Waiting
Login processing...

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

Engineering

Fremstilling af polymere mikrosfærer til optisk resonator og laser applikationer

Published: June 2, 2017 doi: 10.3791/55934

Summary

Protokoller til syntese af mikrosfærer fra polymerer, manipulation af mikrosfærer og mikrofotoluminescensmålinger præsenteres.

Abstract

Dette papir beskriver tre fremgangsmåder til fremstilling af fluorescerende mikrosfærer omfattende π-konjugerede eller ikke-konjugerede polymerer: dampdiffusion, grænsefladefældning og mini-emulsion. I alle metoder opnås veldefinerede, mikrometerformede kugler fra en selvmonteringsproces i opløsning. Dampdiffusionsmetoden kan resultere i kugler med højeste sfæricitet og overfladens glathed, men de typer af polymerer, der er i stand til at danne disse kugler, er begrænsede. På den anden side kan mikrokugler i mini-emulsionsmetoden fremstilles af forskellige typer polymerer, selv fra højkrystallinske polymerer med coplanære, π-konjugerede backbones. De fotoluminescerende (PL) egenskaber fra enkelt-isolerede mikrosfærer er usædvanlige: PL er begrænset inden i kuglerne, propagerer ved kuglens omkreds via den samlede interne refleksion ved polymer / luftgrænsefladen og interfererer selv med skarpe og periodiske resonans PL linjer. Disse resonatinG-tilstande er såkaldte "hviske gallerietilstande" (WGM'er). Dette arbejde demonstrerer, hvordan man måler WGM PL fra enkelt isolerede kugler ved anvendelse af mikrofotoluminescens (μ-PL) teknikken. I denne teknik bestråler en fokuseret laserstråle en enkelt mikrosfære, og luminescensen detekteres af et spektrometer. En mikromanipulationsteknik anvendes derefter til at forbinde mikrosfærerne en efter en og for at demonstrere intersphere PL-forplantning og farveomdannelse fra koblede mikrosfærer ved excitation ved periferien af ​​en sfære og påvisning af PL fra den anden mikrosfære. Disse teknikker, μ-PL og mikromanipulation er nyttige til forsøg på mikrooptisk applikation ved anvendelse af polymermaterialer.

Introduction

Partikler med polymernano / mikrostørrelse anvendes i vid udstrækning til en række anvendelser, herunder som katalysatorunderstøtning, søjlekromatografifyldstoffer, lægemiddelafgivelsesmidler, fluorescerende prober til cellesporing, optiske medier og så videre 1 , 2 , 3 , 4 , 5 6 , 7 , 8 , 9 . I særdeleshed har π-konjugerede polymerer iboende luminescerende og ladningsledende egenskaber, der er fordelagtige for optiske, elektroniske og optoelektroniske anvendelser ved anvendelse af polymere kugler 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , især laserapplikationer ved anvendelse af blød orgAniske materialer 15 , 16 , 17 . For eksempel danner den tredimensionale integration af kugler med flere hundrede nanometer diametre kolloide krystaller, der viser fotoniske båndgab ved en bestemt bølgelængde 18 , 19 . Når lyset er begrænset i intersphere-periodisk struktur, vises lasinghandling i midten af ​​stopbåndet. På den anden side, når størrelsen af ​​kuglerne stiger til flere mikrometer skalaen, er lyset begrænset inden i en enkelt mikrosfære via total intern refleksion ved polymer / luftgrænsefladen 20 . Forøgelse af lysbølgen ved den maksimale omkreds resulterer i interferens, hvilket fører til udseendet af en resonansmodus med skarpe og periodiske emissionslinjer. Disse optiske tilstande er såkaldte "hviske galleri tilstande" (WGM'er). Udtrykket "hviskende galleri" stammede fraSt. Pauls Katedral i London, hvor lydbølger udbreder sig langs væggenes omkreds, hvilket giver mulighed for at blive hørt af en person på den anden side af galleriet. Fordi lysets bølgelængde er på sub-mikrometer skalaen, som er langt mindre end lydbølger, er en sådan stor kuppel ikke nødvendig for WGM af lys: små, mikrometer-skala, veldefinerede fartøjer, såsom mikrosfærer, microdiscs , Og mikrokrystaller, opfylder WGM betingelserne.

