Name: Implementação de um interferômetro de Referência para Nanodetection (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-04-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 11 s
Description: Aprenda a implementar um interferômetro de referência para nanodetecção utilizando sensores de modo Whispering Gallery. Este método minimiza o ruído de jitter do laser e permite medições precisas de fator de qualidade ultra-alto em microcavidades ópticas.

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Os autores gostariam de agradecer a Xuan Du para a construção do diagrama conceitual da Figura 1. Este trabalho foi financiado por subvenções do Conselho de Pesquisa de Ciências Naturais e Engenharia (NSERC) do Canadá.

1. Referência Interferômetro Construção e Mensuração FSR <ol><li> Construção <ol><li> Criar uma caixa de acrílico open-top. Esta estrutura deve ser grande o suficiente para caber confortavelmente em um 16 em x 16 em x 16 em caixa de isopor. </li><li> Fabricar uma estante de 3 estágios para abrigar os componentes ópticos, que irá sentar-se na caixa de acrílico o open-top e será completamente fechado pela caixa de isopor para isolamento térmico. Dois furos elevados na caixa de Styrofoam tem de estar presente para permitir que as fibras para entrar e sair de todo o invólucro. </li><li> Na 3 ª etapa: Uma fibra do acoplador direccional 3 dB de saída deve ser fixado a um controlador de polarização, que por sua vez conduz a uma porta de entrada de um 3 dB do acoplador direccional separado. </li><li> Na fase 2 nd: formar um laço com cerca de 16 metros de fibra óptica provenientes de outra porta do primeiro acoplador direccional 3 dB de saída. Dirigir esta fibra para a porta de entrada dos restantes segunda 3 dB direccional acoplador na fase 3 rd. </li><li> Encher a caixa de acrílico com 50% de raspas de gelo misturado com 50% de água líquida, como para formar um banho de gelo e, consequentemente, manter a temperatura dos componentes ópticos perto de 0 ° C. </li></ol></li><li> Medição FSR <ol><li> Configure o laser sonda no comprimento de onda desejado. Empregar um gerador de função de modo a que a sua saída está ligada a um divisor de potência de 3 dB. Uma das saídas do divisor de 3 dB deve ser ligado ao osciloscópio para fins de controlo e a outra saída é para ser utilizado directamente para sintonizar a frequência do laser. </li><li> Alimentar a saída do laser, como a entrada para o acoplador direccional 1 de 3 dB. </li><li> As duas saídas da 2 ª 3 dB acoplador direcional são para transportar sinais photomixed ao fotodetector equilibrada (BPD). Finalmente, conecte o cabo do BPD saída para um canal de entrada do osciloscópio. </li><li> Linearmente analisar a frequência do laser por supplying o módulo de laser com um sinal de rampa gerado a partir do gerador de forma de onda (com uma tensão de pico-a-pico de 1 V e a frequência de varrimento de 100 Hz). O sinal de saída do DBP será sinusoidal no osciloscópio. </li><li> Sintonizar o controlador de polarização como para maximizar a tensão de pico-a-pico da forma de onda sinusoidal. </li><li> Para medir o FSR, configure a laser para saída de onda contínua, definindo o gerador de forma de onda para o modo DC. Ajustar a tensão do gerador de forma de onda para que o sinal transmitido a partir da DBP oscila em torno de 0 V (isto é. Do ponto de quadratura). Inspecione o sinal de saída através de um analisador de espectro elétrico. O sinal monitorado deve aparecer como uma função sinc-quadrado, em que a localização do primeiro zero, mais próxima do máximo global (com frequência zero) corresponde