieje pewne ryzyko związane z ręczną obsługą lasera.
Zdalne laboratoria (RL) oferują zdalny dostęp online do prawdziwego sprzętu laboratoryjnego do działań eksperymentalnych. RL pojawiły się po raz pierwszy pod koniec lat 90., wraz z pojawieniem się Internetu, a ich znaczenie i zastosowanie rosło z biegiem lat, wraz z postępem technologii i rozwiązaniem niektórych z ich głównych problemów3. Jednak rdzeń RL pozostał taki sam z biegiem czasu: korzystanie z urządzenia elektronicznego z dostępem do Internetu w celu uzyskania dostępu do laboratorium oraz kontrolowania i monitorowania eksperymentu.
Ze względu na ich zdalny charakter, RL mogą być używane do oferowania użytkownikom eksperymentalnych działań bez narażania ich na ryzyko, które może być związane z realizacją takich eksperymentów. Narzędzia te pozwalają uczniom spędzać więcej czasu na pracy ze sprzętem laboratoryjnym, a tym samym rozwijać lepsze umiejętności laboratoryjne. Inne zalety RL to to, że 1) ułatwiają osobom niepełnosprawnym wykonywanie prac eksperymentalnych, 2) rozszerzają katalog eksperymentów oferowanych studentom poprzez udostępnianie RL między uczelniami oraz 3) zwiększają elastyczność w planowaniu pracy laboratoryjnej, ponieważ można ją wykonywać z domu, gdy laboratorium fizyczne jest zamknięte. Wreszcie, RL oferują również szkolenia w zakresie obsługi systemów sterowanych komputerowo, które w dzisiejszych czasach są ważną częścią badań, rozwoju i przemysłu. W związku z tym RL nie tylko oferują rozwiązanie zarówno problemów finansowych, jak i bezpieczeństwa, które przedstawiają tradycyjne laboratoria, ale także zapewniają bardziej interesujące możliwości eksperymentalne.
Dzięki eksperymentalnemu zestawowi użytemu w tej pracy, możliwe jest zmierzenie wielkości i ładunku uwięzionej kropli, zbadanie ruchu naładowanych cząstek w polach elektrycznych i przeanalizowanie, jak źródło radioaktywne może być użyte do zmiany ładunku na kropli4.
W przedstawionym eksperymentalnym układzie, potężny laser jest skierowany w górę i skupiony na środku szklanej komórki4. Laser jest laserem na ciele stałym (CW) pompowanym diodą o mocy 2 W i długości fali 532 nm, w którym zwykle stosuje się około 1 Watt (W). Ogniskowa obiektywu pułapkowego wynosi 3,0 cm. Kropelki są generowane za pomocą dozownika kropel piezoelektrycznych i opadają przez wiązkę laserową, aż zostaną uwięzione tuż nad ogniskiem lasera. Uwięzienie występuje, gdy siła od ciśnienia promieniowania skierowanego w górę jest równa sile grawitacji skierowanej w dół. Nie przestrzega się górnego limitu czasowego dla odłowu przy użyciu pułapki. Najdłuższy czas, w którym kropla była uwięziona, to 9 godzin, po czym pułapka została wyłączona. Interakcja między kroplą a polem laserowym wytwarza wzór dyfrakcyjny, który służy do określenia wielkości kropel.
Kropelki emitowane z dozownika składają się z 10% glicerolu i 90% wody. Część wodna szybko odparowuje, pozostawiając w pułapce kroplę glicerolu o wielkości od 20 do 30 μm. Maksymalny rozmiar kropli, którą można uwięzić, wynosi około 40 μm. Po około 10 s nie obserwuje się parowania. W tym momencie oczekuje się, że cała woda wyparowała. Długi czas wychwytywania bez zauważalnego parowania wskazuje, że absorpcja jest minimalna i że kropla zasadniczo ma temperaturę pokojową. Napięcie powierzchniowe kropel sprawia, że są one kuliste. Ładunek kropelek generowanych przez dozownik kropel zależy od warunków środowiskowych panujących w laboratorium, w którym najczęściej ulegają one naładowaniu ujemnemu. Górna i dolna część celi pułapki składa się z dwóch elektrod umieszczonych w odległości 25 mm od siebie. Mogą być używane do nakładania pionowego pola prądu stałego (DC) lub prądu przemiennego (AC) na kroplę. Pole elektryczne nie jest wystarczająco silne, aby wytworzyć jakiekolwiek łuki, nawet jeśli na elektrody zostanie przyłożone 1000 woltów (V). Jeśli używane jest pole prądu stałego, kropla porusza się w górę lub w dół w wiązce laserowej do nowej stabilnej pozycji równowagi. Jeśli zamiast tego zostanie zastosowane pole prądu przemiennego, kropla oscyluje wokół swojego położenia równowagi. Wielkość oscylacji zależy od wielkości i ładunku kropli, od natężenia pola elektrycznego oraz od sztywności pułapki laserowej. Obraz kropli jest rzutowany na detektor czuły na położenie (PSD), który umożliwia użytkownikom śledzenie pionowej pozycji kropli.
Ta praca przedstawia udaną inicjatywę modernizacji nauczania i badań za pomocą technologii informacyjnych i komunikacyjnych poprzez innowacyjny RL na optycznej lewitacji naładowanych kropel, który ilustruje nowoczesne koncepcje w fizyce. Rysunek 1 pokazuje architekturę RL. Tabela 1 przedstawia możliwe obrażenia, jakie mogą powodować lasery, w zależności od ich klasy; W tej konfiguracji zastosowano laser klasy IV, który jest najbardziej niebezpieczny. Może pracować z promieniowaniem widzialnym lasera o mocy do 2,0 W, więc bezpieczeństwo zapewniane przez zdalne sterowanie jest wyraźnie odpowiednie dla tego eksperymentu. Lewitacja optyczna naładowanych kropel RL została przedstawiona w pracy D. Galana i wsp. w 20185. W tej pracy pokazano, w jaki sposób może być ona wykorzystywana online przez nauczycieli, którzy chcą zapoznać swoich uczniów z nowoczesnymi koncepcjami fizyki bez konieczności martwienia się o koszty, logistykę czy kwestie bezpieczeństwa. Studenci uzyskują dostęp do RL za pośrednictwem portalu internetowego o nazwie University Network of Interactive Laboratories (UNILabs - https://unilabs.dia.uned.es), w którym mogą znaleźć całą dokumentację dotyczącą teorii związanej z eksperymentem i wykorzystaniem konfiguracji eksperymentalnej za pomocą aplikacji internetowej. Wykorzystując koncepcję zdalnego laboratorium, prace eksperymentalne z zakresu współczesnej fizyki, które wymagają kosztownego i niebezpiecznego sprzętu, mogą być udostępniane nowym grupom studentów. Co więcej, usprawnia formalne uczenie się, zapewniając tradycyjnym studentom więcej czasu laboratoryjnego i eksperymentów, które zwykle są niedostępne poza laboratoriami badawczymi.

