Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

Optik Rezonatör ve Lazer Uygulamalarında Polimer Mikrokürelerin Üretimi

Published: June 2, 2017 doi: 10.3791/55934

Summary

Polimerlerden mikro kürelerin sentezi için protokoller, mikro kürelerin manipülasyonu ve mikro fotolüminesans ölçümleri sunulmaktadır.

Abstract

Bu yazıda, π-konjuge veya konjuge polimerlerden oluşan flüoresan mikrosferlerin hazırlanması için üç yöntem açıklanmaktadır: buhar difüzyon, arayüz çökeltme ve mini emülsiyon. Tüm yöntemlerde, iyi tanımlanmış mikrometre boyutlu küreler, çözeltideki kendi kendine montaj sürecinden elde edilir. Buhar difüzyon yöntemi, en yüksek sferikliğe ve yüzey düzgünlüğüne sahip kürlere neden olabilir, ancak bu küreleri oluşturabilen polimer türleri sınırlıdır. Öte yandan, mini emülsiyon yönteminde, mikroküreler çeşitli düzeneklerden, hatta eş düzlemli, π-konjuge omurgalı çok kristalli polimerlerden yapılabilir. Tekli izole mikro küreciklerdeki fotolüminesan (PL) özellikleri sıradışıdır: PL, kürlerin içinde sınırlanır, polimer / hava arayüzünde toplam iç yansıma yoluyla kürelerin çevresine yayılır ve keskin ve periyodik rezonant göstermek için kendi kendine müdahale eder PL hatları. Bu rezonansG modlarına "fısıldayan galeri modları" denir (WGM'ler). Bu çalışma, mikro-fotolüminesans (μ-PL) tekniğini kullanarak tek izole edilmiş kürelerden WGM PL'nin nasıl ölçüleceğini göstermektedir. Bu teknikte, odaklanmış bir lazer ışını tek bir mikrokürede ışıma yapar ve lüminesans bir spektrometre ile tespit edilir. Daha sonra bir mikromanipülasyon tekniği, mikroküreleri birer birer bağlamak ve bir kürenin çevresindeki uyarılma üzerine bağlanmış mikrosferlerden kalsiyum PL yayılımı ve renk dönüşümünü göstermek ve diğer mikrosferden PL bulgulamak için kullanılır. Bu teknikler, μ-PL ve mikromanipülasyon, polimer materyalleri kullanarak mikro-optik uygulama deneyleri için yararlıdır.

Introduction

Polimer nano / mikro boyutlu parçacıklar, katalizör desteği, kolon kromatografı dolum maddeleri, ilaç verme maddeleri, hücre izlemesi için flüoresan sondalar, optik ortamlar ve benzeri 1 , 2 , 3 , 4 , 5 gibi çeşitli uygulamalar için yaygın olarak kullanılmaktadır. , 6 , 7 , 8 , 9 . Özellikle, π-konjüge polimerleri, polimer küreler 10 , 11 , 12 , 13 , 14'ü kullanan optik, elektronik ve optoelektronik uygulamalara yönelik özellikle lüminesen ve şarj iletken özelliklere sahiptir, özellikle yumuşak organ kullanımı lazer uygulamalarıAnik materyal 15 , 16 , 17 . Örneğin, kürelerin birkaç yüz nanometre çaplı üç boyutlu entegrasyonu, belirli bir dalga boyunda 18 , 19 fotonik bant boşlukları gösteren kolloidal kristalleri oluşturur. Işıklar, alanlar arası periyodik yapıda sınırlandığında, durma bandının ortasında lasing eylemi görülür. Öte yandan, kürelerin boyutu birkaç mikrometre skala kadar arttığında, ışık, polimer / hava arayüzü 20'de toplam iç yansıma yoluyla tek bir mikrokürede sınırlanır. Maksimum çevredeki ışık dalgasının yayılması parazite neden olur ve keskin ve periyodik emisyon çizgileri olan bir rezonant modun ortaya çıkmasına neden olur. Bu optik modlara "fısıldayan galeri modları" denir (WGM'ler). "Fısıltılı galeri" terimi,Londra'daki St. Paul Katedrali'nde ses dalgaları duvarın çevresinde dolaşıyor ve galerinin diğer tarafında bir kişi tarafından fısıltıların duyulmasını sağlıyor. Işık dalgaboyu, ses dalgalarına göre çok daha küçük alt mikrometre ölçeğinde olduğundan, WGM ışığı için böyle büyük bir kubbe gerekli değildir: küçük, mikrometre ölçekli, mikroküreler, mikrodiskler gibi iyi tanımlanmış kaplar , Ve mikro kristaller, WGM koşullarını yerine getirir.