ao FSR. Para minimizar o ruído de medição, defina o analisador de espectro elétrico para o modo de cálculo da média. </li></ol></li></ol> 2. Fibra Puxando 13 </sup&gt; Preâmbulo: O objectivo deste procedimento é de aproximadamente corresponde a fase de fotões que viajam no estreitamento para aqueles do microcavidade de modo que o acoplamento eficiente pode ocorrer. Como a fibra é puxada, a parte central, que se situa entre os dois grampos vai apoiar a transição de um modo único dentro de uma fibra regular, para vários modos dentro de um guia de ondas formadas pelo revestimento de sílica inicial tornando-se o núcleo e o ar tornar-se o revestimento, e depois a um único modo. O núcleo de sílica da fibra vai praticamente desaparecem na secção central, onde as condições de propagação temporariamente multimodo satisfeitos, será contrariada pelo encolhimento contínuo do diâmetro da fibra. <ol><li> Corrigir o suporte da fibra para a platina motorizada translacional. </li><li> Connectorize duas seções de fibra óptica com conectores FC / APC em uma extremidade de cada seção. Retire o revestimento tampão das extremidades não conectadas com uma stripper fibra, limpe-os com acetona primeiro e then isopropanol, unir as facetas finais e fusão emenda-los juntos. </li><li> Para monitorizar a perda no cone, ligar uma sonda de laser no modo de potência constante de uma extremidade da fibra, enquanto a outra extremidade da fibra está ligada a um fotodetector (PD). A saída do TP tem de ser ligado a um osciloscópio. Ajuste as configurações do osciloscópio como para medir a tensão de saída PD, que é proporcional à potência de laser transmitido. </li><li> Gravar o valor inicial da tensão de saída PD e continuar a monitorizar até que o passo 2.9. </li><li> Prender a fibra para o suporte da fibra e da imagem da fibra com um microscópio óptico. </li><li> Libertar hidrogénio de tal modo que ele começa a fluir próximo do cone, à espera de ar a sair do tubo e para a pressão do canal de estabilizar. Uma vez que a taxa de fluxo para o gás de hidrogénio atinge 110 ml / min, inflamar-la perto da saída com um isqueiro para aquecer a fibra. </li><li> Usando um programa LabVIEW costume, linearmente puxar a fibra. Note-se que durante o pulling processo, o núcleo de fibra desaparece gradualmente enquanto vários modos de revestimento tornar-se dominante na orientação da luz através da seção de fibra cônico. A intensidade transmitida através da fibra óptica deve oscilar devido à interferência multimodo. </li><li> Continue a puxar a fibra para reduzir a largura do cone de fibra até que suporta apenas um único modo de revestimento. Uma vez que a intensidade transmitida deixa de variar, pare de puxar a fibra. </li><li> Solte o suporte de fibra a partir da fase de tradução e fixá-lo perto do palco piezoelétrico. </li></ol> 3. Preparação e entrega de soluções <ol><li> Prepare a 22:00, 13:00, e 100 fM soluções compostas de 50 nm de raio microesferas de poliestireno monodisperso em soro fisiológico tamponado com fosfato de Dulbecco (DPBS). Além disso, criar uma solução DPBS puro. </li><li> Coloque as soluções em uma centrífuga, escalonar as suas posições dentro dela para fins de equilíbrio, e dar início a um ciclo de fiação 30 min. </li><li> Após completion, colocar firmemente as soluções em um exsicador, evacuar-lo, e bombardeiam as soluções com ondas de ultra-sons durante 30 min. </li><li> Retire as soluções e colocá-las de lado perto da configuração da experiência. </li><li> Construa um suporte para um sistema de entrega de fluido de pequeno porte. <ol><li> Após a limpeza duas