Waiting
Login processing...

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

Engineering

ייצור של פולימרים microspheres עבור מהוד אופטי ויישומי לייזר

Published: June 2, 2017 doi: 10.3791/55934

Summary

פרוטוקולים לסינתזה של microspheres מפולימרים, מניפולציה של microspheres, ומדידות photoluminesencence מיקרו מוצגים.

Abstract

מאמר זה מתאר שלוש שיטות להכנת microspheres פלואורסצנטי המורכב π- מצומדות או שאינם מצומדות פולימרים: דיפוזיה אדי, משקעים ממשק, מיני תחליב. בכל השיטות, בתחומים מוגדרים היטב, מיקרומטר בגודל מתקבלים תהליך הרכבה עצמית בפתרון. שיטת דיפוזיה אדי יכול לגרום כדורים עם כדוריות הגבוהה ביותר ואת חלקות השטח, אך סוגי הפולימרים מסוגל ליצור את הספירות האלה מוגבלים. מצד שני, בשיטת המיני אמולסיה, microspheres יכול להיות עשוי סוגים שונים של פולימרים, אפילו פולימרים גבישיים מאוד עם coplanar, π- מצומדות עמוד השדרה. תכונות photoluminescent (PL) של microspheres בודדים בודדים הם יוצאי דופן: PL מוגבל בתוך תחומי, מתפשט על היקף של תחומים באמצעות השתקפות פנימית מלאה בממשק פולימר / אוויר, והתערבות עצמית כדי להראות חדה תקופתיים התהודה קווי PL. אלה resonatinמצבי G הם כביכול "לחישה מצבי גלריה" (WGMs). עבודה זו מדגימה כיצד למדוד את ה- WGM PL ממקומות בודדים בודדים תוך שימוש בטכניקה של מיקרו-פוטולומינציה (μ-PL). בטכניקה זו, קרן לייזר ממוקדת מקרינה microsphere יחיד, ואת הארה מזוהה על ידי ספקטרומטר. טכניקה micromanipulation משמש אז כדי לחבר את microspheres אחד אחד כדי להדגים את התפשטות PL כדור הארץ המרה צבע מ microspheres יחד עם עירור על היקף של כדור אחד וגילוי של PL מן microsphere אחרים. טכניקות אלה, μ-PL ו micromanipulation, שימושיים עבור ניסויים על יישום מיקרו אופטי באמצעות חומרים פולימריים.

Introduction

פולימרים ננו / מיקרו חלקיקים בגודל נמצאים בשימוש נרחב עבור מגוון רחב של יישומים, כולל תמיכה זרז, מילוי כרומטוגרפיה עמודות, סוכני משלוח סמים, בדיקות ניאון למעקב תאים, מדיה אופטית, וכן הלאה 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 . בפרט, π- פולימרים מצומדות יש הטעם הטעינה הטעינה הטעינה הטמון כי הם מועילים אופטי, אלקטרונית, יישומים אופטיים באמצעות תחומים פולימריים 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , במיוחד יישומי לייזר באמצעות org רךחומרים anic 15 , 16 , 17 . לדוגמה, שילוב תלת מימדי של כדורים עם כמה מאות ננומטר בקוטר צורות colloidal גבישים, אשר מראים פערים הלהקה פוטוניים באורך גל 18 , 19 . כאשר האור מוקף במבנה החודשי של החצייה, פעולת הליסינג מופיעה באמצע רצועת העצירה. מצד שני, כאשר גודל של הספירות עולה בקנה מידה של כמה מיקרומטר, האור מוגבל בתוך microsphere יחיד באמצעות השתקפות פנימית מלאה בממשק פולימר / אוויר 20 . התפשטות גל האור בהיקפו המרבי גורמת להפרעה, מה שמוביל להופעת מצב התהודה עם קווי פליטה חדים ותקופתיים. מצבים אופטיים אלה נקראים "לחישת מצבי גלריה" (WGMs). המונח "לוחש גלריה" מקורוקתדרלת סנט פול בלונדון, שבה גלים קוליים מתפשטים לאורך היקף הקיר, ומאפשרים לחישות להישמע על ידי אדם בצד השני של הגלריה. מכיוון שאורך הגל של האור הוא על סולם המיקרומטרים, שהוא הרבה יותר קטן מגלי קול, כיפה גדולה זו אינה נחוצה עבור WGM של אור: כלים זעירים, מיקרומטריים, מוגדרים היטב, כגון microspheres, microdiscs , ו microcrystals, למלא את התנאים WGM.