Eşitlik 1, WGM rezonant koşulunun basit bir biçimidir 21 :

Nπd = (1)

Burada n , rezonatörün kırılma indisidir, d , çaptır, l , tam sayıdır ve λ , ışığın dalga boyudur. (1) 'in sol kısmı, bir daire yayılımı boyunca optik yol uzunluğudur. Optik yol,Rezonans oluşur, diğer dalga boyunda ışık dalgası yuvarlama üzerine azalır.

Bu yazıda, çözeltide konjuge polimerlerden WGM rezonatörleri için mikroküreler hazırlamak için birkaç deneysel yöntem sunulmaktadır: buhar difüzyonu 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 , mini emülsiyon 31 ve ara yüz çöktürme 32 . Her yöntemin kendine özgü özellikleri vardır; Örneğin, buhar difüzyon yöntemi, çok yüksek küresellik ve pürüzsüz yüzeyler ile iyi tanımlanmış mikro küreler verir, ancak bu mikro küreleri yalnızca düşük kristalli polimerler oluşturabilir. Öte yandan, mini emülsiyon içinYönteminde yüksek kristalli polimerler de dahil olmak üzere çeşitli konjuge polimerler küreler oluşturabilir ancak yüzey morfolojisi buhar difüzyon metodundan daha düşüktür. Arayüz çökeltme yöntemi, boya katkılı, konjuge olmayan polimerlerden mikro küre oluşturmak için tercih edilir. Her durumda, çözücünün ve çözücü olmayan madde seçimi küresel morfolojinin oluşumunda önemli bir rol oynamaktadır.

Bu yazının ikinci yarısında μ-PL ve mikro manipülasyon teknikleri sunulmuştur. Μ-PL tekniği için mikrosferler bir alt tabaka üzerine dağılır ve mikroskop mercekleri vasıtasıyla odaklanmış bir lazer ışını, tek izole edilmiş bir mikrosfer 24'ü ışınlamak için kullanılır. Bir küreden üretilen PL, mikroskop mercekleri aracılığıyla bir spektrometre ile tespit edilir. Numune kademesinin hareket ettirilmesi, uyarma noktasının konumunu değiştirebilir. Algılama noktası, ayrıca, exci'nin kolimatör optiklerinin eğilmesi ile de değişkendirAlgılama yolunun ( 28 , 32) optik eksenine göre optik tayfa lazer ışını. İnterphere ışık yayılımını ve dalga boyu dönüşümünü araştırmak için mikro manipülasyon tekniği kullanılabilir 32 . Farklı optik özelliklere sahip birkaç mikrosfer bağlamak için bir mikro iğne kullanarak bir küre alıp başka bir küre üzerine koymak mümkündür. Mikromanipülasyon teknikleri ve μ-PL yöntemi ile birlikte, çeşitli optik ölçümler, basit bir kendi kendini düzenleme yöntemiyle hazırlanan konjuge polimer küreler kullanılarak gerçekleştirilebilir. Bu video kağıdı, optik uygulamalar için yumuşak polimer malzemeler kullanmak isteyen okuyucular için yararlı olacaktır.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Polimer Mikrosferlerinin İmalat Protokolleri