virolas, inserir dicas de seringas em ambas as extremidades de um segmento de microtúbulos e enroscar os fios para as pontas de seringas. Individualmente conectar uma das virolas para uma terceira ponta da seringa e o outro para o conector Luer Lock de um conjunto de cilindro-êmbolo. </li><li> Prenda a ponta da seringa exposta ao estande e sustentá-lo por trás da amostra. Os líquidos deve ser capaz de fluir para a amostra sem derramamento significativo. </li></ol></li><li> Em termos do Artigo 5 º do Protocolo, coloque o barril com uma solução adequada e injetá-lo manualmente através do sistema de microfluídica durante a experiência. </li></ol> 4. Configuração e interligações do sistema <ol><li> Conecte os lase sonda<html> r para um acoplador direccional de 10 dB. A porta acoplado é ligado à porta de entrada do interferómetro de referência, enquanto o porta transmitida está ligado a um controlador de polarização seguido pela fibra cónica. </li><li> Reorientar os objetivos do microscópio para adquirir duas imagens nítidas de cone de fibra. </li><li> Ligue a saída da fibra afunilada para um PD. A saída deste DP deve ser ligado a um canal de entrada diferente do osciloscópio. </li><li> Montagem da amostra sobre o nanopositioner e fazer ajustes grosseiros para deslocá-lo de modo que é próximo do centro do cone de fibra. </li><li> Injectar DPBS para a amostra. Faça ajustes grosseiros de tal forma que o cone de fibra vem na vista das duas câmeras CCD. Ajustar o nanopositioner para estabelecer o acoplamento do cone da fibra para o microcavidade. </li><li> Digitalizar o comprimento de onda do laser como obter um mergulho ressonância apropriada no osciloscópio. </li></ol> 5. Detecção de Nanopartículas ONTEÚDO &quot;&gt; Para obter os dados: Configurar as definições de disparo do osciloscópio e, usando software caseiro, recolher vestígios osciloscópio para posterior processamento. <ol><li> Registam-se os dados para a solução tampão como referência. </li><li> Registam-se os dados para as soluções de nanopartículas de menor a concentração mais elevada. </li><li> Observe as mudanças de freqüência que ocorrem devido a nanopartículas de ligação na microcavidade. </li></ol> 6. Pós-Processamento de Dados Os dados coletados podem ser processados ​​por um programa MATLAB auto-escrito. O programa deve: <ol><li> Leia os traços de referência do interferômetro e realizar um ajuste de mínimos quadrados para as curvas senoidais. As fases da sinusoidal equipada são utilizados para estimar o jitter de laser em tempo real. </li><li> Leia os traços de transmissão da cavidade e realizar um ajuste de mínimos quadrados para a função dupla de Lorentz. Freqüências ópticas correspondentes aos mergulhos de ressonância (ν 1,ν 2) e as suas larguras totais a meia altura (FWHM do, representado por δν 1, δν 2) são determinadas por comparação do sinal de transmissão para o sinal interferômetro. </li><li> Obter o fator de cada mergulho indivíduo qualidade de Q i = ν i / δν i, onde i pode ser de 1 (ressonância esquerda) ou 2 (ressonância direita). </li><li> Calcular, como é convencional, as freqüências ópticas dos mergulhos de ressonância através da digitalização tensão laser, onde os rendimentos de jitter a laser maior ruído de medição. </li><li> Recolha a frequência de ressonância média média ν = (1 + ν ν 2) / 2 e a frequência de divisão Δν = ν 2 - ν uma para cada medição, pondo-os como uma função do tempo. Quando uma nanopartícula se liga na superfície da microcavidade, mudanças repentinas de ambos freqüência de ressonância média e sho freqüência splitULD ser observados. </li></ol>