משוואה 1 היא צורה פשוטה של ​​מצב WGM מהדהד 21 :

Nπd = l l (1)

כאשר n הוא מקדם השבירה של המהוד, d הוא הקוטר, l הוא מספר שלם, λ הוא אורך הגל של האור. החלק השמאלי של (1) הוא אורך נתיב אופטי דרך ריבוי מעגל אחד. כאשר הנתיב האופטי עולה בקנה אחד עםמספר שלם של אורך הגל, תהודה מתרחשת, ואילו באורך גל אחר, גל האור הוא פחתה על עיגול.

מאמר זה מציג מספר שיטות ניסיוניות להכנת microspheres עבור מהודים WGM מ פולימרים מצומדות בתמיסה: דיפוזיה אדים 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 , מיני תחליב 31 , משקעים ממשק 32 . לכל שיטה מאפיינים ייחודיים; לדוגמה, שיטת דיפוזיה אדי מעניק microspheres מוגדרים היטב עם כדוריות גבוהה מאוד משטחים חלקים, אבל רק פולימרים גביש נמוך יכול ליצור אלה microspheres. מצד שני, עבור מיני תחליבשיטה, סוגים שונים של פולימרים מצומדות, כולל פולימרים גבישי גבוהה, יכול ליצור כדורים, אבל מורפולוגיה פני השטח הוא נחות לזה המתקבל בשיטת דיפוזיה אדי. שיטת משקעים ממשק עדיף ליצירת microspheres מ-מסוממים, פולימרים שאינם מצומדות. בכל המקרים, הבחירה של ממס ממס שאינו ממלא תפקיד חשוב בעיצוב של מורפולוגיה כדורית.

במחצית השנייה של מאמר זה, μ-PL ו מיקרו מניפולציה טכניקות מוצגים. עבור הטכניקה μ-PL, microspheres מפוזרים על מצע, קרן לייזר ממוקדת, באמצעות עדשת מיקרוסקופ, משמש להקרין microsphere בודד בודד 24 . PL שנוצר מתוך כדור הוא זוהה על ידי ספקטרומטר דרך העדשה מיקרוסקופ. העברת הבמה המדגם יכול לשנות את המיקום של נקודה עירור. נקודת האיתור משתנה גם על ידי הטיה של אופטיקה collimator של exciקרן לייזר ביחס לציר האופטי של נתיב האיתור 28 , 32 . כדי לחקור את ההתפשטות אור האור ואת ההמרה אורך, הטכניקה מיקרו מניפולציה ניתן להשתמש 32 . כדי לחבר כמה microspheres עם תכונות אופטיות שונות, ניתן להרים כדור אחד באמצעות מיקרו מחט והניח אותו על כדור אחר. בשילוב עם טכניקות micromanipulation ושיטת μ-PL, מדידות אופטיות שונות ניתן לבצע באמצעות תחומים פולימריים מצומדות, אשר מוכנים על ידי פשוטה עצמית הרכבה השיטה. זה נייר וידאו יהיה שימושי לקוראים המעוניינים להשתמש בחומרים פולימריים רך עבור יישומים אופטיים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. ייצור פרוטוקולים של פולימרים Microspheres

