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Engineering

ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र और लेजर एप्लीकेशन के लिए पॉलिमर माइक्रोस्फेर का निर्माण

Published: June 2, 2017 doi: 10.3791/55934
Automatic Translation
1,2,3, 1, 1, 1, 1
1Faculty of Pure and Applied Sciences, University of Tsukuba, 2Tsukuba Research Center for Interdisciplinary Materials Science (TIMS), University of Tsukuba, 3Center for Integrated Research in Fundamental Science and Technology (CiRfSE), University of Tsukuba

Summary

पॉलिमर से माइक्रोसिफेर के संश्लेषण के लिए प्रोटोकॉल, माइक्रोसहिम्स के हेरफेर और सूक्ष्म फोटोलुमिनेसिस मापन प्रस्तुत किए जाते हैं।

Abstract

इस पत्र में π संयुग्मित या गैर संयुग्मित पॉलिमर: वाष्प प्रसार, इंटरफ़ेस वर्षा और मिनी पायस शामिल फ्लोरोसेंट माइक्रोप्रोफेर तैयार करने के तीन तरीकों का वर्णन किया गया है। सभी तरीकों में, अच्छी तरह से परिभाषित, सूक्ष्म माप-आकार वाले क्षेत्रों को समाधान में स्वयं-संयोजन प्रक्रिया से प्राप्त किया जाता है। वाष्प प्रसार पद्धति का परिणाम उच्चतम गोलाकार और सतह चिकनाई वाले क्षेत्रों में हो सकता है, फिर भी इन क्षेत्रों को बनाने में सक्षम पॉलिमर के प्रकार सीमित हैं। दूसरी तरफ, मिनी पायस विधि में, माइक्रोलॉफ़ीर को विभिन्न प्रकार के पॉलिमर से बनाया जा सकता है, यहां तक ​​कि बहुत अधिक क्रिस्टलीय पॉलिमर से कॉपलनर, π संयुग्मित बैकबोन्स के साथ। एकल अलगाव microspheres से photoluminescent (पीएल) गुण असामान्य हैं: पॉल वातावरण के भीतर ही सीमित है, बहुलक / वायु अंतरफलक पर कुल आंतरिक प्रतिबिंब के माध्यम से क्षेत्रों की परिधि में फैलता है, और तेज और आवधिक गुंजयमान दिखाने के लिए स्वत: हस्तक्षेप करता है पीएल लाइनें ये रेजनिटिनजी मोड तथाकथित हैं "फुसफुसा गैलरी मोड" (डब्ल्यूजीएम) यह काम यह दर्शाता है कि सूक्ष्म-फोटोलुमिनेसिसेंस (μ-PL) तकनीक का उपयोग करके एकल पृथक क्षेत्रों से डब्लूजीएम पीएल को कैसे मापना है। इस तकनीक में, एक केंद्रित लेजर बीम एक एकल माइक्रॉस्फीयर को विचलित करता है, और एक स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा लुमिनेसिसेंस का पता लगाया जाता है। एक micromanipulation तकनीक तब एक एक करके microspheres कनेक्ट करने के लिए प्रयोग किया जाता है और एक क्षेत्र के परिधि में उत्तेजना और पीएल के अन्य microsphere से पता लगाने पर युग्मित microspheres से intersphere पीएल प्रसार और रंग रूपांतरण प्रदर्शित करने के लिए प्रयोग किया जाता है। इन तकनीकों, μ-PL और micromanipulation, बहुलक सामग्री का उपयोग कर माइक्रो-ऑप्टिक अनुप्रयोगों के प्रयोगों के लिए उपयोगी हैं।

Introduction

पॉलीमर नैनो / सूक्ष्म आकार के कणों को व्यापक रूप से विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है, जिनमें उत्प्रेरक समर्थन, स्तंभ क्रोमैटोग्राफी भरने, दवा वितरण एजेंट, सेल ट्रैकिंग, ऑप्टिकल मीडिया के लिए फ्लोरोसेंट जांच, और आगे 1 , 2 , 3 , 4 , 5 शामिल हैं , 6 , 7 , 8 , 9 विशेष रूप से, π- संयुग्मित पॉलिमर में अंतर्निहित luminescent और चार्ज का संचालन करने वाले गुण हैं जो पॉलीमर के क्षेत्रों 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , विशेष रूप से नरम संगठनों के उपयोग से लेजर अनुप्रयोगों का उपयोग करते हुए ऑप्टिकल, इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद होते हैं।एनीक सामग्री 15 , 16 , 17 उदाहरण के लिए, कई सौ नैनोमीटर व्यास वाले क्षेत्रों के त्रि-आयामी एकीकरण कोलाइडियल क्रिस्टल होते हैं, जो एक निश्चित तरंगलांब 18 , 1 9 में फोटोनिक बैंड अंतराल दिखाते हैं। जब रोशनी अंतरार्ह आवधिक संरचना में सीमित होती है, रोक बैंड के बीच में लगी हुई कार्रवाई दिखाई देती है। दूसरी ओर, जब क्षेत्र का आकार कई-माइक्रोमीटर पैमाने पर बढ़ जाता है, तो रोशनी एक एकल माइक्रोस्फेयर के भीतर बहुलक / एयर इंटरफ़ेस 20 पर कुल आंतरिक प्रतिबिंब के माध्यम से सीमित होती है। हस्तक्षेप में अधिकतम परिधि परिणामों पर प्रकाश की लहर का प्रसार, तेज और आवधिक उत्सर्जन लाइनों के साथ एक गुंजयमान मोड की उपस्थिति के कारण होता है। इन ऑप्टिकल मोड को तथाकथित "फुसफुसा गैलरी मोड" (डब्ल्यूजीएम) हैं शब्द "फुसफुसा गैलरी" से उत्पन्नलंदन में सेंट पॉल कैथेड्रल, जहां ध्वनि की तरफ दीवार की परिधि के साथ फैलती है, गैलरी के दूसरी तरफ किसी व्यक्ति द्वारा फुसफुसाते हुए सुनाई देती है। क्योंकि प्रकाश की तरंग दैर्ध्य उप-सूक्ष्ममापी पैमाने पर है, जो ध्वनि तरंगों की तुलना में बहुत कम है, इस तरह के एक बड़े गुंबद प्रकाश की डब्लूजीएम के लिए आवश्यक नहीं हैं: छोटे, सूक्ष्ममापी पैमाने-पैमाने, अच्छी तरह से परिभाषित वाहिकाओं, जैसे कि माइक्रो-विफेर्र्स, माइक्रोडिस्क , और माइक्रोक्रियास्टल्स, डब्ल्यूजीएम शर्तों को पूरा करें।

समीकरण 1 डब्लूजीएम प्रतिध्वनि अवस्था 21 :

Nπd = l एल (1)

जहां n गुंजयमान यंत्र के अपवर्तक सूचक है, घ व्यास है, एल पूर्णांक संख्या है, और λ प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है। (1) का बायां हिस्सा एक चक्र प्रसार के माध्यम से ऑप्टिकल पथ की लंबाई है। जब ऑप्टिकल पथ के साथ मेल खाता हैतरंग दैर्ध्य के पूर्णांक एकाधिक, अनुनाद होता है, जबकि अन्य तरंग दैर्ध्य पर, हल्के तरंग को गोलाकार पर कम किया जाता है।

समाधान में संयुग्मित पॉलिमर से वाइजेम रेजोनाटर के लिए माइक्रोप्रोफेर तैयार करने के लिए कई प्रयोगात्मक विधियों का परिचय दिया गया है: वाष्प प्रसार 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 2 9 , 30 , मिनी पायस 31 और इंटरफ़ेस वर्षा 32 । प्रत्येक पद्धति में अद्वितीय विशेषताएं हैं; उदाहरण के लिए, वाष्प प्रसार प्रणाली बहुत ही उच्च गोलाकार और चिकनी सतहों के साथ अच्छी तरह से परिभाषित microspheres प्रदान करती है, लेकिन केवल कम क्रिस्टलीयटी पॉलिमर इन microspheres का निर्माण कर सकते हैं। दूसरी तरफ, मिनी पायस के लिएविधि, संयुग्मित पॉलिमर के विभिन्न प्रकार, उच्च-क्रिस्टलीय पॉलिमर सहित, क्षेत्रों का निर्माण कर सकते हैं, लेकिन सतह आकारिकी वाष्प प्रसार पद्धति से प्राप्त की गई है। इंटरफ़ेस वर्षा पद्धति डाई-डीपैड, गैर संयुग्मित पॉलिमर से माइक्रोसॉफेर बनाने के लिए बेहतर है। सभी मामलों में, विलायक और गैर विलायक का चयन गोलाकार आकारिकी के गठन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

इस कागज के दूसरे छमाही में, μ-PL और सूक्ष्म हेरफेर तकनीक प्रस्तुत की जाती हैं। Μ-PL तकनीक के लिए, एक सब्सट्रेट पर microspheres छितराया जाता है, और एक माइक्रोस्कोप लेंस के माध्यम से एक केंद्रित लेजर बीम का प्रयोग एकल पृथक माइकोस्फेयर 24 में विकिरण के लिए किया जाता है। एक क्षेत्र से उत्पन्न पीएल माइक्रोस्कोप लेंस के माध्यम से एक स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा पता लगाया गया है। नमूना चरण चलाना उत्तेजना स्थान की स्थिति भिन्न हो सकता है। एक्ससी के कोलीमिटर ऑप्टिक्स को झुकाव द्वारा पता लगाने का बिंदु भी चर हैपता लगाने पथ 28 , 32 के ऑप्टिकल अक्ष के संबंध में टेशन लेजर बीम। अंतर्सक्ष प्रकाश प्रसार और तरंग दैर्ध्य रूपांतरण की जांच के लिए, सूक्ष्म हेरफेर तकनीक का इस्तेमाल 32 विभिन्न ऑप्टिकल गुणों के साथ कई माइक्रोफायरेस कनेक्ट करने के लिए, एक सूक्ष्म सुई का उपयोग करके एक क्षेत्र को लेने और इसे दूसरे क्षेत्र पर लगाया जा सकता है। माइक्रोमैनिप्युलेशन तकनीकों और μ-PL विधि के साथ संयोजन में, विभिन्न ऑप्टिकल मापन संयुग्मित बहुलक क्षेत्रों का उपयोग करके किया जा सकता है, जो कि एक साधारण स्वयं-विधानसभा विधि द्वारा तैयार किया जाता है। यह वीडियो पत्र उन पाठकों के लिए उपयोगी होगा जो ऑप्टिकल अनुप्रयोगों के लिए नरम पॉलिमर सामग्री का उपयोग करना चाहते हैं।

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Protocol

1. पॉलिमर माइक्रोस्कोर के निर्माण प्रोटोकॉल

  1. भाप विवर्तन विधि
    1. 2 एमजी संयुग्मित पॉलिमर, जैसे पी 1 (पाली [(9 9-डाइकोक्टिलफ्लोरेने -7, डायल) - alt - (5-ऑक्टीथिएनिओ [3,4- सी ] पायरोल -4,6-डायन-1, 3-डायल)] 28 और पी 2 (पॉली [(एन-(2-हेप्टिलंडेसील) कारबोजोल-2,7-डायल) -अल्ट - (4,8-बीआईएस [(डोडेसील) कार्बोनिल] बेंजो [1,2- बी : 4,5- बी '] डाइथियोफेंने -6-डायल)]) 28 , क्लोरोफॉर्म के 2 एमएल में (एक अच्छा सॉल्वेंट) 5 एमएल शीशी में।
    2. 50 मिलीलीटर शीशी में 5 एमएल मेथनॉल (एक खराब सॉल्वेंट) डालें।
    3. 50 मिलीलीटर शीशी युक्त मेथनॉल में पॉलीमर का क्लोरोफॉर्म समाधान युक्त 5 एमएल शीशी रखो।
    4. 50 मिलीलीटर की शीशी को कैप करें और इसे पॉलिमर microspheres की वर्षा के लिए अनुमति देने के लिए 25 डिग्री सेल्सियस पर 3 दिनों के लिए रखें।
  2. मिनी इमल्शन विधि
    1. 5 एमजी संयुग्मित पॉलिमर, जैसे कि पोल को भंग करेंवाई [9 9-डी-एन-ओक्टिल फ्लूरेनेल-2,7-डायल] (पीएफओ) और पाली [2-मेथॉक्सी -5- (3 ', 7'-डाइमिथोइक्टाइलॉक्सी) -1,4-फेनिलेविनिनिलीन] (एमडीएमओपीपीवी), क्लोरोफॉर्म के 1 एमएल में
    2. 2 मिलीलीटर विआयनीकृत पानी में 30 मिलीग्राम (~ 50 मिमी) सोडियम डाइडेस्किल सल्फेट (एसडीएस) भंग करें।
    3. बहुलक के क्लोरोफॉर्म समाधान के 100 μL को 2 एमएल पानी युक्त एसडीएस जोड़ें।
    4. क्लोरोफॉर्म / पानी का मिश्रण सख्ती से हल करने के लिए 2 मिनट के लिए 30,000 आरपीएम पर अल्ट्रा-हाई-स्पीड होमोजेनिज़र का उपयोग करते हैं।
    5. क्लोरोफॉर्म को लुप्त होने के लिए शीशी को कैप करने के बिना इसे एक दिन के लिए रखें।
    6. 5 मिनट के लिए 2,200 x ग्राम में 1.5 एमएल माइक्रोसेंट्रिज्यूज ट्यूब में फैलाव को अपकेंद्रित्र एसडीएस युक्त सतह पर तैरने वाला जलीय समाधान निकालें।
    7. विआयनीकृत पानी के 2 एमएल जोड़ें और सख्ती से हिलाएं।
    8. अवशिष्ट एसडीएस को धोने के लिए चरण 1.2.6 और 1.2.7 दोहराएं।
  3. इंटरफ़ेस वर्षा विधि
  4. 200 μg polystyrene (पी एस) और 10 μ छानोफ्लोरोसेंट डाई का जी (बोरोन डाइपिर्रिन, बॉडीपी) से 0.2 एमएल टाटरहाइड्रोफुरन (THF) है।
  5. धीरे से 1 एमएल पानी परत पर THF समाधान डालें।
  6. बहुलक microspheres की वर्षा के लिए अनुमति देने के लिए शीशी कैपिंग के बिना दो-परत के लिए 6 घंटे से अलग THF / पानी रखें।

2. माइक्रो-फोटोल्युमिनेसिसेंस (μ-PL) मापन

  1. नमूना तैयार करना
    1. गैर-विलायक ( यानी, मेथनॉल या विआयनीकृत जल) में अनुभाग 1 में तैयार किए गए माइक्रोफ़ेर्स के निलंबन को पतला।
    2. एक स्पिन-कोट (आम तौर पर, 50 एस के लिए 2,000 आरपीएम) का उपयोग करके क्वार्ट्ज सब्सट्रेट पर माइक्रोसहिम्स के पतला निलंबन के एक बूंद (20-30 μL) स्पिन-डाली।
    3. परिणामस्वरूप जाति की फिल्म को हवा में सूखा दें, जब तक कि सॉल्वैंट्स पूरी तरह से वाष्पित न हों (~ 5 मिनट)।
  2. प्रयोगिक व्यवस्था
    1. ऑप्टिकल माइक्रोआर के नमूने चरण पर क्वार्ट्ज़ सब्सट्रेट (15 x 15 x 0.5 मिमी 3 ) रखोoscope।
    2. अच्छी तरह से परिभाषित microspheres जो अन्य क्षेत्रों से अलग और μ-PL माप के लिए उपयुक्त हैं।
    3. लेजर चुनें ( यानी, तरंगलांबी, सतत लहर या नाड़ी, विकिरण का समय, एकीकरण, आदि )।
    4. लेंस के आवर्धन का चयन करें
  3. माप
    1. माइक्रोस्कोप को विकिरण के लिए एक केंद्रित लेजर बीम का उपयोग करें 405 एनएम (सीडब्ल्यू), 450 एनएम (सीडब्ल्यू), 355 एनएम (पल्स लेजर, आवृत्ति, 1 किलोहर्ट्ज, पल्स अवधि, 7 एनएस), और 470 के उत्तेजना तरंग दैर्ध्य ( λ पूर्व ) के साथ सीडब्ल्यू या स्पंदित लेजर का प्रयोग करें। एनएम (पल्स लेजर; आवृत्ति, 2.5 मेगाहर्ट्ज, पल्स अवधि, 70 ps)।
    2. एक स्पेक्ट्रोमीटर के साथ 300 या 1,200 ग्रूव्स मिमी -1 के झंझरी के साथ उत्साहित स्थान पर पीएल स्पेक्ट्रम को रिकॉर्ड करें।
    3. एक फ्लोरोसेंट छवि ले लो
    4. नमूना चरण को स्थानांतरित करके उत्तेजना स्थान बदलें।
    5. Collimator झुकाव द्वारा पता लगाने के स्थान को बदलें(यदि आवश्यक है)।

3. माइक्रोमेनैनिगोलेशन तकनीक

  1. माइक्रोफ़ेस का हेरफेर
    1. एक क्वार्ट्ज सब्सट्रेट सेट करें, जिस पर ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के नमूने चरण पर microspheres immobilized हैं।
    2. Μ-PL माप के लिए उपयुक्त एक अच्छी तरह से परिभाषित माइक्रोफ़ेरी खोजें।
    3. एक सूक्ष्म हेरफेर उपकरण पर एक प्लास्टिक सूक्ष्म सुई सेट करें।
    4. एक माइक्रो-स्पेयर लेने के लिए कंप्यूटर नियंत्रित जॉयस्टिक का उपयोग करके माइक्रो-सुई को स्थानांतरित करें।
    5. माइक्रोस्कोफ़ को स्थानांतरित करें और इसे किसी अन्य माइक्रोफ़ेयर से कनेक्ट करें
    6. जुड़े माइक्रोफ़ेयर से μ-PL को मापें

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Representative Results

चित्रा 1 वाष्प प्रसार पद्धति (ए), मिनी पायस विधि (बी), और इंटरफ़ेस वर्षा पद्धति (सी) के ढांच के रूप में प्रस्तुतिकरण दर्शाती है। वाष्प प्रसार विधि ( चित्रा 1 ए ) के लिए, 5 मिलीलीटर शीशी जिसमें सीएलसीएल 3 पॉलीमर का समाधान होता है (0.5 मिलीग्राम एमएल -1 , 2 एमएल) को 50 मिलीलीटर की शीशी में रखा गया जिसमें 5 एमएल गैर-विलायक होता है, जैसे कि मेओएच । बाहरी शीशी को कैप्चर किया गया था और फिर 25 डिग्री सेल्सियस पर 3 दिनों के लिए खड़े होने की अनुमति दी गई थी गैर-विलायक की भाप धीरे-धीरे समाधान में विलीन हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप सुपरसिर्टेरेटेड राज्य के माध्यम से पॉलिमर की वर्षा होती है। मिनी-पायस विधि ( चित्रा 1 बी ) के लिए, पॉलिमर (5 मिलीग्राम एमएल -1 , 200 μL) के एक CHCl 3 समाधान को सोडियम एन- डाोडेसील सल्फेट (एसडीएस, 1 एमएम, 2 एमएल) के एक जलीय समाधान में जोड़ा गया था। जल / सीएचएलएल 3 दो-चरण से अलग समाधान पायसीकरण थाएक होमोजिनायझर (30,000 आरपीएम, 5 मिनट) के साथ सख्ती से सरगर्मी से भिड़ना परिणामी पायस को 25 डिग्री सेल्सियस और 1 एटीएम पर 24 घंटे के लिए खड़ा करने की अनुमति दी गई ताकि प्राकृतिक रूप से सीएचएल 3 को लुप्त हो सके। संयुग्मित पॉलिमर के वेग को प्राप्त करने के लिए अतिरिक्त एसडीएस को सतह पर तैरनेवाला पानी को केन्द्रित करके (3 गुना) का आदान-प्रदान करके हटा दिया गया था। इंटरफ़ेस वर्षा विधि ( चित्रा 1 सी ) के लिए, पॉलीस्टाइनिन (पीएस, [पीएस] = 1.0 एमजी एमएल -1 ) और फ्लोरोसेंट डाई ([डाईए] = 0.002-1.0 मिलीग्राम एमएल -1 = 6.4-3,200 का मिश्रण का एक THF समाधान सुक्ष्ममापी) पानी / EtOH मिश्रण (6/1 वी / वी, 1 एमएल) के गैर-विलायक परत में सावधानी से जोड़ा गया था। सॉल्वैंट्स के धीमी गति से प्रसार करने के लिए, THF के हवा के साथ-साथ वाष्पीकरण के साथ, 6 घंटे उम्र बढ़ने के बाद वर्षा होती है।

प्रत्येक विधि द्वारा तैयार किए गए परिणामस्वरूप microspheres की इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) माइक्रोग्राफ स्कैनिंग छवि में प्रदर्शित होते हैंUre 1 वाष्प प्रसार और इंटरफ़ेस वर्षा विधियों के लिए, उच्च गोलाकार और चिकनी सतहों के साथ अच्छी तरह से परिभाषित microspheres प्राप्त किया गया। दूसरी तरफ, मिनी पायस विधि के लिए, अच्छी तरह से परिभाषित microspheres प्राप्त किया गया था, लेकिन सतह आकारिकी अन्य विधियों द्वारा उत्पादित लोगों की तुलना में इतनी चिकनी नहीं थी। ऐसा इसलिए था क्योंकि surfactant microspheres की पूरी सतह को कवर करता है। हालांकि, मिनी पायस विधि की योग्यता यह है कि विभिन्न प्रकार के संयुग्मित पॉलिमर से microspheres बनाया जा सकता है। यह काफी फायदेमंद है क्योंकि, वाष्प प्रसार विधि के साथ, उच्च क्रिस्टलीय के साथ पॉलिमर शायद ही गोलाकार ज्यामिति का निर्माण करते हैं। इंटरफ़ेस वर्षा पद्धति में, अक्सर नीचे परत पर एक गैर विलायक के रूप में पानी का उपयोग किया जाता है हालांकि, π- संयुग्मित पॉलिमर आमतौर पर बहुत ही हाइड्रोफोबिक होते हैं, परिणामी माइक्रोसिफेर का भारी संचय होता है। Μ-PL के लिए सब्सट्रेट पर प्रत्येक एकल माइक्रोस्फेयर को पृथक करने के लिए ये हानिकारक हैasurements।

चित्रा 2 चित्रा 2 μ-PL प्रयोगात्मक सेटअप का एक योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व दिखाता है। 50X या 100X उद्देश्य के साथ एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप का उपयोग उपयुक्त कणों की पहचान करने के लिए किया गया था और उनके व्यास ( डी ) को निर्धारित करने के लिए किया गया था। मापन के लिए, एक मोनोक्रोमेटर (झंझटाना: 300 या 1,200 grooves मिमी -1 ) और एक सीसीडी कैमरा के साथ एक माइक्रोस्कोप के साथ एक μ-PL प्रणाली का उपयोग किया गया था। एक एकल microsphere की परिधि 40 डिग्री एनएम (सीडब्ल्यू), 532 एनएम (सीडब्ल्यू), 355 एनएम (पल्स लेजर आवृत्ति, 305 एनएम) की एक उत्तेजना तरंग दैर्ध्य ( λ पूर्व ) के साथ एक सीडब्ल्यू या स्पंदित लेजर द्वारा परिवेश की स्थिति के तहत 25 डिग्री सेल्सियस पर photoexcited था। 1 kHz; पल्स अवधि, 7 एनएस), या 470 एनएम (पल्स लेजर; आवृत्ति, 2.5 मेगाहर्ट्ज, पल्स अवधि, 70 पी एस)।

विभिन्न उत्तेजना और पता लगाने की स्थिति के साथ μ-PL माप के लिए, क्षेत्रों को 405-एनएम लेजर द्वारा उत्साहित किया गया,और प्रकाश 50X उद्देश्य से एक confocal सेटअप में एकत्र किया गया था और 300-grooves मिमी -1 झंझरी के साथ एक स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा पता लगाया। स्पॉट आकार, लेजर पावर, और एकीकरण समय क्रमशः 0.5 माइक्रोन, 0.5 μW और 1 एस थे। उत्तेजना से पता लगाने के स्थान को अलग करने के लिए, उत्तेजना लेजर बीम के कोलिमीटर ऑटिक्स को पहचान पथ के ऑप्टिकल अक्ष के संबंध में झुका हुआ था।

चित्रा 3 π संयुग्मित पॉलिमर के एक एकल माइक्रॉस्फियर के WGM PL दिखाता है: P1 16k , P2 , और उनके मिश्रण 28 WGM PL स्पेक्ट्रा सभी एकल microspheres से मनाया गया था। शिखर की आधा चौड़ाई से विभाजित चोटी तरंग दैर्ध्य द्वारा परिभाषित Q- कारक, P1 16k के microspheres के लिए उच्च के रूप में 2,200 तक पहुंच गया, जबकि पी 2 के माइक्रोज़र ने केवल 300 के एक क्यू फ्लेक्टर को दिखाया, possiblY क्योंकि किसी न किसी सतह के आकारिकी 28 बहुलक मिश्रण microspheres के लिए, कुशल intrasphere ऊर्जा हस्तांतरण हुआ, जिसके परिणामस्वरूप डब्लूजीएम पीएल के एक पीले रंग से लाल रंग के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण बदलाव हुआ। चिकनी सतह के कारण एक उच्च क्यू फैक्टर (1,500) बनाए रखा गया था

इसके अलावा, सूक्ष्म हेरफेर और μ-PL तकनीकों के संयोजन के द्वारा अंतराही ऊर्जा हस्तांतरण झरना की जांच की गई थी। इस प्रकार, ब्लिएंट, पीले, नारंगी, और लाल रंग के पीएल रंगों वाले बहुरूप बोरान-डीपिर्रिन (बॉडीपी) डाई-ड्रैप्ड पीएस माइक्रोहिथेरस एक से एक के साथ टिटरस्पेयर बनाने के लिए रैखिक और टी-आकार के कॉन्फ़िगरेशन ( चित्रा 4 ) 32 के साथ जुड़ा हुआ था। ऊर्जा हस्तांतरण दक्षता के विस्तृत विश्लेषण में संकेत मिलता है कि हरे से पीले और पीले से नारंगी तक प्रकाश ऊर्जा स्थानान्तरण प्रभावी रूप से हुई, जबकि नारंगी से लाल तक ऊर्जा हस्तांतरण शायद ही मुश्किल हो गया। ऊर्जा दाता के पीएल बैंड और ऊर्जा स्वीकर्ता के अवशोषण बैंड के बीच छोटे ओवरलैप के कारण। कहने की ज़रूरत नहीं, ऊपर से परिवर्तित ऊर्जा स्थानान्तरण, जैसे कि लाल से नारंगी, पीले, और हरे रंग में, शायद ही ऐसा हुआ।

आकृति 1
चित्रा 1: बहुलक microspheres की तैयारी विधि। प्रत्येक तैयारी विधि से वाष्प प्रसार विधि ( ए ), मिनी-पायस विधि ( बी ), और इंटरफ़ेस वर्षा पद्धति ( सी ) और परिणामी बहुलक microspheres के SEM माइक्रोग्राफ के योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व। इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें

55934fig2.jpg "/>
चित्रा 2: μ-PL माप के लिए प्रयोगात्मक सेटअप का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व। इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें

चित्र तीन
चित्रा 3: एक एकल microsphere से एलएल स्पेक्ट्रा। ( ए ) पी 1 16 के और पी 2 के आण्विक संरचनाएं और पी 1 16 के, पी 2 से स्वयं-इकट्ठे microspheres की योजनाबद्ध प्रस्तुतियां, और उनके मिश्रण ( पी 1 16k / पी 2 = 8/2 वा / डब्ल्यू), उनके एसईएम माइक्रोग्राफ के साथ। ( बी - डी ) पी 1 16k ( बी ) से बने एक एकल माइकोस्फीयर से पीएल स्पेक्ट्रा, पी 1 16 के / पी 2 मिश्रण ( सी ), और पी 2 ( डी )। इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें

चित्रा 4
चित्रा 4: माइक्रोप्रोसेलेशन तकनीक को माइक्रोसिफेयर्स की व्यवस्था करने के लिए। ( ए ) पॉलीमोर्फ़िक बोडिपी-डीएडएस पीएस माइक्रोज़र के ऑप्टिकल माइक्रोग्राफ, पतली माइक्रो-सुई द्वारा छेड़छाड़ की गई। ( बी और सी ) रैखिक ( बी ) और टी-आकार ( सी ) विन्यास के साथ जुड़े माइक्रोफायरेस के ऑप्टिकल (शीर्ष) और फ्लोरोसेंट (नीचे) माइक्रोग्राफ। ( डी ) गुहा-मध्यस्थता, लंबी दूरी के अंतराहन ऊर्जा हस्तांतरण के योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व।Jpg "target =" _ blank "> कृपया इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए यहां क्लिक करें।

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Disclosures

लेखकों ने प्रतिस्पर्धी वित्तीय हितों की अनुपस्थिति की घोषणा की।

Acknowledgments

यह काम कांशी (25708020, 15 के 1 9 3812, 15 एच 200860, 15 एच 0086, 16 एच02081) जेएसपीएस / मैक्सिको जापान, असही ग्लास फाउंडेशन और सूकुबा विश्वविद्यालय के पूर्व-रणनीतिक पहल से, आंशिक रूप से "मामलों और जीवन के साथ प्रकाश की एकमाती" द्वारा समर्थित था।

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

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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).

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