Ligning 1 er en simpel form for WGM resonerende tilstand 21 :

Nπd = (1)

Hvor n er resonatorens brydningsindeks, d er diameteren, l er heltallet, og λ er lysets bølgelængde. Den venstre del af (1) er den optiske vejlængde gennem en cirkeludbredelse. Når den optiske vej falder sammen medHeltal multipel af bølgelængden, forekommer resonans, mens den anden bølgelængde ved den anden bølgelængde formindskes ved afrunding.

Dette papir introducerer adskillige forsøgsmetoder til fremstilling af mikrosfærer for WGM resonatorer fra konjugerede polymerer i opløsning: dampdiffusion 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 , mini-emulsion 31 og grænsefladepræcipitation 32 . Hver metode har unikke egenskaber; Dampdiffusionsmetoden giver f.eks. Veldefinerede mikrosfærer med meget høje sfæriske og glatte overflader, men kun lavkrystallinitetspolymerer kan danne disse mikrosfærer. På den anden side for mini-emulsionenFremgangsmåde kan forskellige former for konjugerede polymerer, herunder højkrystallinske polymerer, danne kugler, men overflademorfologien er ringere end den, der opnås fra dampdiffusionsmetoden. Interferensfældningsfremgangsmåden foretrækkes til dannelse af mikrosfærer fra farvestoppede, ikke-konjugerede polymerer. I alle tilfælde spiller udvælgelsen af ​​opløsningsmidlet og det ikke-opløsningsmiddel en vigtig rolle i dannelsen af ​​sfærisk morfologi.

I anden halvdel af dette papir præsenteres μ-PL og mikromanipulationsteknikker. For μ-PL-teknikken dispergeres mikrosfærer på et substrat, og en fokuseret laserstråle gennem en mikroskoplinser anvendes til at bestråle en enkelt isoleret mikrosfære 24 . Den genererede PL fra en kugle detekteres af et spektrometer gennem mikroskoplinsen. Flytning af prøvefasen kan variere placeringen af ​​excitationspunktet. Detekteringspunktet er også variabelt ved at vippe excimens kollimatoroptikTation laser beam med hensyn til detektionsbanens 28 , 32 optiske akse. For at undersøge intersphere lysudbredelse og bølgelængdekonvertering kan mikromanipulationsteknikken anvendes 32 . For at forbinde flere mikrosfærer med forskellige optiske egenskaber er det muligt at samle en kugle ved hjælp af en mikronål og sætte den på en anden kugle. I forbindelse med mikromanipulationsteknikkerne og μ-PL-metoden kan forskellige optiske målinger udføres under anvendelse af konjugerede polymersfærer, der fremstilles ved en simpel selvsammenstillingsmetode. Dette videopapir vil være nyttigt for læsere, der ønsker at anvende bløde polymermaterialer til optiske applikationer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Fremstillingsprotokoller af polymermikrokugler