  1. שיטת דיפוזיה של אדי
    1. ממיסים 2 מ"ג של פולימרים מצומדות, כגון P1 (poly [(9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl) - alt - (5-octylthieno [3,4- c ] pyrrole-4,6-dione-1, 3-דיל)] 28 ו - P2 (פולי ([N- (2-heptylundecyl) carbazole-2,7-diyl) - alt - (4,8-bis [dodecyl] carbonyl] benzo [1,2- : 4,5- b '] dithiophene-2,6-diyl)] 28 , ב 2 מ"ל של כלורופורם (ממס טוב) בבקבוק 5 מ"ל.
    2. שים 5 מ"ל של מתנול (ממס מסכן) בקבוקון 50 מ"ל.
    3. שים את בקבוקון 5 מ"ל המכיל את הפתרון כלורופורם של הפולימר לתוך בקבוקון 50 מ"ל המכיל מתנול.
    4. מכסה את בקבוקון 50 מ"ל ולשמור אותו במשך 3 ימים על 25 מעלות צלזיוס כדי לאפשר משקעים של microspheres פולימר.
  2. מיני אמולסיה שיטה
    1. ממיסים 5 מ"ג של פולימרים מצומדות, כגון פולY [9,9-di-n-octylfluorenyl-2,7-diyl] (PFO) ו- poly [2-methoxy-5- (3 ', 7'-dimethyloctyloxy) -1,4-phenylenevinylene] (MDMOPPV) ב 1 מ"ל של כלורופורם.
    2. ממיסים 30 מ"ג (~ 50 מ"מ) של נתרן dodecyl סולפט (SDS) ב 2 מ"ל של מים deionized.
    3. הוסף 100 μL של הפתרון chloroform של הפולימר ל 2 מ"ל של מים המכילים SDS.
    4. מערבבים את תערובת כלורופורם / מים במרץ באמצעות homogenizer Ultra-Speed ​​ב 30,000 סל"ד במשך 2 דקות כדי emulsify את הפתרון.
    5. שמור את זה במשך יום אחד ללא מכסת הבקבוקון כדי להתאדות את כלורופורם.
    6. צנטריפוגה פיזור בצינור microcentrifuge 1.5 מ"ל במשך 5 דקות ב 2,200 x גרם. הסר את הפתרון מימית supernatant המכיל SDS.
    7. הוסף 2 מ"ל של מים deionized ולרעוד במרץ.
    8. חזור על שלב 1.2.6 ו 1.2.7 שלוש פעמים לשטוף את SDS שיורית.
  3. ממשק ממשק שיטת
  4. ממיסים 200 מיקרוגרם של פוליסטירן (PS) ו 10 μגרם של צבע פלואורסצנטי (בורון dipyrrin, BODIPY) ל 0.2 מ"ל של tetrahydrofuran (THF).
  5. בעדינות לשפוך את הפתרון THF על 1 מ"ל של שכבת המים.
  6. שמור על שתי שכבות מופרדות THF / מים במשך 6 שעות ללא מכסה את הבקבוקון כדי לאפשר משקעים של microspheres פולימר.

2. Micro-photoluminesencence (μ-PL) מדידה

  1. הכנת דוגמאות
    1. לדלל את ההשעיה של microspheres מוכן בסעיף 1 ב שאינו ממס ( כלומר, מתנול או מים deionized).
    2. ספין להטיל טיפה אחת (20-30 μL) ההשעיה מדולל של microspheres על גבי מצע קוורץ באמצעות ספין- coater (בדרך כלל, 2,000 סל"ד עבור 50 שניות).
    3. אוויר יבש את הסרט יצוק כתוצאה עד ממיסים התאדו לחלוטין (~ 5 דקות).
  2. הגדרה ניסיונית
    1. שים את המצע קוורץ (15 x 15 x 0.5 מ"מ 3 ) על השלב המדגם של micr אופטיאוסקופ.
    2. מצא היטב microspheres מוגדרים כי הם מבודדים בתחומים אחרים המתאימים למדידת μ-PL.
    3. בחר לייזר ( כלומר, אורך גל, גל רציף או הדופק, זמן הקרנה, אינטגרציה, וכו ' ).
    4. בחר את ההגדלה של העדשה.
  3. מידות
    1. השתמש קרן לייזר ממוקדת כדי להקרין את microsphere. השתמש במצב הלייזר הבא: cw או לייזר פולס עם אורכי גל ( λ ex ) של 405 ננומטר (cw), 450 ננומטר (cw), 355 ננומטר (לייזר הדופק, תדר, 1 קילוהרץ, משך הדופק, 7 ns) ו -470 Nm (לייזר הדופק, תדר, 2.5 MHz, משך הדופק, 70 ps).
    2. הקלט את ספקטרום PL בנקודה נרגשת באמצעות ספקטרומטר עם סורגים של 300 או 1,200 חריצים מ"מ -1 .
    3. קח תמונה פלורסנט.
    4. לשנות את נקודת עירור על ידי הזזת הבמה המדגם.
    5. שינוי נקודת איתור על ידי הטיית collimator(אם נחוץ).

3. טכניקת המיקרו-מניפולציה

  1. מניפולציה של microspheres
    1. הגדר מצע קוורץ שעליו microspheres משותקים על השלב המדגם של מיקרוסקופ אופטי.
    2. מצא microsphere מוגדר היטב המתאים למדידה μ-PL.
    3. הגדר מיקרו פלסטיק מחט על מכשיר מניפולציה מיקרו.
    4. הזז את המחט מיקרו באמצעות ג'ויסטיק מבוקרת מחשב להרים microsphere.
    5. להזיז את microsphere ולחבר אותו microsphere אחר.
    6. מדוד את μ-PL מן microsphere מחובר.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

