Оптическая ловушка Загрузка Диэлектрические микрочастицами In Air

Haesung Park; Thomas W. LeBrun

doi:10.3791/54862

Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Оптическая ловушка Загрузка Диэлектрические микрочастицами In Air

8.7K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/54862

⸱

5 февраля 2017 г.

Haesung Park¹ , Thomas W. LeBrun¹

¹Physical Measurement Laboratory, National Institute of Standards and Technology

В этой статье

Краткое содержание

Представлен протокол запуска и стабильного захвата выбранных диэлектрических микрочастиц в воздухе.

Аннотация

Мы демонстрируем метод захвата выбранной диэлектрической микрочастицы в воздухе с использованием давления излучения от однолучевой градиентной оптической ловушки. Случайно рассеянные диэлектрические микрочастицы, прилипшие к стеклянной подложке, мгновенно отделяются с помощью ультразвуковых колебаний, генерируемых пьезоэлектрическим преобразователем (PZT). Затем оптический луч, сфокусированный на выбранной частице, поднимает ее вверх к оптической ловушке, в то время как возбуждаемые вибрацией микрочастицы падают обратно на подложку. Частица может быть захвачена в номинальном фокусе улавливающего луча или в положении над фокусом (здесь называемом положением левитации), где сила тяжести обеспечивает восстанавливающую силу. После измерения захваченная частица может быть размещена в желаемом положении на подложке контролируемым образом.

В этом протоколе описана экспериментальная процедура селективной загрузки оптической ловушки в воздух. Во-первых, кратко представлена экспериментальная установка. Во-вторых, подробно проиллюстрирована конструкция и изготовление держателя PZT и образца корпуса. Затем демонстрируется загрузка выбранной микрочастицы в оптическую ловушку с помощью пошаговых инструкций, включая подготовку образца, запуск в ловушку и использование электростатической силы для возбуждения движения частиц в ловушке и измерения заряда. Наконец, мы представляем записанные траектории частиц броуновского и баллистического движения захваченной микрочастицы в воздухе. Эти траектории можно использовать для измерения жесткости или для проверки оптической юстировки с помощью анализа во временной и частотной областях. Селективная загрузка ловушки позволяет оптическому пинцету отслеживать частицу и ее изменения при повторных нагрузках ловушки обратимым образом, тем самым позволяя изучать взаимодействие частицы с поверхностью.

Введение

Эшкина сообщает ускорение и улавливанию микрочастиц давления излучения в 1970 году ¹ Его новым достижением способствовали развитию оптических методов отлова в качестве основного инструмента для фундаментальных исследований физики и биофизики. ^{^2,} ^{^3,} ^{^4,} ⁵ На сегодняшний день применение оптического захвата была сосредоточена главным образом на жидких средах, и был использован для изучения очень широкий спектр систем, от поведения коллоидов от механических свойств единичных биомолекул. ^{^6,}