  1. Dampdiffusionsmetode
    1. Opløs 2 mg konjugerede polymerer, såsom P1 (poly [(9,9-dioctylfluoren-2,7-diyl) -alt- (5-octylthieno [3,4- c ] pyrrol-4,6-dion-l, 3-diyl)]) 28 og P2 (poly [(N- (2-heptylundecyl) carbazol-2,7-diyl) alt- (4,8-bis [(dodecyl) carbonyl] benzo [1,2- b : 4,5- b '] dithiophen-2,6-diyl)]) 28 i 2 ml chloroform (et godt opløsningsmiddel) i et 5 ml hætteglas.
    2. Sæt 5 ml methanol (et dårligt opløsningsmiddel) i et 50 ml hætteglas.
    3. Sæt hætten på 5 ml, der indeholder chloroformopløsningen af ​​polymeren i 50 ml hætteglasset, der indeholder methanol.
    4. Hætt 50 ml hætteglasset og hold det i 3 dage ved 25 ° C for at muliggøre udfældningen af ​​polymermikrosfærerne.
  2. Mini-emulsionsmetode
    1. Opløs 5 mg konjugerede polymerer, såsom polY [9,9-di-n-octylfluorenyl-2,7-diyl] (PFO) og poly [2-methoxy-5- (3 ', 7'-dimethyloctyloxy) -1,4-phenylenevinylen] (MDMOPPV) I 1 ml chloroform.
    2. Opløs 30 mg (~ 50 mM) natriumdodecylsulfat (SDS) i 2 ml deioniseret vand.
    3. Tilsæt 100 μl af chloroformopløsningen af ​​polymeren til 2 ml vand, der indeholder SDS.
    4. Rør chloroform / vandblandingen kraftigt under anvendelse af en ultrahøjhastighedshomogenisator ved 30.000 omdr./min. I 2 minutter for at emulgere opløsningen.
    5. Opbevar det i 1 dag uden at hæve hætteglasset for at fordampe chloroformen.
    6. Centrifug dispersionen i et 1,5 ml mikrocentrifugerør i 5 minutter ved 2 200 x g. Fjern den vandige opløsning af supernatant, der indeholder SDS.
    7. Tilsæt 2 ml deioniseret vand og ryst kraftigt.
    8. Gentag trin 1.2.6 og 1.2.7 tre gange for at vaske de resterende SDS ud.
  3. Interface Nedbørsmetode
  4. Opløs 200 μg polystyren (PS) og 10 μG fluorescerende farvestof (bor dipyrrin, BODIPY) til 0,2 ml tetrahydrofuran (THF).
  5. Hæld forsigtigt THF-opløsningen på 1 ml vandlag.
  6. Opbevar tolags adskilt THF / vand i 6 timer uden at hylde hætteglasset for at muliggøre udfældningen af ​​polymermikrosfærerne.

2. Mikrofotoluminescens (μ-PL) måling

  1. Prøveforberedelse
    1. Fortynd en suspension af mikrosfærerne fremstillet i afsnit 1 i et ikke-opløsningsmiddel ( dvs. methanol eller deioniseret vand).
    2. Spinstøbe en dråbe (20-30 μl) af den fortyndede suspension af mikrosfærerne på et kvartssubstrat under anvendelse af en spin-coater (typisk 2000 rpm i 50 s).
    3. Lufttør den resulterende støbte film, indtil opløsningsmidlerne har fordampet fuldstændigt (~ 5 min).
  2. Forsøgsopstilling
    1. Sæt kvartssubstratet (15 x 15 x 0,5 mm 3 ) på prøvefasen af ​​en optisk mikroscope.
    2. Find veldefinerede mikrosfærer, som er isoleret fra andre kugler og passende til μ-PL måling.
    3. Vælg en laser ( dvs. bølgelængde, kontinuerlig bølge eller puls, bestrålingstid, integration osv. ).
    4. Vælg forstørrelsen af ​​objektivet.
  3. Målinger
    1. Brug en fokuseret laserstråle til at bestråle mikrokuglen. Brug følgende lasertilstand: cw eller pulserende laser med excitationsbølgelængder ( λ ex ) på 405 nm (cw), 450 nm (cw), 355 nm (pulslaser, frekvens, 1 kHz, pulsvarighed, 7 ns) og 470 Nm (puls laser, frekvens, 2,5 MHz, puls varighed, 70 ps).
    2. Optag PL spektret på det spændte sted ved hjælp af et spektrometer med et gitter på 300 eller 1.200 riller mm -1 .
    3. Tag et fluorescerende billede.
    4. Ændre excitationspunktet ved at flytte prøvefasen.
    5. Skift detekteringspunktet ved at vippe kollimatoren(Hvis det er nødvendigt).