<table><tbody><tr><td>GEM 532</td><td>Laser Quantum Green Laser</td><td></td> o <td>regulowanej mocy od 50 mW do 2 W</td></tr><tr><td>Czujnik położenia efektu bocznego</td><td>THOR Lab</td><td>PDP90A</td><td>PSD do czujnika położenia kropli w pipecie</td></tr><tr><td>Zestaw zaawansowanego spektrometru edukacyjnego, metrycznego</td><td>THOR Lab</td><td>EDU-SPEB1/M</td><td>Lusterka i inne elementy do sterowania wiązką laserową&nbsp;</td></tr><tr><td>Pipeta</td><td>wykonana</td><td></td> samodzielnie <td>Komora, w której uwięziona jest kropla, została specjalnie wykonana dla tej konfiguracji</td></tr><tr><td>Zasilacz AC/DC</td><td>Keithley Instruments, Inc.</td><td>2380-500-30</td><td>Zasilacz do generowania pola elektrycznego (0 V - 500 V DC)</td></tr> <tr><td>Jednostka dystrybucji zasilania</td><td>APC</td><td>AP7900</td><td>Listwa zasilająca PDU do zdalnego podłączenia oprzyrządowania laboratoryjnego</td></tr></tbody></table>

bezpieczne eksperymenty z lewitacją optyczną naładowanych kropel przy użyciu zdalnych laboratoriów