  1. Buhar Difüzyon Yöntemi
    1. P1 (poli (9,9-dioctylfluorene-2,7-diil) -alt- (5-octylthieno [3,4- c ] pyrrole-4,6-dione-1, 3-diil)] 28) ve P2 (poli - [(N- (2-heptluoktandekil) karbazol-2,7-diil) - alt- (4,8-bis [dodesil) karbonil] benzo [l, 2- b : 4,5- b '] ditiyofen-2,6-diil)] 28'in , 5 mL'lik bir flakondaki 2 mL kloroform (iyi bir çözücü) içerisinde çözündürülür.
    2. 50 mL'lik bir şişeye 5 mL metanol (zayıf bir solvent) koyun.
    3. Polimerin kloroform solüsyonunu içeren 5 mL'lik şişeyi, metanol içeren 50 mL'lik şişeye yerleştirin.
    4. 50 mL'lik şişeyi kapatıp 3 gün 25 ° C'de tutarak polimer mikrokürelerin çökmesine izin verin.
  2. Mini-Emülsiyon Yöntemi
    1. Polimer gibi 5 mg konjüge polimeri eritin(PFO) ve poli [2-metoksi-5- (3 ', 7'-dimetiloktiloksi) -1,4-fenilenevinilen] (MDMOPPV), [9,9-di- 1 mL kloroform içerisinde çözündürülür.
    2. 30 mg (~ 50 mM) sodyum dodesil sülfat (SDS) 2 mL deiyonize su içinde eritilir.
    3. Polimerin kloroform çözeltisinin 100 uL'si SDS içeren 2 mL suya ilave edilir.
    4. Çözeltiyi emülsiyon haline getirmek için kloroform / su karışımını 30,000 rpm'de ultra-yüksek hızda bir homojenleştirici kullanarak 2 dakika karıştırın.
    5. Kloroformu buharlaştırmak için şişeyi kapatmadan 1 gün süreyle saklayın.
    6. Dispersiyonu 1.500 mL'lik bir mikrosantrifüj tüpünde 5 dakika 2,200 x g'de santrifüjleyin. SDS içeren süpernatan sulu çözeltiyi çıkarın.
    7. 2 mL deiyonize su ekleyin ve kuvvetlice sallayın.
    8. Artık SDS'yi yıkamak için adım 1.2.6 ve 1.2.7'yi tekrarlayın.
  3. Ara Yüzey Yağış Metodu
  4. 200 μg polistiren (PS) ve 10 μ(Boron dipyrin, BODIPY) ile 0.2 mL tetrahidrofurana (THF) dönüştürülür.
  5. THF solüsyonunu 1 mL su katmanına hafifçe dökün.
  6. İki katmanlı THF / suyun, polimer mikrokürelerinin çökmesine izin vermek için şişeyi kapatmadan 6 saat boyunca muhafaza edin.

2. Mikro fotolüminesans (μ-PL) Ölçümü

  1. Örnek hazırlama
    1. Bölüm 1'de hazırlanan mikrokürelerin süspansiyonunu çözücü olmayan bir solvent ( örn., Metanol veya deiyonize su) içerisinde seyreltin.
    2. Mikrokürelerin seyreltilmiş süspansiyonlarından bir damla (20-30 μL), bir spin-kaplayıcı (tipik olarak, 50 s süre için 2.000 dev / dak) kullanılarak bir kuvartz substrat üzerine döndürün.
    3. Elde edilen dökme filmi, çözücüler tamamen buharlaşana (~ 5 dak) kadar havayla kurutun.
  2. Deneysel kurulum
    1. Kuvars substratı (15 x 15 x 0.5 mm 3 ) bir optik mikrın örnek katına koyunOscope.
    2. Diğer alanlardan izole edilmiş ve μ-PL ölçümü için uygun olan iyi tanımlanmış mikroküreleri bulun.
    3. Bir lazer seçin ( yani, dalga boyu, sürekli dalga veya darbe, ışınlama süresi, entegrasyon, vb. ).
    4. Merceklerin büyütme oranını seçin.
  3. Ölçümler
    1. Mikrosfer yaymak için odaklanmış bir lazer ışını kullanın. Aşağıdaki lazer koşullarını kullanın: 405 nm (cw), 450 nm (cw), 355 nm (puls lazer; frekans, 1 kHz; nabız süresi, 7 ns) ve uyarı dalga boylu ( λ ex ) cw veya darbeli lazer ve 470 Nm (darbe lazeri; frekans, 2.5 MHz; atım süresi, 70 ps).
    2. 300 veya 1,200 oluk mm -1 ızgaralı bir spektrometre kullanarak PL spektrumunu uyarılmış noktada kaydedin.
    3. Floresan bir görüntü alın.
    4. Örnek sahneyi hareket ettirerek uyarma noktasını değiştirin.
    5. Kolimatörü devirerek algılama noktasını değiştirme(Eğer gerekliyse).