<ol><li>Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+microcavities%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Optical microcavities.</a> Nature. 424 (6950), 839-846 (2003).</li>
<li>Lu, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+sensitivity+nanoparticle+detection+using+optical+microcavities%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">High sensitivity nanoparticle detection using optical microcavities.</a> PNAS. 108 (15), 5976-5979 (2011).</li>
<li>Vollmer, F., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whispering-gallery-mode+biosensing%3A+label-free+detection+down+to+single+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">Whispering-gallery-mode biosensing: label-free detection down to single molecules.</a> Nat. Methods. 5 (7), 591-596 (2008).</li>
<li>Vollmer, F., Braun, D., Libchaber, A., Khoshsima, M., Teraoka, I., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protein+detection+by+optical+shift+of+a+resonant+microcavity%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Protein detection by optical shift of a resonant microcavity.</a> Appl. Phys. Lett. 80 (21), 4057-4059 (2002).</li>
<li>Sun, Y., Fan, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+ring+resonators+for+biochemical+and+chemical+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Bioanal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Optical ring resonators for biochemical and chemical sensing.</a> Anal. Bioanal. Chem. 399 (1), 205-211 (2011).</li>
<li>Shopova, S. I., Rajmangal, R., Nishida, Y., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasensitive+nanoparticle+detection+using+a+portable+whispering+gallery+mode+biosensor+driven+by+a+periodically+poled+lithium-niobate+frequency+doubled+distributed+feedback+laser%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">Ultrasensitive nanoparticle detection using a portable whispering gallery mode biosensor driven by a periodically poled lithium-niobate frequency doubled distributed feedback laser.</a> Rev. Sci. Instrum. 81 (10), 103-110 (2010).</li>
<li>Santiago-Cordoba, M. A., Boriskina, S. V., Vollmer, F., Demirel, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle-based+protein+detection+by+optical+shift+of+a+resonant+microcavity%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle-based protein detection by optical shift of a resonant microcavity.</a> Appl. Phys. Lett. 99 (7), 073701(2011).</li>
<li>Swaim, J. D., Knittel, J., Bowen, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+limits+in+whispering+gallery+biosensors+with+plasmonic+enhancement%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Detection limits in whispering gallery biosensors with plasmonic enhancement.</a> Appl. Phys. Lett. 99 (24), 243109(2011).</li>
<li>Gorodetsky, M. L., Pryamikov, A. D., Ilchenko, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rayleigh+scattering+in+high-Q+microspheres%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Opt.+Soc.+Am.+B%22%5BJournal%5D)">Rayleigh scattering in high-Q microspheres.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 17 (6), 1051-1057 (2000).</li>
<li>Lu, T., Su, J., Fraser, S., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Split+frequency+sensing+methods+and+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Patent+granted+on%22%5BJournal%5D)">Split frequency sensing methods and systems.</a> Patent granted on. , (2013).</li>
<li>Zhu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-chip+single+nanoparticle+detection+and+sizing+by+mode+splitting+in+an+ultrahigh-Q+microresonator%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photonics%22%5BJournal%5D)">On-chip single nanoparticle detection and sizing by mode splitting in an ultrahigh-Q microresonator.</a> Nat. Photonics. 4 (1), 46-49 (2010).</li>
<li>Shopova, S. I., Rajmangal, R., Nishida, Y., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasensitive+nanoparticle+using+a+portable+whispering+gallery+mode+biosensor+driven+by+a+periodically+poled+lithium-niobate+frequency+doubled+distributed+feedback+laser%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">Ultrasensitive nanoparticle using a portable whispering gallery mode biosensor driven by a periodically poled lithium-niobate frequency doubled distributed feedback laser.</a> Rev. Sci. Instrum. 81 (10), (2010).</li>
<li>Cai, M., Painter, O., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+critical+coupling+in+a+fiber+taper+to+a+silica-microsphere+whispering-gallery+mode+system%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Observation of critical coupling in a fiber taper to a silica-microsphere whispering-gallery mode system.</a> Phys. Rev. Lett. 85 (1), 74-77 (2000).</li>
<li>Li, J., Lee, H., Yang, K. Y., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sideband+spectroscopy+and+dispersion+measurement+in+microcavities%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Sideband spectroscopy and dispersion measurement in microcavities.</a> Opt. Express. 20 (24), 26337-26344 (2012).</li>
<li>Chow, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Critical+coupling+control+of+a+microresonator+by+laser+amplitude+modulation%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Critical coupling control of a microresonator by laser amplitude modulation.</a> Opt Express. 20 (11), 12622-12630 (2012).</li>
<li>Swaim, J. D., Knittel, J., Bowen, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+nanoparticles+with+a+frequency+locked+whispering+gallery+mode+microresonator%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Detection of nanoparticles with a frequency locked whispering gallery mode microresonator.</a> Appl. Phys. Lett. 102 (18), (2013).</li>
<li>Knittel, J., Chow, J. H., Gray, M. B., Taylor, M. A., Bowen, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasensitive+real-time+measurement+of+dissipation+and+dispersion+in+a+whispering-gallery+mode+microresonator%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Ultrasensitive real-time measurement of dissipation and dispersion in a whispering-gallery mode microresonator.</a> Opt. Lett. 38 (11), 1915-1917 (2013).</li>
<li>Shopova, S. I., Rajmangal, R., Holler, S., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+enhancement+of+a+whispering-gallery-mode+biosensor+for+single+nanoparticle+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Plasmonic enhancement of a whispering-gallery-mode biosensor for single nanoparticle detection.</a> Appl. Phys. Lett. 98 (24), (2011).</li>
<li>Santiago-Cordoba, M. A., Boriskina, S. V., Vollmer, F., Demirel, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle-based+protein+detection+by+optical+shift+of+a+resonant+microcavity%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle-based protein detection by optical shift of a resonant microcavity.</a> Appl. Phys. Lett. 99 (7), (2011).</li>
</ol>