3. Micromanipulation Technique

  1. Manipulation af mikrosfærer
    1. Indstil et kvarts substrat, hvorpå mikrosfærerne immobiliseres på prøvefasen af ​​et optisk mikroskop.
    2. Find en veldefineret mikrosfære, der passer til μ-PL måling.
    3. Sæt en plastisk mikronål på et mikrohåndteringsapparat.
    4. Flyt mikronålen med en computerstyret joystick for at hente en mikrosfære.
    5. Flyt mikrosfæren og tilslut den til en anden mikrosfære.
    6. Mål μ-PL fra den tilsluttede mikrosfære.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 1 viser skematiske repræsentationer af dampdiffusionsmetoden (a), miniemulsionsfremgangsmåden (b) og grænsefladefældningsfremgangsmåden (c). Til dampdiffusionsmetoden ( figur 1a ) blev et 5 ml hætteglas indeholdende en CHCl3-opløsning af polymerer (0,5 mg ml -1 , 2 ml) anbragt i et 50 ml hætteglas indeholdende 5 ml et ikke-opløsningsmiddel, såsom MeOH . Det udvendige hætteglas blev afskåret og fik lov til at henstå i 3 dage ved 25 ° C. Dampen af ​​det ikke-opløsningsmiddel diffunderes langsomt ind i opløsningen, hvilket resulterer i udfældning af polymererne gennem den overmættede tilstand. Til mini-emulsionsmetoden ( figur 1b ) blev en CHCl3-opløsning af polymerer (5 mg ml -1 , 200 μl) tilsat til en vandig opløsning af natrium n- dodecylsulfat (SDS, 1 mM, 2 ml). Vand / CHCl3-tofasesepareret opløsning var emulsionFyldt ved kraftig omrøring med en homogenisator (30.000 omdr./min., 5 minutter). Den resulterende emulsion fik lov at henstå i 24 timer ved 25 ° C og 1 atm for naturligt at afdampe CHCI3. Det overskydende SDS blev fjernet ved udskiftning af supernatantvandet gennem centrifugering (3 gange) for at opnå et bundfald af konjugerede polymerer. For grænsefladefældningsfremgangsmåden ( figur 1c ) blev en THF-opløsning af en blanding af polystyren (PS, [PS] = 1,0 mg ml -1 ) og fluorescerende farvestof ([farvestof] = 0,002-1,0 mg ml -1 = 6,4-3,200 ΜM) blev omhyggeligt tilsat til ikke-opløsningsmiddellaget af en vand / EtOH-blanding (6/1 v / v, 1 ml). Den langsomme diffusion af opløsningsmidlerne sammen med den samtidige fordampning af THF til luft resulterede i udfældning efter 6 timers aldring.

Scanningelektronmikroskopi (SEM) mikrografer af de resulterende mikrosfærer fremstillet ved hver fremgangsmåde vises i fig.Ure 1. Til dampdiffusions- og grænsefladeudfældningsmetoderne blev der opnået veldefinerede mikrosfærer med høj sfæricitet og glatte overflader. På den anden side blev der ved minemulsionsmetoden opnået veldefinerede mikrosfærer, men overflademorfologien var ikke så glat i sammenligning med dem, der blev fremstillet ved de andre metoder. Dette skyldtes, at det overfladeaktive stof dækker hele overfladen af ​​mikrosfærerne. Imidlertid er minemulsionsmetodeets fordel at mikrokugler kan fremstilles af forskellige former for konjugerede polymerer. Dette er ret fordelagtigt, fordi polymerer med høj krystallinitet med dampdiffusionsmetoden næppe danner sfærisk geometri. I grænsefladeudfældningsmetoden anvendes vand ofte som et ikke-opløsningsmiddel på bundlaget. Imidlertid er π-konjugerede polymerer sædvanligvis meget hydrofobe, så der opstår tung agglomerering af de resulterende mikrosfærer. Dette er ulempe ved isolering af hver enkelt mikrosfære på et substrat for μ-PL migasurements.

Figur 2 viser en skematisk repræsentation af μ-PL eksperimentelle opsætning. Et optisk mikroskop med et 50X eller 100X objektiv blev brugt til at identificere egnede partikler og bestemme deres diametre ( d ). Til målinger blev et μ-PL system brugt med et mikroskop kombineret med en monokromator (gitter: 300 eller 1.200 riller mm -1 ) og et CCD kamera. Omkredsen af ​​en enkelt mikrosfære blev fotekspekteret ved 25 ° C under omgivelsesbetingelser ved hjælp af en cw eller pulserende laser med en excitationsbølgelængde ( λ ex ) på 405 nm (cw), 532 nm (cw), 355 nm (pulslaser, frekvens, 1 kHz, pulsvarighed, 7 ns) eller 470 nm (pulslaser, frekvens, 2,5 MHz, pulsvarighed, 70 ps).

