Implementação de um interferômetro de Referência para Nanodetection

O objetivo geral deste procedimento é criar um interferômetro de referência que use o modo de detecção Whispering Gallery para detectar partículas com diâmetros da ordem de dezenas de nanômetros para um fator de qualidade ultra-alta. O modo de galeria sussurrante, a microcavidade e o fóton de ressonância circulam dentro dele centenas de milhares de vezes. Isso fará com que as propriedades ópticas mudem visivelmente quando uma partícula cair na microcavidade.

Se o espalhamento de volta for suficientemente forte e a perda de cavidade for suficientemente baixa, os modos de divisão para aparecem experimentalmente. Isso produzirá o efeito de divisão de frequência e ocorre a absorção de partículas. A mudança de frequência ocorrerá então.

A principal vantagem desta técnica de interferômetro de referência sobre o sistema existente, como aqueles que rastreiam a frequência de ressonância da cavidade através da observação da tensão de varredura, é que isso é capaz de suprimir o ruído do laser e, portanto, aumentar o sinal em toda a magnitude. Agora, além disso é fácil de construir e econômico, Este método é particularmente adequado para estudar ou explorar as propriedades de uma ampla gama de áreas motoras cativas e para a detecção de costelas de moléculas únicas como influenza, um vírus. Para começar a montar o interferômetro de referência, direcione uma fibra óptica monomodo de 600 a 800 nanômetros para a entrada de um acoplador direcional de três DB.

Uma das fibras de saída deste acoplador deve formar uma série de loops de 16 pés de comprimento para adicionar atraso óptico. A fibra de saída restante deve ser presa a um controlador de polarização, que será usado posteriormente para ajustar a transmissão óptica. Depois de conectar essas fibras às portas de entrada de um segundo acoplador direcional de três DB, os sinais de saída mistos de fotos servirão como entradas para um detector de fotos balanceado.

Esta rede de componentes ópticos pode ser alojada em uma estante de três estágios, que fica em uma bacia de acrílico fechada com caixa de isopor para ser preenchida com 50% de gelo misturado com 50% de água líquida, o gelo raspado é preferível aos cubos de gelo para fins de estabilidade. No entanto, ambos devem ser cuidadosamente colocados no gabinete para evitar danos às fibras ópticas. É então possível incorporar isso em uma configuração existente capaz de sondar uma microcavidade de modo de galeria sussurrante.

Primeiro, certifique-se de que a saída do blazer da sonda seja recebida no acoplador direcional inicial de três DB para escanear linearmente o laser alimentando um sinal de rampa de pico a pico de um volt de 100 herz. A saída do fotodetector de balança deve então se tornar senoidal. O próximo passo é ajustar adequadamente o controlador de polarização para otimizar a tensão do topo de pico da forma de onda senoidal.

Para configurar o laser para saída de onda contínua, defina o gerador de forma de onda para o modo DC e ajuste-o para que o sinal anterior flutue em torno de zero. Ao monitorar o sinal com um analisador de espectro elétrico, a faixa espectral livre pode finalmente ser determinada. Isso pode ser feito encontrando a separação de frequência entre o máximo na frequência zero e o primeiro nulo.

Fixe o suporte de fibra no estágio de tradução motorizado. Depois de adicionar conectores FC A PC a uma extremidade de duas fibras ópticas, remova o revestimento tampão das extremidades expostas com um decapador de fibra. Limpe-os com acetona seguida de isopropanol.

Em seguida, deixe as facetas finais. Certifique-se de descartar com segurança o excesso de fibra. O próximo passo é a difusão.

Junte essas fibras após a emenda. Prenda os limites direito e esquerdo do novo segmento de fibra a um suporte de fibra para que fique próximo a uma saída de gás hidrogênio e possa ser visto através de uma objetiva de microscópio óptico. Quando o gás hidrogênio é liberado, a pressão do canal se estabiliza e a vazão passa a ser de 110 mililitros por minuto.

Acenda o hidrogênio enquanto monitora a transmissão óptica visualizando o sinal do fotodetector em um osciloscópio linearmente. Puxe a fibra usando um software de uso de laboratório personalizado. Você deve notar que a largura da fibra diminui gradualmente e que a intensidade transmitida deve começar a oscilar devido à interferência multimodo.

Quando a intensidade transmitida deixar de variar, pare de puxar a fibra. Isso marca o ponto em que o cone é fino o suficiente para suportar um único modo de revestimento. Solte o suporte de fibra do estágio de tradução e prenda-o próximo aos PAs e ao estágio elétrico que suportará sua microcavidade.

