Havada Dielektrik mikropartiküllerin Optik Tuzak Yükleme

Haesung Park; Thomas W. LeBrun

doi:10.3791/54862

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Havada Dielektrik mikropartiküllerin Optik Tuzak Yükleme

8.6K görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/54862

⸱

5 Şubat 2017

Haesung Park¹ , Thomas W. LeBrun¹

¹Physical Measurement Laboratory, National Institute of Standards and Technology

Bu makalede

Özet

Seçilen dielektrik mikropartiküllerin havada fırlatılması ve kararlı bir şekilde yakalanması için bir protokol sunulmaktadır.

Özet

Tek ışınlı gradyan optik tuzaktan radyasyon basıncı kullanarak seçilen bir dielektrik mikroparçacığı havada yakalamak için bir yöntem gösteriyoruz. Bir cam alt tabakaya yapışan rastgele dağılmış dielektrik mikropartiküller, bir piezoelektrik dönüştürücü (PZT) tarafından üretilen ultrasonik titreşimler kullanılarak anlık olarak ayrılır. Daha sonra, seçilen bir parçacığa odaklanan optik ışın, titreşimle uyarılmış mikroparçacıklar alt tabakaya geri düşerken, onu optik tuzağa kaldırır. Bir parçacık, yakalama ışınının nominal odağında veya yerçekiminin geri yükleme kuvvetini sağladığı odağın üzerindeki bir konumda (burada havaya yükselme konumu olarak anılır) sıkışabilir. Ölçümden sonra, sıkışan parçacık, kontrollü bir şekilde alt tabaka üzerinde istenen bir konuma yerleştirilebilir.

Bu protokolde, havada seçici optik tuzak yüklemesi için deneysel bir prosedür ana hatlarıyla belirtilmiştir. İlk olarak, deney düzeneği kısaca tanıtılmıştır. İkinci olarak, bir PZT tutucunun ve bir numune muhafazasının tasarımı ve imalatı ayrıntılı olarak gösterilmiştir. Seçilen bir mikropartikülün optik tuzak yüklemesi daha sonra numune hazırlama, tuzağa fırlatma ve tuzaktaki parçacık hareketini uyarmak ve yükü ölçmek için elektrostatik kuvvet kullanımı dahil olmak üzere adım adım talimatlarla gösterilir. Son olarak, Brownian'ın kaydedilmiş parçacık yörüngelerini ve havada hapsolmuş bir mikroparçacığın balistik hareketlerini sunuyoruz. Bu yörüngeler, sertliği ölçmek veya zaman alanı ve frekans alanı analizi yoluyla optik hizalamayı doğrulamak için kullanılabilir. Seçici tuzak yüklemesi, optik cımbızların bir parçacığı ve tekrarlanan tuzak yüklemeleri üzerindeki değişikliklerini tersine çevrilebilir bir şekilde izlemesini sağlar, böylece parçacık-yüzey etkileşimi çalışmalarına olanak tanır.

Giriş

Ashkin fizik ve biyofizik temel çalışmalar için birincil araç olarak optik yakalama tekniklerinin geliştirilmesi teşvik 1970 ¹ romanı başarıda hızlanma ve radyasyon basıncı ile mikropartiküllerin yakalama bildirdi. Bugüne ^{^{^kadar, 2,}} ^{^3,} ^{^4,} ^5, optik yakalama uygulama, sıvı ortamlarda esas olarak odaklanmıştır, tek biyomoleküllerin mekanik özellikleri koloitlerin davranışından, sistemler çok geniş bir çalışma için kullanılmıştır. ^{^6,} ^{^7,}