3. Mikromanipülasyon Tekniği

  1. Mikroskopların manipülasyonu
    1. Mikrosferlerin optik bir mikroskopun numune aşamasında hareketsiz kalacağı bir kuvars substratı belirleyin.
    2. Μ-PL ölçümü için uygun tanımlanmış bir mikroküre bulun.
    3. Mikro manipülasyon aparatı üzerine plastik bir mikro iğne yerleştirin.
    4. Bir mikroküre elde etmek için mikro-iğneyi bir bilgisayar kontrollü kumanda çubuğu ile hareket ettirin.
    5. Mikroküreleri hareket ettirin ve başka bir mikroküröre bağlayın.
    6. Bağlanan mikrosferden μ-PL'yi ölçün.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Şekil 1 , buhar difüzyon yönteminin (a), mini emülsiyon yönteminin (b) ve ara yüz çöktürme yönteminin (c) şematik temsillerini göstermektedir. Buhar difüzyon metodu ( Şekil 1a ) için, bir CHCl3 polimer çözeltisi (0.5 mg mL -1 , 2 mL) içeren 5 mL'lik bir şişe, MeOH gibi 5 mL çözücü içermeyen 50 mL'lik bir şişeye kondu . Dış şişeye kapatılmış ve daha sonra 25 ° C'de 3 gün bekletilmiştir. Çözücü olmayan buhar, çözeltiye yavaşça yayılır ve polimerlerin aşırı doymuş halden çökmesine neden olur. Mini emülsiyon yöntemi için ( Şekil 1b ) sodyum n- dodesil sülfatın (SDS, 1 mM, 2 mL) sulu bir solüsyonuna bir CHCl3 polimer çözeltisi (5 mg mL -1 , 200 uL) ilave edildi. Su / CHCl3 iki fazlı ayrıştırılmış çözelti emülsiBir homojenleştirici (30,000 rpm, 5 dakika) ile kuvvetli bir şekilde karıştırılarak uygulanmıştır. Nihai emülsiyon, CHCl3'ü doğal olarak buharlaştırmak için 25 ° C'de ve 1 atm'de 24 saat beklemeye bırakılmıştır. Fazla SDS, konjuge polimerlerden oluşan bir çökelti elde etmek için süpernatant suyu santrifüj yoluyla değiştirilerek (3 kez) uzaklaştırıldı. Arayüzeyle çökeltme yöntemi için ( Şekil 1c ), polistiren (PS, [PS] = 1.0 mg mL -1 ) ve flüoresan boya ([boya] = 0.002-1.0 mg mL -1 = 6.4-3.200 arasında bir THF çözeltisi ΜM), bir su / EtOH karışımının (6/1 v / v, 1 mL) çözücü olmayan tabakasına dikkatle ilave edildi. Solventlerin yavaş difüzyonunun yanı sıra THF'nin havaya eş zamanlı olarak buharlaştırılması, 6 saatlik eskime sonrasında yağışla sonuçlandı.