Safe Experimentation in Optical Levitation of Charged Droplets Using Remote Labs

Praca przedstawia eksperyment, który pozwala na badanie wielu podstawowych procesów fizycznych, takich jak ciśnienie fotonów, dyfrakcja światła czy ruch naładowanych cząstek w polach elektrycznych. W tym eksperymencie skupiona wiązka laserowa skierowana do góry lewituje kropelki cieczy. Kropelki unoszą się w powietrzu pod wpływem ciśnienia fotonów skupionej wiązki laserowej, która równoważy siłę grawitacji. Wzór dyfrakcyjny powstający podczas oświetlenia światłem laserowym może pomóc w zmierzeniu wielkości uwięzionej kropli. Ładunek uwięzionej kropli można określić, badając jej ruch po przyłożeniu pionowo skierowanego pola elektrycznego. Istnieje kilka powodów, dla których eksperyment ten powinien być zdalnie sterowany. Inwestycje wymagane do założenia przekraczają kwotę normalnie dostępną w laboratoriach dydaktycznych na studiach licencjackich. Eksperyment wymaga lasera klasy 4, który jest szkodliwy zarówno dla skóry, jak i oczu, a w eksperymencie wykorzystuje się napięcia, które są szkodliwe.

Gdy wiązka lasera jest odpowiednio wyrównana, a dolna płytka jest czysta, krople są przechwytywane niemal natychmiast. Przechwycona kropla może pozostawać w pułapce przez kilka godzin, co zapewnia wystarczająco dużo czasu na prowadzenie badań. Promień r kropli mieści się w zakresie 25 ≤ r ≤ 35 µm, a zmierzony ładunek wynosi od 1.1x10-17 ±1.1x10-18 C do 5.5x10-16 ±5.5x10-17 C. Zgodnie z naszymi pomiarami wielkość kropli pozostaje stała w...

Lewitacja optyczna to metoda lewitacji obiektów dielektrycznych o rozmiarach mikrometra za pomocą światła laserowego. Wykorzystując komputery i systemy automatyki, eksperyment dotyczący lewitacji optycznej może być sterowany zdalnie. Prezentujemy tutaj zdalnie sterowany system lewitacji optycznej, który wykorzystywany jest zarówno w celach edukacyjnych, jak i badawczych.

Bezpieczne eksperymenty z lewitacją optyczną naładowanych kropel przy użyciu zdalnych laboratoriów

The work presents an experiment that allows the study of many fundamental physical processes, such as photon pressure, diffraction of light or the motion ...