Os autores não têm nada a revelar.

Esta configuração atual é capaz de sondar uma variedade de microcavidades WGM, como microdiscos, microesferas e microtoroids, sem necessidade de qualquer controle de feedback para a fonte de laser da sonda. Uma proporção considerável de sinal-para-ruído (SNR) para a detecção pode ser obtida, devido às melhorias deslocamento passo fornecidas por comprimento de percurso e de efeitos induzidos de retroespalhamento por partículas. Dada a simplicidade eo baixo custo do próprio interferômetro de referência, este método é uma ...

Interesse de pesquisa tem aumentado significativamente no uso de modo sussurrando-gallery (WGM) microcavidades com o propósito de nanodetection e Biossensoriais 1-8. Trata-se de fator de qualidade ultra-alta (Q) cavidades ópticas que são proficientes na identificação de partículas biológicas minúsculas, até o nível de proteína único 2. Ou seja, monitorar mudanças na ressonância e frequência dividida para transmissão com extraordinária sensibilidade 9-11 pode ser ativado por confinamento da cavidade de energia da luz dentro de um pequeno volume de modo. As variações nas propriedades ópticas de um ressonador são a causa desses deslocamentos, que por sua vez origina a partir da ligação de moléculas discretas ou nanopartículas. Um exemplo menos sofisticada de uma estrutura WGM tridimensional para tais aplicações é uma microesfera de sílica, que pode ser fabricada com uma superfície lisa por perto atomicamente simplesmente ablação de uma fibra óptica desenhados usando um laser de CO 2. Como é sabido,High Q-factores da ordem de 10 9 pode ser atingido 1. A frequência ressonante de uma microcavidade é convencionalmente monitorizado pela digitalização da frequência óptica de uma fonte de laser sintonizável, enquanto, simultaneamente, foto-detecção da transmissão óptica que é capturado num osciloscópio. Uma desvantagem inerente desta técnica é a incerteza associada com a localização das gotas na transmissão que surge da flutuação de comprimento de onda do laser ou jitter laser. Para superar esta complicação, um interferómetro pode ser usado juntamente com uma microcavidade para produzir um sinal de referência para cancelar o jitter de laser e aumentar a sensibilidade observada 2. Entrada de luz é dividida em dois caminhos ópticos: o feixe de referência que passa através do interferómetro (com uma gama espectral livre ou FSR grande o suficiente para evitar que o laser de jittering espaçamento uma frequência FSR passado durante a medição) e o feixe de detecção que interacts com o microresonator WGM. Este recurso agiliza experimentos em comparação com configurações mais avançadas, tais como a de WGM detecção implica a combinação de um laser de realimentação distribuída (DFB) e niobato de lítio periodicamente poled (PPLN) doubler 12. Nesta publicação, uma técnica interferômetro para monitoramento baseado fator ultra-alta qualidade microcavidade da matéria em nanoescala é descrito 3. Os procedimentos de configuração e aquisição de dados que são necessários para alcançar este objetivo estão descritas, ilustrando como fator de qualidade da cavidade pode ser determinado através de interferometria de referência.