Her yöntemle hazırlanan mikrosferlerin taramalı elektron mikroskobu (SEM) mikrografları Şek.Ure 1. Buhar difüzyon ve arayüz çökeltme yöntemleri için, yüksek küresellik ve pürüzsüz yüzeyleri olan iyi tanımlanmış mikroküreler elde edilmiştir. Öte yandan, mini emülsiyon yöntemi için iyi tanımlanmış mikroküreler elde edildi, ancak yüzey morfolojisi diğer yöntemlerle üretilenlere kıyasla o kadar pürüzsüz değildi. Bunun nedeni, yüzey aktif maddenin mikro kürelerin tüm yüzeyini kaplamasıydı. Bununla birlikte, mini emülsiyon yönteminin özelliği, mikrosferlerin çeşitli konjuge polimerlerden yapılabilmesidir. Bu oldukça avantajlıdır, çünkü buhar difüzyon metodu ile, yüksek kristalliğe sahip polimerler küresel geometriyi pek zorlamamaktadır. Arayüz çöktürme yönteminde su genellikle alt katmanda çözücü olmayan bir madde olarak kullanılır. Bununla birlikte, π-konjüge polimerler genellikle çok hidrofobiktir, bu nedenle oluşan mikrokürelerin ağır aglomerasyonu oluşur. Bu, μ-PL me için bir substrat üzerindeki her bir mikrokürenin izole edilmesi için dezavantajlıdırasurements.

Şekil 2 , μ-PL deney düzeneğinin şematik bir temsilini göstermektedir. 50X veya 100X'lik bir objektifli optik bir mikroskop, uygun parçacıkları tanımlamak ve çaplarını belirlemek için kullanıldı ( d ). Ölçümler için, bir monokromatör (ızgaralı: 300 veya 1,200 oluk mm -1 ) ve bir CCD kamera ile bir mikroskop kullanılarak bir μ-PL sistemi kullanıldı. Tek bir mikrosferin çevresi, 405 nm (cw), 532 nm (cw), 355 nm (darbe lazeri; frekansta frekans, dalga boyu, dalga boyu) olan bir uyarma dalga boyu ( λex ) olan bir cw veya darbeli lazer ile 25 ° C'de foto-eksitasyona tabi tutuldu. 1 kHz, pulsasyon süresi, 7 ns) veya 470 nm (darbe lazeri; frekans, 2.5 MHz; atım süresi, 70 ps).

Farklı uyarılma ve algılama konumlarına sahip μ-PL ölçümleri için, küre 405 nm lazer ile uyarıldı,Ve ışık 50X'lik bir objektifle konfokal bir düzenekte toplandı ve 300-oluk mm -1 ızgaralı bir spektrometre ile tespit edildi. Nokta boyutu, lazer gücü ve entegrasyon süresi sırasıyla 0.5 μm, 0.5 μW ve 1 s idi. Algılama noktasını uyartmadan ayırmak için uyarma lazer ışınının kolimatör optiği, algılama yolunun optik eksenine göre eğildi.

Şekil 3 , π-konjuge polimerlerin tek bir mikrosferinin WGM PL'sini göstermektedir: P1 16k , P2 ve karışımları. Tekli mikrokürelerin hepsinden 28 Clear WGM PL spektrumu gözlemlendi. Doruğun yarım genişliğine bölünen bir tepe dalga boyu ile tanımlanan Q-faktörü, P1 16k mikroküreleri için 2.200'e kadar yükselirken, P2 mikrosferleri sadece 300, mümkün olan bir Q-faktörü gösterdiY kaba yüzey morfolojisi nedeniyle 28 . Polimer karışımı mikrosferler için, verimli iç bölmeli enerji transferi meydana geldi ve WGM PL'nin sarıdan kırmızıya renkli bir bölgeye kayda değer bir kaymasına neden oldu. Pürüzsüz yüzeye bağlı olarak yüksek Q-faktörü (1,500) muhafaza edildi.