Nasz protokół może być wykorzystany do wizualizacji wielu podstawowych pojęć fizycznych, takich jak ciśnienie fotonów lub sposób, w jaki naładowana cząstka porusza się w polu elektrycznym. Co więcej, wszystkie te zadania można wykonywać zdalnie. Główną zaletą jest to, że możemy wizualizować zjawiska fizyczne gołym okiem jako jedynym detektorem, albo bezpośrednio za pomocą gogli laserowych, albo na ekranie komputera za pomocą kamery internetowej.System eksperymentalny może na przykład dostarczyć informacji w dziedzinie nauk o atmosferze poprzez badanie korelacji między kropelkami cieczy lub składem chemicznym kropli za pomocą spektroskopii Ramana. Protokół dostępu zdalnego ma zastosowanie do wielu typów eksperymentów. Głównym wyzwaniem eksperymentalnym jest to, że używamy laserów o dużej mocy.Dlatego należy przestrzegać surowych przepisów bezpieczeństwa dotyczących lasera. Cała idea tego eksperymentu polega na wizualizacji pojęć fizycznych, które zwykle są demonstrowane w eksperymencie z czarną skrzynką lub poprzez teoretyczne zabiegi. Eksperyment zostanie zademonstrowany przez Oscara Isakssona i Andreasa Johanssona.Oboje dzielą swój czas między nauczanie w lokalnej szkole średniej i prowadzenie badań mających na celu uzyskanie doktoratu. Za każdym razem, gdy w grę wchodzą potężne lasery, bezpieczeństwo musi być najwyższym priorytetem. Lasery te dostarczają dwa waty widzialnego promieniowania laserowego.Dlatego cały personel musi wziąć udział w kursie bezpieczeństwa lasera. Zacznij od poinformowania wszystkich osób w laboratorium, że laser zostanie włączony. Następnie włącz laserową lampę ostrzegawczą wewnątrz laboratorium.Następnie ustaw cztery tablice pochłaniające światło i sprawdź, czy przestrzeń między laserem a płytami pochłaniającymi jest wolna od przeszkód. Należy również sprawdzić, czy przestrzeń między komórką pułapki a blokiem belki jest wolna od obiektów. Przed uruchomieniem lasera należy również zdjąć wszelkie zegarki i metalowe pierścienie oraz założyć odpowiednią ochronę oczu.Teraz włącz komputer laboratoryjny i poczekaj, aż będzie gotowy do działania. Otwórz folder Uruchamianie zdalne z pulpitu i kliknij ikonę Main1806. VI.Uruchom program, naciskając strzałkę w lewym górnym rogu.W obszarze Zmienne EJS zaznacz pole wyboru o nazwie Laser Remote Enable 2 Power i ustaw Prąd lasera od 2 do 25, aby moc lasera przesuwała się w prawo i kończyła się na 25%Obserwuj wiązkę laserową za pomocą gogli laserowych do wyrównywania, aby upewnić się, że wiązka kończy się w domu wiązki. Jeśli nie, dostosuj położenie kopuły belki. Następnie sprawdź Drops2 w programie VI. Następnie wyreguluj Translation Stage, obracając wkręcające u jego podstawy, aby przesunąć końcówkę dozownika kropel, aż kropelki wpadną w wiązkę lasera.Wróć do oprogramowania, zwiększ moc lasera do około 66%używając pola wejściowego Laser Current 2, aby uwięzić kroplę. Gdy tylko kropla zostanie uwięziona, odznacz Drops2. Po określeniu wielkości i polaryzacji kropli zgodnie z protokołem tekstowym, określ ładunek kropli, mnożąc jej znaną wielkość przez gęstość.Następnie ustaw E-Field DC Control 2 na Zero i oszacuj i zanotuj średnią wartość pozycji kropli przez znormalizowany ślad pozycji PSD na wykresie Waveform. Obliczyć wartość mocy lasera podaną jako F-Read 1 w równaniu 2. Teraz ustaw E-Field DC Control 2 między 1 a 5 woltów lub od 1 do 5 woltów, aby kropla poruszała się w górę.Kropla znajduje się teraz w nowej pozycji. Powoli zmniejszaj moc lasera, aż kropla powróci do swojej pierwotnej pozycji. Zapisz nową moc lasera jako F-Read 2.Aby uzyskać dostęp do zdalnego laboratorium, otwórz stronę internetową Unilab w przeglądarce internetowej. Po nawiązaniu połączenia wybierz żądany język w pierwszej pozycji menu pod nagłówkiem. Następnie zaloguj się, korzystając z poniższych danych.W obszarze kursu, obok obszaru logowania, kliknij lewym przyciskiem myszy na logo Uniwersytetu w Göteborgu. Następnie kliknij Lewitacja optyczna, aby uzyskać dostęp do materiału tego eksperymentu. Uzyskaj dostęp do Zdalnego Laboratorium, klikając Zdalne Laboratorium Lewitacji Optycznej.Następnie upewnij się, że komputer mainframe strony internetowej wygląda tak jak ten i pokazuje interfejs użytkownika laboratorium zdalnego. Następnie kliknij przycisk Połącz. Jeśli połączenie się powiedzie, tekst przycisku zmieni się na Połączono.Następnie kliknij Tracking Droplets i sprawdź, czy odbierane są dane PSD. Następnie kliknij Widok ogólny, aby zidentyfikować wszystkie elementy konfiguracji: laser, dozownik kropel, komórkę pułapkującą i PSD. Aby wychwycić kroplę, najpierw kliknij przycisk Wychwytywanie kropel, aby wyświetlić wizualizację pipety i dyszy dozownika kropel.Następnie kliknij przycisk Włącz laser, aby nawiązać połączenie z laserem. W tym miejscu ustaw moc lasera wokół pierwszej ćwiartki paska kontrolnego, który znajduje się pod przyciskiem Włącz laser. Poczekaj, aż pojawi się zielone światło.Jeśli laser jest prawidłowo ustawiony, widoczna będzie cienka zielona wiązka. W przypadku nieprawidłowego ustawienia należy skontaktować się ze służbami serwisowymi w sposób opisany w protokole. Po wyrównaniu lasera zwiększ jego moc do trzech czwartych paska.Następnie kliknij przycisk Start drops, aby włączyć dozownik kropel. Obejrzyj obraz z kamery internetowej i poczekaj, aż pojawi się lampa błyskowa. W tym momencie przechwycona została kropla.Sprawdź ponownie obraz z kamery internetowej i upewnij się, że kropla lewituje w środku komórki pułapki. Następnie naciśnij przycisk Zatrzymaj krople, aby wyłączyć dozownik kropli. Aby określić rozmiar kropli, naciśnij przycisk Określanie rozmiaru kropel i postępuj zgodnie z procedurą opisaną w sekcji 8 dołączonego protokołu tekstowego.Aby określić opłatę za przechwyconą kroplę, najpierw kliknij widok Śledzenie kropel. Następnie wybierz menu Pole elektryczne i ustaw pole elektryczne prądu stałego na zero za pomocą pola numerycznego napięcia prądu stałego. Korzystając z wykresu, oszacuj i zanotuj średnią wartość położenia kropli, a także zanotuj moc lasera.Teraz ustaw pole elektryczne prądu stałego na wartość między lub 500 woltów, aby kropla zmieniła swoje położenie. Gdy pozycja się zmieni, zmodyfikuj moc lasera za pomocą suwaka, aż kropla powróci do swojej pierwotnej pozycji i zapisz nową wartość mocy lasera. Na koniec użyj równania 2 z dołączonego protokołu tekstowego, aby obliczyć ładunek kropli.Pokazana tutaj jest uwięziona lewitująca kropla. Możliwe jest zobaczenie jednej z kropel lewitujących wewnątrz komórki konfiguracji. Zielony kolor jest spowodowany laserem, a widok dwóch kropek, zamiast jednej, wynika z odbicia kropli na szkle komórki.W tym przypadku górny punkt to odbicie, a dolny punkt to kropla. Najważniejszą rzeczą przy próbie złapania w pułapkę jest cierpliwość. Kropla o rozmiarach mikrometra powinna wylądować w wiązce światła nieco szerszej niż sama kropla.Aby uzyskać dokładniejszą wartość ładunku, można zastosować pętlę sterowania. Podczas przykładania pola elektrycznego pętla sterująca zmieni moc lasera, aż kropla powróci do swojej pierwotnej pozycji. Dalsze postępy w tym eksperymentalnym układzie polegają na badaniu zderzeń kropel za pomocą szybkich kamer, a także na zbadaniu zachowania kropli w komorze wysokopróżniowej.W tym eksperymencie używany jest laser klasy 4. Ważne jest, aby podjąć wszelkie środki bezpieczeństwa w celu ochrony personelu w laboratorium i środowiska.