<table><tbody><tr><td>Poliestireno&nbsp; Microesferas</td><td>PolyScience</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco' s Fosfato tamponado com solução salina (DPBS)</td> <td>Life Technologies</td><td>14190</td><td></td></tr><tr><td>Sistema Nanoposicionador Piezoelétrico</td><td>Physik Instrumente</td><td>P-611.3S</td><td></td></tr><tr><td>Fotodetector Balanceado</td><td>Thorlabs</td><td>PDB120A</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Fotodetector Newport</td><td>1801-FC</td><td></td></tr><tr><td>3 dB Acoplador Direcional de Fibra Óptica</td><td>Thorlabs</td><td>FC632-50B</td><td></td></tr><tr><td>10 Acoplador Direcional de Fibra Óptica dB</td><td>Thorlabs</td><td>FC632-90B</td><td></td></tr><tr><td>Controlador de Polarização Drop-In</td><td>General Photonics</td><td>PLC-003-S-25</td><td></td></tr><tr><td>Gerador de Função</td><td>Hewlett-Packard</td><td>33120A</td><td></td></tr><tr><td>Fusion Splicer</td><td>Ericsson</td><td>FSU-925</td><td></td></tr><tr><td>Osciloscópio de Alta Velocidade&nbsp;</td><td>Agilent</td><td>DS09404A</td><td></td></tr><tr><td>Estágio de Tradução Motorizado com Controlador</td><td>Thorlabs</td><td>MTS25-Z8E</td><td></td></tr><tr><td>Fibra Óptica de Modo Único, 600-800 nm, &Oslash; 125 &mu; Revestimento de m</td> Analisador de Espectro Elétrico em Tempo Real <td>Thorlabs</td><td>SM600</td><td></td></tr><tr><td></td> Analisador de Espectro Óptico <td>Tektronix</td><td>RSA3408B</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Agilent</td><td>70951A</td><td></td></tr><tr><td>632,5 - 637 nm Laser Sintonizável</td><td>Novo Foco</td><td>TLB-6304</td><td></td></tr><tr><td>Bomba de Filtração</td><td>KNF</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultrassom Crista de Limpeza Ultrassônica</td><td></td><td>Centrífuga Powersonic 1100D</td><td></td></tr><tr><td>Mini Vortexer</td><td>VWR</td><td>VM-3000</td><td></td></tr><tr><td>Beckman</td><td>Coulter</td><td>Microfuge 22R</td><td></td></tr></tbody></table>

implementação de um interferômetro de referência para nanodetection

Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

Um interferômetro de fibra térmica e mecanicamente estabilizado adequado para examinar microcavidades fator de ultra-alta qualidade é formado. Depois de avaliar a sua faixa espectral livre (FSR), o módulo é colocado em paralelo com um sistema de cone-microcavidade fibra e, em seguida, calibrados por meio de isolar e eliminar mudanças aleatórias na frequência do laser (ou seja, a laser ruído jitter). Para realizar a junção afunilada-microcavidade e para maximizar a potência óptica que é transferida para o ressonador, um único modo de guia de ondas de fibra óptica é puxado. Soluções contendo nanobeads poliestireno são então preparados e transportados para o microcavidade, a fim de demonstrar a capacidade do sistema para detectar ligação à superfície da microcavidade. Os dados são pós-processados ​​via curva adaptável encaixe, o que permite medições de alta resolução do fator de qualidade, bem como a plotagem dos parâmetros dependentes do tempo, tais como comprimento de onda ressonante e freqüência divisão turnos. Com cuidadoinspecionando passos na resposta no domínio do tempo e mudança na resposta no domínio da freqüência, este instrumento pode quantificar eventos de ligação discretos.

Depois, seguindo o protocolo, os traços podem ser compilados e montado. Figura 3a mostra a estrutura típica de ressonância das microesferas, tal como apresentado no vídeo, para que a divisão de frequência é observada em um meio de DPBS. Um ajuste de mínimos quadrados para a função dupla de Lorentz indica que o factor das depressões de ressonância esquerdo e direito são de qualidade respectivamente 2,1 x 10 8 a 3,8 x 10 8 num ambiente aquoso. As frequências ópticas do FWHM são obtid...