Ayrıca, alanlar arası enerji transfer kaskadı, mikro manipülasyon ve μ-PL teknikleri kullanılarak araştırılmıştır. Böylece, yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı PL renkleri olan polimorf boron-diprin (BODIPY) boya katkılı PS mikrosferler tek tek bağlanarak doğrusal ve T-şekilli konfigürasyonlarda tetraspheres oluşturuldu ( Şekil 4 ). Enerji aktarım verimliliğinin ayrıntılı analizi, yeşilden sarıya ve sarıdan turuncuya ışık enerjisi transferinin etkili bir şekilde gerçekleştiğini, oysa turuncuya kırmızıya enerji transferinin neredeyse hiç gerçekleşmediğini gösterdi Enerji vericisinin PL bantı ile enerji alıcı bandının emme bandı arasındaki küçük örtüşmenin sebebi. Söylemeye gerek yok, kırmızıdan turuncuya, sarıya ve yeşil gibi yukarı doğru dönüştürülen enerji transferleri pek gerçekleşmedi.

Şekil 1
Şekil 1: Polimer mikrokürelerin hazırlanma yöntemi. Buhar difüzyon yönteminin şematik gösterimleri ( a ), mini emülsiyon yöntemi ( b ) ve arayüz çöktürme yöntemi ( c ) ve her bir hazırlama yönteminden elde edilen polimer mikrokürelerin SEM mikrografikleri. Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.

55934fig2.jpg "/>
Şekil 2: μ-PL ölçümleri için deney düzeneğinin şematik gösterimi. Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.

Şekil 3
Şekil 3: Tek bir mikroküredeki PL spektrumları. ( A ) P1 16k ve P2'nin moleküler yapıları ve P1 16k , P2'den ve bunların harmanından ( P1 16k / P2 = 8/2 w / w) kendi kendine toplanan mikrokürelerin şematik gösterimleri ve bunların SEM mikrografları. ( B - d ) PL 16k ( b ) 'den oluşan tek bir mikrosferden PL spektrumu, P1 16k / P2 harmanı ( c ) ve P2 ( d ). Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.

Şekil 4
Şekil 4: Mikrosferler mikroküreleri düzenlemek için kullanılır. ( A ) İnce bir mikro iğne ile manipüle edilen polimorf BODIPY katkılı PS mikrosferlerin optik mikrografı. ( B ve c ) Bağlı mikrosferlerin doğrusal ( b ) ve T-şekilli ( c ) konfigürasyonlarının optik (üst) ve floresan (alt) mikrografları. ( D ) Kavite aracılı, uzun menzilli kavsak enerji transferinin şematik gösterimi.Jpg "target =" _ blank "> Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar rakip mali çıkarları beyan etmiyor.

Acknowledgments

Bu çalışma kısmen JSPS / MEXT Japonya, Asahi Cam Vakfı ve Tsukuba Üniversitesi Öncelikli stratejik girişim "Önemli ve hayatlı ışık topluluğu" ndan KAKENHI (25708020, 15K13812, 15H00860, 15H00986, 16H02081) tarafından desteklendi.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
polystyrene Aldrich 132427-25G
sodium dodecylsulfate Kanto Kagaku 372035-31
tetrahydrofuran Wako 206-08744
chloroform Wako 038-18495
methanol Wako 139-13995
Poly(9,9-di-n-octylfluorenyl-2,7-diyl) Aldrich 571652-500MG
Poly[2-methoxy-5-(3′,7′-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene] (MDMOPPV) Aldrich 546461-1G
poly[(9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl)-alt-(5-octylthieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione-1,3-diyl)] (P1) synthesized - reference 28
poly[(N-(2-heptylundecyl)carbazole-2,7-diyl)-alt-(4,8-bis[(dodecyl)carbonyl]benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene-2,6-diyl)] (P2) synthesized - reference 28
fluorescent dye (boron dipyrrin; BODIPY) synthesized - reference 32
Optical Microscope Nicon Eclipse LV-N
laser_405 nm Hutech DH405-10-5
Spectrometer Lambda Vision LV-MC3/T
Homogenizer Microtech Nichion Physcotron NS-360D
micromanipulation Microsupport Quick Pro QP-3RH