safe-experimentation-optical-levitation-charged-droplets-using-remote

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Diagnostyka krwi w lotach kosmicznych wymaga innowacji.  Opublikowano niewiele demonstracji ilustrujących technologię diagnostyki zdrowotnej w warunkach zmniejszonej grawitacji podczas lotu.  W tym miejscu przedstawiamy metodę budowy i działania parabolicznego stanowiska do prób w locie dla prototypu cytometrii przepływowej w miejscu opieki nad pacjentem, z komponentami i strategiami przygotowania, które można dostosować do innych konfiguracji.

Demonstracje sprzętu o zmniejszonej grawitacji prototypu zminiaturyzowanego cytometru przepływowego i towarzyszącej technologii mieszania mikroprzepływowego

Opisano protokół produkcji i obsługi urządzeń do odwadniania pól (Field-DW), a także wstępne badania wpływu pól elektrycznych na zawartość kropel.

Wykorzystanie zmniejszonej interakcji kropelka-powierzchnia w celu optymalizacji transportu bioanalitów w cyfrowej mikrofluidyce

Wielokolorowa detekcja fluorescencji w mikrofluidyce kropelkowej zazwyczaj obejmuje nieporęczne i złożone systemy detekcji oparte na mikroskopie epifluorescencyjnym. Tutaj opisujemy kompaktowy i modułowy schemat detekcji wielokolorowej, który wykorzystuje szereg światłowodów do czasowego kodowania wielokolorowych danych zebranych przez pojedynczy fotodetektor.