Uma técnica interferômetro de referência, que é projetado para remover indesejável ruído jitter laser para nanodetection, é utilizado para sondar um fator microcavidade ultra-alta qualidade. Instruções de montagem, instalação e aquisição de dados são fornecidos, juntamente com o processo de medição para especificar o fator de qualidade da cavidade.

Implementação de um interferômetro de Referência para Nanodetection

A thermally and mechanically stabilized fiber interferometer suited for examining ultra-high quality factor microcavities is fashioned. After assessing ...

O objetivo geral deste procedimento é criar um interferômetro de referência que utilize a detecção por modo de galeria sussurrante para identificar partículas com diâmetros da ordem de dezenas de nanômetros, alcançando um fator de qualidade ultraelevado. No modo de galeria sussurrante, um microcavidade e um fóton de ressonância circulam em seu interior centenas de milhares de vezes. Isso fará com que as propriedades ópticas mudem de maneira notável quando uma partícula pousar sobre a microcavidade.Se o espalhamento reverso for suficientemente forte e a perda na cavidade for suficientemente baixa, modos para divididos aparecem experimentalmente. Isso produzirá o efeito de divisão de frequência e ocorrerá absorção de partículas. Em seguida, ocorrerá deslocamento de frequência.A principal vantagem dessa técnica de interferômetro de referência em relação aos sistemas existentes, como aqueles que monitoram a frequência de ressonância da cavidade por meio da análise da tensão de varredura, é que ela é capaz de suprimir o ruído do laser e, consequentemente, amplificar o sinal em toda uma ordem de grandeza. Agora, além de ser fácil de construir e economicamente viável, este método é partic

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Um processo de fabricação microchip, que incorpora uma pinça plasmonic é apresentado aqui. O microchip permite a imagiologia de uma partícula preso para medir as forças máximas de armadilhagem.

Plasmonic captura e liberação de nanopartículas em um ambiente de Monitoramento

Plasmônico nanorods ouro pode ser preso em líquidos e girado em frequências kHz usando Pinça óptica circularmente polarizada. Introdução de ferramentas de análise dinâmica Brownian e scatteringspectroscopy luz leva a um poderoso sistema para pesquisa e aplicação em inúmeros campos da ciência.

Construção e operação de um sistema de Motor controlado por luz ouro Nanorod Rotary

O protocolo apresenta um fluxo de trabalho completo para experimentos de nanoindentação de materiais moles, incluindo hidrogéis e células. Primeiro, as etapas experimentais para adquirir dados de espectroscopia de força são detalhadas; em seguida, a análise de tais dados é detalhada através de um software Python de código aberto recém-desenvolvido, que é gratuito para download no GitHub.

Fluxo de trabalho experimental e de análise de dados para nanoindentação de matéria mole

Este protocolo descreve a aplicação da microscopia de força atômica e da espectroscopia no infravermelho em nanoescala para avaliar o desempenho da espectroscopia no infravermelho fototérmico em nanoescala na caracterização de amostras tridimensionais multipoliméricas.

Avanços em Espectroscopia de Infravermelho em Nanoescala para Explorar Sistemas Poliméricos Multifásicos

As pinças plasmônicas usam ressonância plasmônica de superfície localizada em nanoestruturas de ouro para capturar nanopartículas únicas, incluindo proteínas, dentro de um campo óptico em escala nanométrica. Mudanças no sinal espalhado revelam a presença de proteínas e dinâmica conformacional, permitindo o monitoramento sem modificações de fluoróforos ou amarração de superfície.

Monitoramento da dinâmica conformacional de proteínas únicas não modificadas usando pinças plasmônicas

Aprenda a implementar um interferômetro de referência para nanodetecção utilizando sensores de modo Whispering Gallery. Este método minimiza o ruído de jitter do laser e permite medições precisas de fator de qualidade ultra-alto em microcavidades ópticas.

Implementação de um interferômetro de Referência para Nanodetection

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