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ford, W. T., Chandran, R., Turk, H. Catalysts Supported on Polymer Colloids. Pure Appl. Chem. 60 (3), 395-400 (1988).
  2. Chen, C. -W., Chen, M. -Q., Serizawa, T., Akashi, M. In Situ Synthesis And the Catalytic Properties of Platinum Colloids on Polystyrene Microspheres with Surface-Grafted Poly(N-isopropylacrylamide). Chem. Commun. , 831-832 (1998).
  3. Suzuki, K., Yumura, T., Mizuguchi, M., Tanaka, Y., Chen, C. -W., Akashi, M. Poly(N-isopropylacrylamide)-Grafted Silica as a Support of Platinum Colloids: Preparation Method, Characterization, and Catalytic Properties in Hydrogenation. J. Appl. Polym. Sci. 77, 2678-2684 (2000).
  4. Zhang, S., Chen, L., Zhou, S., Zhao, D., Wu, L. Facile Synthesis of Hierarchically Ordered Porous Carbon via in Situ Self-Assembly of Colloidal Polymer and Silica Spheres and Its Use as a Catalyst Support. Chem. Mater. 22, 3433-3440 (2010).
  5. Kataoka, K., Harada, A., Nagasaki, Y. Block Copolymer Micelles for Drug Delivery: Design Characterization And Biological Significance. Adv. Drug Deliv. Rev. 47, 113-131 (2001).
  6. Otsuka, H., Nagasaki, Y., Kataoka, K. P. EGylated Nanoparticles for Biological And Pharmaceutical Applications. Adv. Drug Deliv. Rev. 55, 403-419 (2003).
  7. Nishiyama, N., Kataoka, K. Current State, Achievements, And Future Prospects of Polymeric Micelles as Nanocarriers for Drug and Gene Delivery. Pharmacol. Ther. 112, 630-648 (2006).
  8. Velev, O. D., Kaler, E. W. In Situ Assembly of Colloidal Particles into Miniaturized Biosensors. Langmuir. 15 (11), 3693-3698 (1999).
  9. Techawanitchai, P., Yamamoto, K., Ebara, M., Aoyagi, T. Surface Design with Self-Heating Smart Polymers for On-Off Switchable Traps. Sci. Technol. Adv. Mater. 12, 044609 (2011).
  10. Lange, U., Roznyatovskaya, N. V., Mirsky, V. M. Conducting Polymers in Chemical Sensors And Arrays. Anal. Chim. Acta. 614, 1-26 (2008).
  11. Rajesh, T., Kumar, D. Recent Progress in the Development of Nano-Structured Conducting Polymers/Nanocomposites for Sensor Applications. Sens. Actuators B. 136, 275-286 (2009).
  12. Wu, C., Szymanski, C., Cain, Z., McNeill, J. Conjugated Polymer Dots for Multiphoton Fluorescence Imaging. J. Am. Chem. Soc. 129, 12904-12905 (2007).
  13. Feng, L., Zhu, C., Yuan, H., Liu, L., Lv, F., Wang, S. Conjugated Polymer Nanoparticles: Preparation, Properties, Functionalization And Biological Applications. Chem. Soc. Rev. 42, 6620-6634 (2013).
  14. Pecher, J., Mecking, S. Nanoparticles of Conjugated Polymers. Chem. Rev. 110, 6260-6279 (2010).
  15. McGehee, M. D., Heeger, A. J. Semiconducting (Conjugated) Polymers as Materials for Solid-State Lasers. Adv. Mater. 12, 1655-1668 (2000).
  16. Samuel, I. D. W., Turnbull, G. A. Organic Semiconductor Lasers. Chem. Rev. 107, 1272-1295 (2007).
  17. Kuehne, A. J. C., Gather, M. C. Organic Lasers: Recent Developments on Materials, Device Geometries, and Fabrication Techniques. Chem. Rev. 116, 12823-12864 (2016).
  18. Furumi, S., Kanai, T., Sawada, T. Widely Tunable Lasing in a Colloidal Crystal Gel Film Permanently Stabilized by an Ionic Liquid. Adv. Mater. 23, 3815-3820 (2011).