איור 1 מציג ייצוגים סכמטיים של שיטת דיפוזית אדים (א), שיטת אמולסיה מיני (b) ושיטת משקעים ממשק (c). עבור שיטת דיפוזיה אדי ( איור 1 א ), בקבוקון 5 מ"ל המכיל פתרון CHCl 3 של פולימרים (0.5 מ"ג מ"ל -1 , 2 מ"ל) הוצב בקבוקון 50 מ"ל המכיל 5 מ"ל של ממס, כגון MeOH . הבקבוקון החיצוני היה כתום ולאחר מכן מותר לעמוד במשך 3 ימים על 25 מעלות צלזיוס. אדי של הלא ממס ממסרים לאט לתוך הפתרון, וכתוצאה מכך משקעים של פולימרים דרך מצב רווי. עבור שיטת מיני תחליב ( איור 1 ב ), פתרון CHCl 3 של פולימרים (5 מ"ג מ"ל -1 , 200 μL) נוספה תמיסה מימית של נתרן n- dodecyl סולפט (SDS, 1 מ"מ, 2 מ"ל). הפתרון המופרז דו-שלבי של CHCl 3 היה אמולסיFied על ידי נעה במרץ עם homogenizer (30,000 סל"ד, 5 דקות). האמולסיה כתוצאה מכך הורשתה לעמוד על 24 שעות ב 25 ° C ו 1 atm באופן טבעי להתאדות CHCl 3 . עודף SDS הוסר על ידי החלפת מים supernatant באמצעות צנטריפוגה (3 פעמים) כדי להשיג זירז של פולימרים מצומדות. עבור שיטת משקעים ממשק ( איור 1 ג ), פתרון THF של תערובת של קלקר (PS, [PS] = 1.0 מ"ג מ"ל -1 ) וצבע ניאון ([צבע] = 0.002-1.0 מ"ג מ"ל -1 = 6.4-3,200 מיקרומטר) נוספה בזהירות לשכבת הממיס של תערובת מים / EtOH (6/1 v / v, 1 מ"ל). דיפוזיה איטית של ממיסים, יחד עם התאדות בו זמנית של THF לאוויר, הביא משקעים לאחר 6 שעות של ההזדקנות.

סריקת מיקרוסקופ אלקטרונים (SEM) micrographs של microspheres כתוצאה שהוכנו על ידי כל שיטה מוצגים באיור1. עבור דיפוזיה אדי ושיטות משקעים ממשק, מוגדרים היטב microspheres עם כדוריות גבוהה ומשטחים חלקים הושגו. מאידך גיסא, בשיטת המיני-אמולסיה, התקבלו מיקרוסקופים מוגדרים היטב, אך המורפולוגיה של פני השטח לא הייתה חלקה כל כך בהשוואה לאלו שיוצרו על ידי השיטות האחרות. הסיבה לכך היא כי פעילי שטח מכסה את כל השטח של microspheres. עם זאת, את הכשרון של מיני תחליב השיטה היא microspheres יכול להיות עשוי סוגים שונים של פולימרים מצומדות. זה יתרון למדי, כי עם שיטת דיפוזיה אדי, פולימרים עם crystallinity גבוהה בקושי טופס גיאומטריה כדורית. בשיטת משקעים ממשק, מים משמש לעתים קרובות שאינו ממס על השכבה התחתונה. עם זאת, פולימרים מצומדות π הם בדרך כלל הידרופובי מאוד, כל כך כבד agglomeration של microspheres כתוצאה מתרחשת. זה הוא נחות לבודד כל microsphere יחיד על מצע עבור μ-PL אותי.

איור 2 מציג ייצוג סכמטי של הניסוי μ-PL ניסיוני. מיקרוסקופ אופטי עם מטרה 50X או 100X שימש לזיהוי חלקיקים מתאימים ולקביעת הקוטר שלהם ( d ). עבור מדידות, מערכת μ-PL שימש עם מיקרוסקופ בשילוב עם monochromator (grating: 300 או 1,200 חריצים מ"מ -1 ) ומצלמת CCD. ההיקף של microsphere יחיד היה photexcited ב 25 ° C בתנאי הסביבה על ידי cw או לייזר פעמו עם אורך עירור ( λ לשעבר ) של 405 ננומטר (cw), 532 ננומטר (cw), 355 ננומטר (לייזר הדופק, תדר, 1 kHz, משך הדופק, 7 ns), או 470 ננומטר (לייזר הדופק, תדר, 2.5 MHz, משך הדופק, 70 ps).

