يتم تقديم بروتوكول لإطلاق ومحاصرة الجسيمات الدقيقة العازلة المختارة في الهواء بثبات.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
فخ تحميل البصري للعازل المجهرية الدقيقة في الهواء
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
نوضح طريقة لاحتجاز جسيم دقيق عازل محدد في الهواء باستخدام ضغط الإشعاع من مصيدة بصرية متدرجة أحادية الشعاع. يتم فصل الجسيمات الدقيقة العازلة المتناثرة عشوائيا الملتصقة بركيزة زجاجية مؤقتا باستخدام الاهتزازات فوق الصوتية الناتجة عن محول الطاقة الكهرضغطية (PZT). بعد ذلك ، يرفعه الشعاع البصري الذي يركز على جسيم محدد إلى المصيدة البصرية بينما تعود الجسيمات الدقيقة المثارة بالاهتزاز إلى الركيزة. قد يكون الجسيم محاصرا في التركيز الاسمي لحزمة الاصطياد أو في موضع فوق التركيز (يشار إليه هنا باسم موضع الرفع) حيث توفر الجاذبية قوة الاستعادة. بعد القياس ، يمكن وضع الجسيم المحاصر في الموضع المطلوب على الركيزة بطريقة خاضعة للرقابة.
في هذا البروتوكول ، يتم تحديد إجراء تجريبي لتحميل المصيدة البصرية الانتقائية في الهواء. أولا ، يتم تقديم الإعداد التجريبي لفترة وجيزة. ثانيا ، يتم توضيح تصميم وتصنيع حامل PZT وحاوية العينة بالتفصيل. ثم يتم عرض تحميل المصيدة البصرية لجسيم دقيق محدد بإرشادات خطوة بخطوة بما في ذلك تحضير العينة ، والإطلاق في المصيدة ، واستخدام القوة الكهروستاتيكية لإثارة حركة الجسيمات في المصيدة وقياس الشحنة. أخيرا ، نقدم مسارات الجسيمات المسجلة للحركات البراونية والباليستية لجسيم دقيق محاصر في الهواء. يمكن استخدام هذه المسارات لقياس الصلابة أو للتحقق من المحاذاة البصرية من خلال تحليل المجال الزمني ومجال التردد. يمكن تحميل المصيدة الانتقائية الملقط البصري من تتبع الجسيم وتغيره على الأحمال المتكررة للمسكنة بطريقة عكسية ، مما يتيح إجراء دراسات تفاعل الجسيمات مع السطح.
المقدمة
ذكرت Ashkin تسارع ومحاصرة المجهرية الدقيقة التي الضغط الاشعاعي في عام 1970. 1 انجازاته رواية الترويج لتطوير تقنيات محاصرة البصرية كأداة رئيسية للدراسات الأساسية للفيزياء والفيزياء الحيوية. 2، 3، 4، 5 وحتى الآن، ركزت تطبيق محاصرة البصرية بشكل رئيسي على البيئات السائلة، واستخدمت لدراسة مجموعة واسعة جدا من النظم، من سلوك الغرويات إلى الخواص الميكانيكية للجزيئات الحيوية واحدة. 6، 7، 8 تطبي....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
تنبيه: يرجى التشاور مع جميع برامج السلامة ذات الصلة قبل التجربة. يتم تنفيذ جميع الإجراءات التجريبية المبينة في هذا البروتوكول وفقا لبرنامج السلامة LASER نيست، فضلا عن غيرها من الأنظمة المعمول بها. يرجى التأكد من اختيار وارتداء معدات الوقاية الشخصية المناسبة (PPE) مثل نظارات حماية ليزر مصممة لطول الموجة والقوة محددة. التعامل مع نانو الجافة / المجهرية الدقيقة قد تتطلب حماية الجهاز التنفسي إضافية.