For μ-PL målinger med forskellige excitations- og detekteringspositioner blev kulerne begejstret af en 405 nm laser,Og lyset blev opsamlet i en konfokal opsætning med et 50X objektiv og detekteret af et spektrometer med et 300-riller mm -1 gitter. Spotstørrelse, laserkraft og integrationstid var henholdsvis 0,5 μm, 0,5 μW og 1 s. For at adskille detekteringspunktet fra excitationen blev kollimatoroptikken af ​​excitationslaserstrålen vippet i forhold til detektionsbanens optiske akse.

Figur 3 viser WGM PL af en enkelt mikrosfære af π-konjugerede polymerer: P1 16k , P2 og deres blandinger. 28 Klare WGM PL spektre blev observeret fra alle de enkelte mikrosfærer. Q-faktoren, defineret ved en topbølgelængde divideret med halvdelens bredde, nåede så høj som 2.200 for mikrosfærer af P1 16k , hvorimod mikrosfærer af P2 viste en Q-faktor på kun 300, muligeY på grund af den grove overflademorfologi 28 . For polymerblandingsmikrosfærerne forekom effektiv intrasfærenergioverførsel, hvilket resulterede i et signifikant skift af WGM PL fra en gul til en rødfarvet region. En høj Q-faktor (1.500) blev opretholdt på grund af den glatte overflade.

Endvidere blev intersphere energioverførselskaskaden undersøgt af en kombination af mikromanipulation og μ-PL teknikker. Således blev polymorfe bor-dipyrrin (BODIPY) farvestoppede PS-mikrosfærer med PL-farver af grøn, gul, orange og rød, forbundet en efter en for at danne tetrakugler med lineære og T-formede konfigurationer ( Figur 4 ) 32 . Detaljeret analyse af energieffektiviteten viste, at lysenergioverførslen fra grøn til gul og fra gul til orange fandt sted effektivt, mens energioverførslen fra orange til rød næppe forekom b Ecause af den lille overlapning mellem energidonorens PL-bånd og absorptionsbåndet fra energimodtageren. Det er overflødigt at sige, at de up-konverterede energioverførsler, som fra rød til orange, gul og grøn, næppe opstod.

figur 1
Figur 1: Fremstillingsmetode for polymermikrosfærer. Skematiske repræsentationer af dampdiffusionsmetoden ( a ), mini-emulsionsfremgangsmåden ( b ) og grænsefladefældningsfremgangsmåden ( c ) og SEM-mikrografer af de resulterende polymermikrosfærer fra hver fremstillingsmetode. Klik her for at se en større version af denne figur.

55934fig2.jpg "/>
Figur 2: Skematisk repræsentation af den eksperimentelle opsætning for μ-PL målinger. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figur 3
Figur 3: PL spektra fra en enkelt mikrosfære. ( A ) Molekylstrukturer af P1 16k og P2 og skematiske repræsentationer af de selvmonterede mikrosfærer fra P1 16k , P2 og deres blanding ( P1 16k / P2 = 8/2 vægt / vægt) sammen med deres SEM mikrografer. ( B - d ) PL spektre fra en enkelt mikrosfære dannet fra P1 16k ( b ), P1 16k / P2 blanding ( c ) og P2 ( d ). Klik her for at se en større version af denne figur.

Figur 4
Figur 4: Mikromanipulationsteknik til at arrangere mikrosfærerne. ( A ) Optisk mikrografi af polymorfe BODIPY-doterede PS-mikrosfærer, manipuleret med en tynd mikronål. ( B og c ) Optiske (øverste) og fluorescerende (nederste) mikrografier af de tilsluttede mikrosfærer med lineære ( b ) og T-formede ( c ) konfigurationer. ( D ) Skematisk repræsentation af hulrumsmedieret langvarig intersphere energioverførsel.Jpg "target =" _ blank "> Venligst klik her for at se en større version af denne figur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer ingen konkurrerende finansielle interesser.

Acknowledgments

Dette arbejde blev delvist støttet af KAKENHI (25708020, 15K13812, 15H00860, 15H00986, 16H02081) fra JSPS / MEXT Japan, Asahi Glass Foundation og University of Tsukuba Pre-strategisk initiativ, "Ensemble of Light med spørgsmål og liv."

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

Engineering udgave 124 konjugerede polymerer selvmontering mikrosfære resonator mikrofotoluminescens hviske galleri-tilstand mikro-manipulation laser
Fremstilling af polymere mikrosfærer til optisk resonator og laser applikationer
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