עבור מדידות μ-PL עם תנוחות עירור וגילוי שונות, הספירות היו נרגשות על-ידי לייזר 405 ננו-מטר,ואת האור נאסף ההתקנה confocal ידי מטרה 50X ו זוהה על ידי ספקטרומטר עם 300 חריצים מ"מ -1 grating. גודל נקודה, כוח לייזר, זמן האינטגרציה היו 0.5 מיקרומטר, 0.5 μW, ו 1 s, בהתאמה. כדי להפריד את נקודה איתור מ עירור, אופטיקה collimator של קרן לייזר עירור היה מוטה ביחס הציר האופטי של נתיב האיתור.

איור 3 מציג את WGM PL של microsphere יחיד של פולימרים π- מצומדות: P1 16k , P2 , ואת תערובות שלהם. 28 ספקטרה ברורה של WGM PL נצפתה מכל המיקרוספרות. גורם Q, שהוגדר על ידי אורך גל שיא מחולק בחצי רוחב הפסגה, הגיע עד 2,200 עבור microspheres של P1 16k , ואילו microspheres של P2 הראה Q- גורם של רק 300, possiblY בגלל המורפולוגיה משטח מחוספס 28 . עבור microspheres תערובת פולימר, יעיל intrasphere העברת אנרגיה התרחשה, וכתוצאה מכך שינוי משמעותי של WGM PL מאזור צהוב אל אזור אדום. גורם Q גבוה (1,500) נשמר בשל משטח חלק.

יתרה מזאת, נטל העברת האנרגיה בחקר נחקר על ידי שילוב של מיקרו-מניפולציה וטכניקות μ-PL. לפיכך, פולימורפי בורון דיפירין (BODIPY) צבעי מסוממים PS עם צבעי PL עם צבעי PL של ירוק, צהוב, כתום, ואדום היו מחוברים בזה אחר זה כדי ליצור tetraspheres עם תצורות ליניארית בצורת T ( איור 4 ) 32 . ניתוח מפורט של יעילות העברת האנרגיה הראה כי העברת האנרגיה הקלה מירוק לצהוב וצהוב לכתום התרחש ביעילות, בעוד העברת אנרגיה כתום לאדום כמעט לא התרחשה ב Ecause של חפיפה קטנה בין הלהקה PL של תורם האנרגיה ואת הלהקה הקליטה של ​​acceptor האנרגיה. למותר לציין, העברות אנרגיה המרה, כגון מאדום כתום, צהוב, ירוק, כמעט לא התרחשו.

איור 1
איור 1: שיטת הכנה של microspheres פולימר. ייצוגים סכמטיים של שיטת דיפוזית אדים ( א ), שיטת מיני אמולסיה ( ב ), שיטת משקעים ממשק ( ג ) ו מיקרוסקופים SEM של microspheres פולימר כתוצאה מכל שיטת הכנה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

55934fig2.jpg "/>
איור 2: ייצוג סכמטי של הגדרת הניסוי עבור מדידות μ-PL. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3
איור 3: ספקטרום PL מ microsphere יחיד. ( א ) מבנים מולקולריים של P1 16k ו P2 ו ייצוגים סכמטית של microspheres עצמית התאספו מ P1 16k , P2 , ואת התערובת שלהם ( P1 16k / P2 = 8/2 w / w), יחד עם מיקרוסקופים SEM שלהם. ( B - d ) ספקטרום PL מ microsphere יחיד נוצר מ P 16 16 ( ב ), תערובת P1 16k / P2 ( c ) ו- P2 ( d ). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4
איור 4: טכניקה micromanipulation כדי לארגן את microspheres. ( א ) מיקרוסקופ אופטי של פולימורפי BODIPY- מסוממים PS microspheres, מניפולציה על ידי מחט דק דק. ( B ו- c ) מיקרוסקופים אופטיים (עליונים) ופלואורסצנטיים (תחתונים) של המיקרוספרות המחוברות עם תצורות לינאריות ( b ) ו- T ( c ). ( ד ) ייצוג סכמטי של חלל, בתיווך, לטווח ארוך העברת אנרגיה.Jpg "target =" _ blank "> אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אינם מכריזים על אינטרסים פיננסיים מתחרים.

Acknowledgments

עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי KAKENHI (25708020, 15K13812, 15H00860, 15H00986, 16H0986, 16H02081) מ JSPS / MEXT יפן, קרן אסאהי זכוכית, ואת אוניברסיטת Tsukuba מראש יוזמה אסטרטגית, "אנסמבל של אור עם ענייני החיים."

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

הנדסה גיליון 124 פולימרים מצומדות הרכבה עצמית microsphere מהוד מיקרו- photoluminescence לוחש מצב גלריה מיקרו מניפולציה לייזר
ייצור של פולימרים microspheres עבור מהוד אופטי ויישומי לייזר
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