Wielokolorowa detekcja fluorescencji dla mikrofluidyki kropelkowej z wykorzystaniem światłowodów

Systemy reakcji typu lab-in-a-drop pozwalają na wszechstronne przeprowadzanie złożonych reakcji w skali mikroprzepływowej. Opracowano zautomatyzowaną platformę uruchamiającą składającą się z matrycy cewek elektromagnetycznych o wymiarach 3 x 3, która z powodzeniem została wykorzystana do połączenia dwóch mikroreaktorów o pojemności 10 μl, a tym samym zainicjowania reakcji enzymatycznej w powstałych płynnych kulkach.

Kropelki wodne stosowane jako mikroreaktory enzymatyczne i ich elektromagnetyczne uruchamianie

Przedstawiono protokół do wystrzeliwania i stabilnego zatrzymywania wybranych mikrocząstek dielektrycznych w powietrzu.

Pułapka optyczna obciążenia mikrocząstek dielektrycznych w powietrzu

Efektywna produkcja energii słonecznej i wodoru została niedawno zrealizowana na funkcjonalizowanych systemach półprzewodnikowo-elektrokatalitycznych w fotoelektrochemicznym półogniwie w środowisku mikrograwitacji w Bremen Drop Tower. W tym miejscu przedstawiamy procedury eksperymentalne dotyczące wytwarzania urządzenia półprzewodnikowo-elektrokatalitycznego, szczegóły dotyczące konfiguracji eksperymentalnej w kapsule kroplowej oraz sekwencję eksperymentalną podczas swobodnego spadania.

Eksperymentalne metody efektywnej produkcji wodoru słonecznego w środowisku mikrograwitacji

Protokół ma na celu zbadanie interakcji między kropelkami a superhydrofobowymi substratami w powietrzu. Obejmuje to kalibrację systemu pomiarowego i pomiar siły oddziaływania na podłożach superhydrofobowych o różnych frakcjach siatki.

Pomiar siły oddziaływania między kroplą a podłożem superhydrofobowym metodą dźwigni optycznej

Opisujemy zestaw edukacyjny, który pozwala użytkownikom przeprowadzać wiele eksperymentów i zdobywać praktyczne doświadczenie w zakresie cyfrowej mikrofluidyki.

Wszechstronny zestaw oparty na cyfrowym uruchamianiu kropelkowym mikrofluidyki do nauczania przedmiotów ścisłych

Zaproponowano szybką i niezawodną technikę kontrolowania oscylacji kształtu pojedynczej, uwięzionej bańki akustycznej, która opiera się na technice koalescencji między dwoma bąbelkami. Oscylacje kształtu pęcherzyków w stanie ustalonym, kontrolowane symetrią umożliwiają analizę przepływu płynu generowanego w pobliżu granicy faz pęcherzyków.

Indukcja mikrostrumieniowania przez niesferyczne oscylacje pęcherzykowe w systemie lewitacji akustycznej

Tutaj przedstawiono protokół produkcji urządzeń mikroprzepływowych na bazie szkła, używanych do generowania wysoce monodyspersyjnych emulsji o kontrolowanej wielkości kropli.

Urządzenia na bazie szkła do generowania kropli i emulsji

W tym miejscu przedstawiamy protokół adaptacji eksperymentu dyspersji Taylora do mikroskali przy użyciu mikrokanałów wytworzonych we własnym zakresie za pomocą stacjonarnego obcinaka rzemieślniczego. Platforma doświadczalna może być wykorzystana do obliczenia współczynnika dyfuzji jednogatunkowych znaczników pasywnych oraz do wizualizacji wielogatunkowej interakcji jonowej i separacji.

Adaptacja dyspersji Taylora do pomiaru współczynnika dyspersji roztworów elektrolitów za pomocą dostępnego zestawu mikroprzepływowego

Poznaj technikę lewitacji optycznej naładowanych kropelek w zdalnym laboratorium. Metoda umożliwia wizualizację ciśnienia fotonów i ruchu cząstek w polu elektrycznym z użyciem laserów wysokiej mocy.

Bezpieczne eksperymenty z lewitacją optyczną naładowanych kropel przy użyciu zdalnych laboratoriów

Przeglądaj więcej filmów