1. تصميم وتصنيع وحامل PZT وضميمة عينة
- تصميم حامل PZT والضميمة عينة
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
تم تصميم قاذفة PZT باستخدام حزمة برامج CAD. هنا، ونحن نستخدم بنية شطيرة بسيط لتحميلها مسبقا (فرضت على PZT مع اثنين من لوحات)، كما هو مبين في الشكل 2. حامل PZT والعلبة عينة يمكن أن تكون ملفقة من مجموعة متنوعة من المواد والأساليب. للمشاركة في مظاهرة سريعة، نختار الطباعة 3D مع بالحرارة كما هو موضح في الشكل 2D. على أساس المكونات ملفقة، ويظهر البصرية فخ تحميل في الشكل (3). لتحميل انتقائية، يتم حظر الليز.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
تم تصميم قاذفة كهرضغطية لتحسين الأداء الديناميكي للPZT المحدد. الاختيار السليم للمواد PZT وإدارة الذبذبات فوق الصوتية هي الخطوات الرئيسية لانتاج تجربة ناجحة. PZTs لها خصائص مختلفة اعتمادا على نوع من محول (بالجملة أو مكدسة) والمواد المكونة (أو القوة الناعمة). كما يتم اختيار PZT نوع الأكبر مصنوعة من مادة كهرضغطية الصعبة للأسباب التالية. أولا، المواد كهرضغطية الصلبة لديها خسائر عازلة أقل وأعلى جودة عامل ميكانيكي من مواد لينة. ثانيا، يمثل نوع PZT بالجملة على الحمل الكهربائي أقل وأسهل .......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
يعلن المؤلفون عدم وجود مصلحة مالية متنافسة.
شكر وتقدير
جميع الأعمال المنجزة بدعم من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا. يتم تحديد بعض المعدات أو الأدوات أو المواد التجارية لتعزيز فهم هذا البروتوكول. ولا يعني هذا التحديد توصية أو تأييد من المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، ولا يعني أن المواد أو المعدات المحددة هي بالضرورة أفضل المواد المتاحة لهذا الغرض.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| سكوتش بلو الرسام الشريط الأصلي | 3M | 3M2090 | |
| سكوتش 810 الشريط السحري | 3M | 3M810 | |
| وظيفة / مولد الموجي التعسفي | Agilent | HP33250A | |
| امدادات الطاقة / مورد الجهد الرقمي | Agilent | E3634A | |
| محول كهرضغطية من النوع الدائري | Piezo Company | item91 | |
| المغير الكهروضوئي | Con-Optics | 350 & ناقص ؛ 80-LA | |
| مكبر للصوت للمغير الكهروضوئي | Con-Optics | 302RM | |
| Mitutoyo NIR ما لا نهاية الموضوع المصحح | بصريات إدموند | 46-404 | المصنعة من قبل Mitutoyo وتوزيعها بواسطة Edmund البصريات |
| LOCTITE SUPER GLUE LONGNECK BOTTLE | LOCTITE | 230992 | |
| طابعة ثلاثية الأبعاد | MakerBot | Replicator 2 | |
| Polylactic خيوط الحمض (PLA) | MakerBot | True Red PLA نظام | |
| الأدوات الوطنية | 780114-01 | ||
| كاشف ضوئي رباعي الخلية | نيوبورت | 2031 | |
| المرحلة الانتقالية | نيوبورت | 562-XYZ | |
| مجهر بصري مقلوب | نيكون للأدوات | EclipsTE2000 | |
| مرشح مضان (أخضر) | كاميرا نيكون إنسترومنتس | G-2B | |
| Flea3 / CCD | نقطة رمادية | FL3-U3-13S2M-CS | محاصرة ليزر |
| ضخ النيوديميوم إيتريوم فانادات (Nd: YVO4< / sub>) | فيزياء الأطياف | J20I-8S-12K / BL-106C | |
| أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) أغطية مطلية SPI | الإمدادات | 06463B-AB | جسيمات البوليسترين الدقيقة |
| تجفيف سريع الطلاء الفضي | Tedpella | 16040-30 | |
| معايير حجم Dri-Cal | Thermo Scientific | DC-20 | |
| الألياف الضوئية | Thorlabs | P1 & ناقص ؛ 1064PM-FC-5 | لوحة سفلية |
| من الألومنيوم ؛ | مضخم الطاقة Thorlabs | CP4S | |
| الجهد العالي | TREK | PZD700A M / S |
المراجع
- Ashkin, A. Acceleration and Trapping of Particles by Radiation Pressure. Phys. Rev. Lett. 24 (4), 156-159 (1970).
- Gieseler, J., Novotny, L., Quidant, R. Thermal nonlinearities in a nanomechanical oscillator. Nat. Phys. 9 (12), 806-810 (2013).
- Gieseler, J., Deutsch, B., Quidant, R., Novotny, L.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