  19. Mikosch, A., Ciftci, S., Kuehne, A. J. C. Colloidal Crystal Lasers from Monodisperse Conjugated Polymer Particles via Bottom-Up Coassembly in a Sol-Gel Matrix. ACS Nano. 10, 10195-10201 (2016).
  20. Oraevsky, A. N. Whispering-Gallery Waves. Quant Electron. 32 (5), 377-400 (2002).
  21. Yamamoto, Y. Spherical Resonators from π-Conjugated Polymers. Polym. J. 48, 1045-1050 (2016).
  22. Adachi, T., et al. Spherical Assemblies from π -Conjugated Alternating Copolymers: Toward Optoelectronic Colloidal Crystals. J. Am. Chem. Soc. 135, 870-876 (2013).
  23. Tong, L., et al. Tetramethylbithiophene in π-Conjugated Alternating Copolymers as an Effective Structural Component for the Formation of Spherical Assemblies. Polym. Chem. 5, 3583-3587 (2014).
  24. Tabata, K., et al. Self-Assembled Conjugated Polymer Spheres as Fluorescent Microresonators. Sci. Rep. 4, 5902 (2014).
  25. Kushida, S., et al. Whispering Gallery Resonance from Self-Assembled Microspheres of Highly Fluorescent Isolated Conjugated Polymers. Macromolecules. 48, 3928-3933 (2015).
  26. Kushida, S., Braam, D., Lorke, A., Yamamoto, Y. Whispering Gallery Mode Photoemission From Self-Assembled Poly-Paraphenylenevinylene Microspheres. AIP Conf. Proc. ICCMSE. 1702, 090046 (2015).
  27. Braam, D., et al. Optically Induced Mode Splitting in Self-Assembled, High Quality-Factor Conjugated Polymer Microcavities. Sci. Rep. 6, 19635 (2016).
  28. Kushida, S., et al. Conjugated Polymer Blend Microspheres for Efficient Long-Range Light Energy Transfer. ACS Nano. 10, 5543-5549 (2016).
  29. Kushida, S., et al. Self-Assembled Polycarbazole Microspheres as Single-Component, White-Colour Resonant Photoemitters. RSC Adv. 6, 52854-52857 (2016).
  30. Aikyo, Y., et al. Enwrapping Conjugated Polymer Microspheres with Graphene Oxide Nanosheets. Chem. Lett. 45, 1024-1026 (2016).
  31. Landfester, K., et al. Semiconducting Polymer Nanospheres in Aqueous Dispersion Prepared by a Miniemulsion Process. Adv. Mater. 14, 651-655 (2002).
  32. Okada, D., et al. Color-Tunable Resonant Photoluminescence and Cavity-Mediated Multistep Energy Transfer Cascade. ACS Nano. 10, 7058-7063 (2016).
  33. Pecher, J., Mecking, S. Nanoparticles of Conjugated Polymers. Chem. Rev. 110, 6260-6279 (2010).
  34. Gather, M. C., Yun, S. H. Single-Cell Biological Lasers. Nat. Photon. 5, 406-410 (2011).
  35. Schubert, M., et al. Lasing within Live Cells Containing Intracelluler Optical Microresonators for Barcode-Type Cell Tagging and Tracking. Nano Lett. 15, 5647-5652 (2015).

Tags

Mühendislik Sayı 124 konjüge polimerler kendi kendini düzenleme mikro-küre rezonatör mikro-fotolüminesans fısıltılama galeri modu mikro manipülasyon lazer
Optik Rezonatör ve Lazer Uygulamalarında Polimer Mikrokürelerin Üretimi
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Yamamoto, Y., Okada, D., Kushida,More

Yamamoto, Y., Okada, D., Kushida, S., Ngara, Z. S., Oki, O. Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications. J. Vis. Exp. (124), e55934, doi:10.3791/55934 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter