Waiting
Login processing...

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

Engineering

Tillverkning av polymera mikrosfärer för optisk resonator och laserapplikationer

Published: June 2, 2017 doi: 10.3791/55934

Summary

Protokoll för syntes av mikrosfärer från polymerer, manipulering av mikrosfärer och mikrofotoluminescensmätningar presenteras.

Abstract

Detta papper beskriver tre metoder för framställning av fluorescerande mikrosfärer innefattande π-konjugerade eller icke-konjugerade polymerer: ångdiffusion, gränssnittsutfällning och mini-emulsion. I alla förfaranden erhålles väldefinierade, mikrometer-stora sfärer från en självmonteringsprocess i lösning. Ångdiffusionsmetoden kan resultera i sfärer med högsta sfäricitet och ythaltighet, men de typer av polymerer som kan bilda dessa sfärer är begränsade. Å andra sidan kan i mini-emulsionsmetoden mikrokulor framställas av olika typer av polymerer, även från högkristallina polymerer med samplana, π-konjugerade backbones. De fotoluminescerande egenskaperna (PL) från enskilda isolerade mikrosfärer är ovanliga: PL är begränsad inuti sfärerna, förökar sig i omkretsarna av sfärerna via den totala interna reflektionen vid polymer / luftgränssnittet och stör sig själv för att visa skarp och periodisk resonans PL linjer. Dessa resonatinG-lägen är så kallade "viskande gallerilägen" (WGM). Detta arbete visar hur man mäter WGM PL från enskilda isolerade sfärer med hjälp av mikrofotoluminescens (μ-PL) tekniken. I denna teknik bestrålar en fokuserad laserstråle en enda mikrosfär, och luminescensen detekteras av en spektrometer. En mikromanipuleringsteknik användes sedan för att ansluta mikrosfärerna en efter en och för att demonstrera interpolär-PL-fortplantningen och färgomvandlingen från kopplade mikrosfärer vid excitation vid periferin av en sfär och detektering av PL från den andra mikrosfären. Dessa tekniker, p-PL och mikromanipulering, är användbara för experiment på mikrooptisk applikation med användning av polymermaterial.

Introduction

Partiklar av polymernano / mikrostorlekar används i stor utsträckning för en mängd olika tillämpningar, innefattande som katalysatorbärare, kolonnkromatografifyllmedel, läkemedelsavgivningsmedel, fluorescerande sonder för cellspårning, optiska medier och så vidare 1 , 2 , 3 , 4 , 5 6 , 7 , 8 , 9 . I synnerhet har π-konjugerade polymerer inneboende luminescerande och laddningsledande egenskaper som är fördelaktiga för optiska, elektroniska och optoelektroniska applikationer med användning av polymerbollar 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , speciellt laserapplikationer med mjuk orgAniska material 15 , 16 , 17 . Exempelvis bildar den tredimensionella integrationen av sfärer med flera hundra nanometer diametrar kolloidala kristaller, vilka visar fotoniska bandgap vid en viss våglängd 18 , 19 . När ljuset är begränsat i intersfärens periodiska struktur, visas låsning vid mitten av stoppbandet. Å andra sidan, när sfärernas storlek ökar till flera mikrometer skala, begränsas ljuset inuti en enda mikrosfär via total intern reflektion vid polymer / luftgränssnittet 20 . Förökning av ljusvåg vid maximal omkrets resulterar i störningar, vilket leder till utseendet av ett resonansläge med skarpa och periodiska utsläppslinjer. Dessa optiska lägen är så kallade "viskande gallerilägen" (WGM). Termen "viskande galleri" härstammar frånSt Pauls katedral i London, där ljudvågor sprider sig längs väggens omkrets, vilket viskar att höras av en person på andra sidan galleriet. Eftersom ljusets våglängd ligger på submikrometerskalan, som är mycket mindre än ljudvågor, är en sådan stor kupol inte nödvändig för WGM av ljus: små, mikrometerskala, väldefinierade fartyg, såsom mikrosfärer, mikrodiscs , Och mikrokristaller, uppfyller WGM-förhållandena.

Ekvation 1 är en enkel form av WGM-resonansförhållandet 21 :

Nπd = (1)

Där n är resonatorns brytningsindex, d är diametern, l är heltalet och λ är ljusets våglängd. Den vänstra delen av (1) är den optiska banlängden genom en cirkelförökning. När den optiska vägen sammanfaller medHeltal multipel av våglängden uppträder resonans, medan vid den andra våglängden minskas ljusvågan vid avrundning.

Detta dokument introducerar flera experimentella metoder för att framställa mikrosfärer för WGM-resonatorer från konjugerade polymerer i lösning: ångdiffusion 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 , mini-emulsion 31 och gränssnittutfällning 32 . Varje metod har unika egenskaper; Ångdiffusionsmetoden ger exempelvis väldefinierade mikrosfärer med mycket hög sfäricitet och släta ytor, men endast lågkristallinitetspolymerer kan bilda dessa mikrosfärer. Å andra sidan, för mini-emulsionenMetod kan olika slags konjugerade polymerer, innefattande högkristallina polymerer, bilda sfärer, men ytmorfologin är sämre än den som erhållits från ångdiffusionsmetoden. Gränssnittets utfällningsmetod är att föredra för att skapa mikrosfärer från färgdopade, icke-konjugerade polymerer. I samtliga fall spelar valet av lösningsmedlet och icke-lösningsmedlet en viktig roll vid bildandet av sfärisk morfologi.

I den andra halvan av detta dokument presenteras μ-PL och mikromanipuleringstekniker. För μ-PL-tekniken dispergeras mikrosfärer på ett substrat, och en fokuserad laserstråle, via en mikroskoplins, används för att bestråla en enda isolerad mikrosfär 24 . Den genererade PL från en sfär detekteras av en spektrometer genom mikroskoplinsen. Att flytta provsteget kan variera positionen för excitationspunkten. Detekteringspunkten är också variabel genom att vippa excimens kollimatoroptikTations laserstråle med avseende på detekteringsbanans 28 , 32 optiska axel. För att undersöka intersphere light propagation och våglängdsomvandling kan mikromanipulationstekniken användas 32 . För att ansluta flera mikrosfärer med olika optiska egenskaper är det möjligt att plocka upp en sfär med en mikronål och placera den på en annan sfär. I samband med mikromanipuleringsteknikerna och μ-PL-metoden kan olika optiska mätningar genomföras med användning av konjugerade polymersfärer, vilka framställs genom en enkel självmonteringsmetod. Detta videopapper kommer att vara användbart för läsare som vill använda mjuka polymermaterial för optiska tillämpningar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Tillverkningsprotokoll av polymera mikrosfärer

  1. Ångdiffusionsmetod
    1. Lös 2 mg konjugerade polymerer, såsom Pl (poly [(9,9-dioctylfluoren-2,7-diyl) -alt- (5-oktyltieno [3,4- c ] pyrrol-4,6-dion-l, 3-diyl)]) 28 och P2 (poly [(N- (2-heptylundecyl) karbazol-2,7-diyl) -alt- (4,8-bis [(dodecyl) karbonyl] benso [l, 2- b : 4,5- b '] ditiofen-2,6-diyl)]) 28 i 2 ml kloroform (ett bra lösningsmedel) i en 5 ml flaska.
    2. Sätt 5 ml metanol (ett dåligt lösningsmedel) i en 50 ml flaska.
    3. Sätt in 5 ml flaska innehållande kloroformlösningen av polymeren i 50 ml flaska innehållande metanol.
    4. Häll 50 ml flaskan och håll den i 3 dagar vid 25 ° C för att möjliggöra utfällning av polymermikrosfärerna.
  2. Mini-emulsionsmetod
    1. Lös upp 5 mg konjugerade polymerer, såsom polY [9,9-di-n-oktylfluorenyl-2,7-diyl] (PFO) och poly [2-metoxi-5- (3 ', 7'-dimetyloctyloxi) -1,4-fenylenevinylen] (MDMOPPV) I 1 ml kloroform.
    2. Lös 30 mg (~ 50 mM) natriumdodecylsulfat (SDS) i 2 ml avjoniserat vatten.
    3. Tillsätt 100 μl av kloroformlösningen av polymeren till 2 ml vatten innehållande SDS.
    4. Rör kloroform / vattenblandningen kraftigt med en ultrahöghastighetshomogenisator vid 30 000 rpm under 2 min för att emulgera lösningen.
    5. Förvara den i 1 dag utan att dra in flaskan för att indunsta kloroformen.
    6. Centrifugera dispersionen i ett 1,5 ml mikrocentrifugrör under 5 min vid 2 200 x g. Avlägsna den vattenhaltiga supernatantlösningen innehållande SDS.
    7. Tillsätt 2 ml avjoniserat vatten och skaka kraftigt.
    8. Upprepa steg 1.2.6 och 1.2.7 tre gånger för att tvätta resterande SDS.
  3. Gränssnittsutgångsmetod
  4. Lös 200 μg polystyren (PS) och 10 μG fluorescerande färgämne (bor-dipyrrin, BODIPY) till 0,2 ml tetrahydrofuran (THF).
  5. Häll försiktigt THF-lösningen på 1 ml vattenskiktet.
  6. Håll tvåskiktet separerat THF / vatten i 6 timmar utan att haka in flaskan för att möjliggöra utfällning av polymermikrosfärerna.

2. Mätning av mikrofotoluminescens (μ-PL)

  1. Provberedning
    1. Späd en suspension av mikrosfärerna framställda i avsnitt 1 i ett icke-lösningsmedel ( dvs metanol eller avjoniserat vatten).
    2. Spin-cast en droppe (20-30 μL) av den spädda suspensionen av mikrosfärer på ett kvarts substrat med användning av en spin-coater (typiskt 2000 rpm i 50 s).
    3. Lufttorka den resulterande gjutna filmen tills lösningsmedlen har förångat fullständigt (~ 5 min).
  2. Experimentuppställning
    1. Sätt kvartssubstratet (15 x 15 x 0,5 mm 3 ) på provsteget av en optisk mikroscope.
    2. Hitta väldefinierade mikrosfärer som är isolerade från andra sfärer och lämpliga för μ-PL-mätningen.
    3. Välj en laser ( dvs. våglängd, kontinuerlig våg eller puls, bestrålningstid, integration, etc. ).
    4. Välj förstoring av linsen.
  3. mätningar
    1. Använd en fokuserad laserstråle för att bestråla mikrosfären. Använd följande laserförhållande: cw eller pulserad laser med excitationsvåglängder ( X ex ) på 405 nm (cw), 450 nm (cw), 355 nm (pulslaser, frekvens, 1 kHz, pulsvarvtal, 7 ns) och 470 Nm (pulslaser, frekvens, 2,5 MHz, pulsvaraktighet, 70 ps).
    2. Spela in PL-spektret på den spända platsen med hjälp av en spektrometer med ett galler på 300 eller 1200 spår mm -1 .
    3. Ta en fluorescerande bild.
    4. Ändra excitationspunkten genom att flytta provsteget.
    5. Ändra detekteringspunkten genom att luta kollimatorn(om nödvändigt).

3. Mikromanipulationsteknik

  1. Manipulering av mikrosfärer
    1. Sätt ett kvartsubstrat på vilket mikrosfärerna är immobiliserade på provsteget i ett optiskt mikroskop.
    2. Hitta en väldefinierad mikrosfär lämplig för μ-PL-mätningen.
    3. Sätt en plastmikrofåll på en mikromanipuleringsapparat.
    4. Flytta mikronålen med en datorstyrd joystick för att hämta en mikrosfär.
    5. Flytta mikrosfären och anslut den till en annan mikrosfär.
    6. Mät μ-PL från den anslutna mikrosfären.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figur 1 visar schematiska representationer av ångdiffusionsmetoden (a), minimulsionsmetoden (b) och gränssnittsutfällningsförfarandet (c). För ångdiffusionsmetoden ( Figur la ) placerades en 5 ml flaska innehållande en CHCl3-lösning av polymerer (0,5 mg ml -1 , 2 ml) i en 50 ml flaska innehållande 5 ml av ett icke-lösningsmedel, såsom MeOH . Den utvändiga flaskan kappades och fick sedan stå i 3 dagar vid 25 ° C. Ångan av det icke-lösningsmedlet diffunderas långsamt i lösningen, vilket resulterar i utfällning av polymererna genom det övermättade tillståndet. För mini-emulsionsmetoden ( Figur 1b ) sattes en CHCl3-lösning av polymerer (5 mg ml -1 , 200 | il) till en vattenhaltig lösning av natrium- n- dodecylsulfat (SDS, 1 mM, 2 ml). Vatten / CHCl3-tvåfas-separerad lösning var emulsionOmrördes genom kraftig omrörning med en homogenisator (30 000 rpm, 5 min). Den resulterande emulsionen fick stå i 24 timmar vid 25 ° C och 1 atm för att naturligt indunsta CHCl3. Överskott SDS avlägsnades genom att utbyta supernatantvattnet genom centrifugering (3 gånger) för erhållande av en fällning av konjugerade polymerer. För gränssnittets utfällningsmetod ( Figur 1c ), en THF-lösning av en blandning av polystyren (PS, [PS] = 1,0 mg ml -1 ) och fluorescerande färgämne ([färgämne] = 0,002-1,0 mg ml -1 = 6,4-3,200 ΜM) tillsattes försiktigt till icke-lösningsmedelskiktet av en vatten / EtOH-blandning (6/1 v / v, 1 ml). Den långsamma diffusionen av lösningsmedlen, tillsammans med den samtidiga indunstningen av THF till luft, resulterade i utfällning efter 6 timmars åldrande.

Scanningelektronmikroskopi (SEM) mikrografer av de erhållna mikrosfärerna framställda med varje metod visas i FigUre 1. För ångdiffusions- och gränssnittsutfällningsmetoderna erhölls väldefinierade mikrosfärer med hög sfäricitet och släta ytor. Å andra sidan erhölls, för minemulsionsmetoden, väldefinierade mikrosfärer, men ytmorfologin var inte så jämn i jämförelse med de som framställdes med de andra metoderna. Detta berodde på att ytaktivt ämne täcker hela ytan av mikrosfärerna. Emellertid är fördelningen med minisemulsionsmetoden att mikrosfärer kan framställas av olika slags konjugerade polymerer. Detta är ganska fördelaktigt, eftersom polymerer med hög kristallinitet med ångdiffusionsmetoden knappt bildar sfärisk geometri. I gränssnittets utfällningsmetod används ofta vatten som ett icke-lösningsmedel på bottenskiktet. Imidlertid är π-konjugerade polymerer vanligen mycket hydrofoba, så stor agglomerering av de resulterande mikrosfärerna uppträder. Detta är ofördelaktigt för att isolera varje enskild mikrosfär på ett substrat för μ-PL migasurements.

Figur 2 visar en schematisk representation av den μ-PL experimentella inställningen. Ett optiskt mikroskop med ett 50X eller 100X objektiv användes för att identifiera lämpliga partiklar och för att bestämma deras diametrar ( d ). För mätningar användes ett μ-PL system med ett mikroskop kombinerat med en monokromator (galler: 300 eller 1200 spår mm -1 ) och en CCD-kamera. Omkretsen av en enda mikrosfär fotexpiterades vid 25 ° C under omgivande betingelser med en cw eller pulserad laser med en exciteringsvåglängd ( X ex ) på 405 nm (cw), 532 nm (cw), 355 nm (pulslaser, frekvens, 1 kHz, pulsvarvtal, 7 ns), eller 470 nm (pulslaser, frekvens, 2,5 MHz, pulsvaraktighet, 70 ps).

För μ-PL-mätningar med olika excitations- och detekteringspositioner upphetsades kulorna med en 405 nm laser,Och ljuset uppsamlades i en konfokal uppställning med ett 50X-objekt och detekterades av en spektrometer med ett 300-spår mm- 1 gitter. Spotstorlek, laserkraft och integrationstid var 0,5 μm, 0,5 μW respektive 1 s. För att separera detekteringspunkten från excitationen lutades kollimatoroptiken hos excitationslaserstrålen med avseende på detekteringsbanans optiska axel.

Figur 3 visar WGM PL av en enda mikrosfär av π-konjugerade polymerer: Pl 16k , P2 och deras blandningar. 28 Tydliga WGM PL spektra observerades från alla enskilda mikrosfärer. Q-faktorn, definierad av en toppvåglängd dividerad med halvviddens bredd, nådde så hög som 2 200 för mikrosfärer av P1 16k , medan mikrosfärer av P2 uppvisade en Q-faktor på endast 300, möjligaY på grund av den grova ytmorfologin 28 . För polymerblandningens mikrosfärer inträffade effektiv överföring av intrasfärenergi, vilket resulterade i en signifikant förskjutning av WGM PL från en gul-till en rödfärgad region. En hög Q-faktor (1 500) upprätthölls på grund av den släta ytan.

Vidare undersöktes kaskaden för interferenergiöverföring genom en kombination av mikromanipulation och μ-PL-tekniker. Således förenades polymorfa bor-dipyrrin (BODIPY) färgdopade PS-mikrosfärer med PL-färger av grön, gul, orange och röd, en för en för att bilda tetrafärer med linjära och T-formade konfigurationer ( Figur 4 ) 32 . Detaljerad analys av effektöverföringseffektiviteten visade att ljusenergiöverföringen från grönt till gult och från gult till orange skedde effektivt, medan energiöverföringen från orange till röd knappt inträffade b Ecause av den lilla överlappningen mellan energidonatorens PL-band och energiacceptorns absorptionsband. Naturligtvis har de uppkonverterade energiöverföringarna, som från rött till orange, gult och grönt, knappast inträffat.

Figur 1
Figur 1: Framställningsmetod för polymermikrosfärer. Schematiska representationer av ångdiffusionsmetoden ( a ), mini-emulsionsmetoden ( b ) och gränssnittutfällningsmetoden ( c ) och SEM-mikrografer av de erhållna polymermikrosfärerna från varje beredningsförfarande. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.

55934fig2.jpg "/>
Figur 2: Schematisk representation av experimentuppställningen för μ-PL-mätningar. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.

Figur 3
Figur 3: PL spektra från en enda mikrosfär. ( A ) Molekylstrukturer av P1 16k och P2 och schematiska representationer av de självmonterade mikrosfärerna från P1 16k , P2 och deras blandning ( P1 16k / P2 = 8/2 vikt / vikt), tillsammans med deras SEM-mikrografer. ( B - d ) PL spektra från en enda mikrosfär bildad från Pl 16k ( b ), P1 16k / P2- blandning ( c ) och P2 ( d ). Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.

Figur 4
Figur 4: Mikromanipuleringsteknik för att arrangera mikrosfärerna. ( A ) Optisk mikrografi av polymorfa BODIPY-dopade PS-mikrosfärer, manipulerade med en tunn mikronål. ( B och c ) Optiska (översta) och fluorescerande (nedre) mikrografer av de anslutna mikrosfärerna med linjära ( b ) och T-formade ( c ) konfigurationer. ( D ) Schematisk representation av kavitetsmedierad, långdistansinterferenergiöverföring.Jpg "target =" _ blank "> Vänligen klicka här för att se en större version av den här bilden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Författarna förklarar inga konkurrerande ekonomiska intressen.

Acknowledgments

Detta arbete stöddes delvis av KAKENHI (25708020, 15K13812, 15H00860, 15H00986, 16H02081) från JSPS / MEXT Japan, Asahi Glass Foundation och Tsukubas universitet Pre-strategiska initiativ, "Ensemble of Light with matters and life."

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 konjugerade polymerer självmontering mikrosfär resonator mikrofotoluminescens viskande galleriläge mikromanipulation laser
Tillverkning av polymera mikrosfärer för optisk resonator och laserapplikationer
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