Durante esta parte do procedimento, um traje de sala limpa deve ser usado para evitar contaminar as amostras com partículas estranhas. Isso inclui capas de sapatos, máscara facial, óculos de proteção, rede de cabelo e um par de luvas de látex. Depois de configurar sua estação de trabalho, busque as microesferas monodispersas de 50 nanômetros de raio de estrelas sagradas, que deveriam ter sido armazenadas a quatro graus Celsius quando não estivessem em uso.

Uma vez preparada uma solução de 10 picomolares de microesferas em solução salina tamponada com fosfato ECCO ou DPBS, crie uma solução de DPBS pura em um tubo de centrífuga de um mililitro usando uma micropipeta. Em seguida, injete 900 microlitros de DPBS em mais dois tubos. Lembre-se de que pontas de pipeta separadas devem ser usadas para diferentes misturas.

Para preparar as soluções diluídas de um pico molar e 100 femto molar de microesferas em DPBS, extraia 100 microlitros de sua solução original de 10 picomolares e dispense-as em um dos tubos contendo 900 microlitros de DPBS. Um breve vórtice, misture o conteúdo, remova 100 microlitros da solução picomolar e repita a etapa anterior para os dois restantes. Em seguida, abra as tampas da centrífuga.

Coloque as soluções dentro dele, garantindo que as posições sejam escalonadas para fins de equilíbrio. Feche as tampas E inicie um ciclo de centrifugação de 30 minutos Após a conclusão, abra as tampas e remova cuidadosamente as soluções. Prenda os tubos dentro de uma câmara dessecada.

Desaperte levemente as tampas e evacue a câmara para desgaseificar as misturas, submergir parcialmente o dessecador no banho de um sonicado e bombardear as soluções com ondas de ultrassom por 30 minutos. Em seguida, remova a câmara do banho. Remova, remova, remova, reabasteça com ar e colete as soluções.

Lembre-se de enroscar as tampas dos tubos da centrífuga. As próximas etapas se concentrarão na construção de um sistema de entrega de fluidos. Depois que um suporte for construído, corte um segmento do túbulo microfluídico que seja um pouco mais longo que um pé.

Insira uma ponta de seringa em uma extremidade e conecte-a ao encaixe de trava lur de um conjunto de pilhagem de barril. Em seguida, aparafuse duas pontas de seringa em ambas as extremidades de um selvagem. Insira uma dessas pontas de seringa na extremidade exposta do túbulo microfluídico e fixe-a no suporte do suporte.

O sistema microfluídico diretamente atrás da amostra deve minimizar o derramamento. Reoriente a objetiva vertical do microscópio para obter uma imagem nítida do cone da fibra. Repita isso para a objetiva do microscópio horizontal.

Você pode então montar sua amostra no posicionador nano e deslocá-la em direção ao centro do cone da fibra. Neste caso, utiliza-se a microesfera de sílica O. Em seguida, escaneie o comprimento de onda do laser para obter uma queda de ressonância apropriada no osciloscópio.

Depois de avaliar o fator de qualidade da microcavidade, afaste cuidadosamente o cone da fibra da estrutura. Se o cone da fibra estiver perto o suficiente da microcavidade, as forças de Vander Wall os atrairão para que entrem em contato uns com os outros. Isso provavelmente produzirá acoplamento excessivo, que você pode corrigir separando as estruturas Mais uma vez, carregue uma pipeta pastel com água e adicione gotas atrás da microcavidade para que o meio dielétrico circundante se torne esse líquido.

Agora você está pronto para fluir soluções para a amostra. Agora que o sistema de interferometria de referência está configurado, defina as configurações do gatilho do osciloscópio e execute um software caseiro para coletar traços. Você pode então adquirir curvas de ressonância para a solução tampão, que deve, no máximo, exibir divisão de frequência no próximo registro, curvas de resus para as soluções de nanopartículas da concentração mais baixa para a mais alta.

Aqui, você deve esperar ver mudanças de frequência média e dividida que correspondem a eventos de associação. Os dados de rastreamento podem ser processados com o auxílio de scripts MATLAB e, neste exemplo específico, o fator de qualidade pode ser recuperado comparando a estrutura de ressonância no subgráfico superior com o sinal do interferômetro. Na subparcela inferior, o fator de qualidade desta corrida em particular é de cerca de 200 milhões para imersão na solução tampão.

Além disso, espectrogramas antes da calibração, espectrogramas pós-calibração e formas de onda de piso de ruído podem ser gerados após a construção dos informantes de referência por meio deste procedimento. Até agora, você deve ter uma boa compreensão de como essa variedade de trabalho de assistência ao residente e como acoplá-la em seu próprio sistema. Além disso, você deve ter um bom entendimento de como realizar detecções de auto-referência por meio das cavidades do modo de erro sussurrante.