Name: Nanodetection için bir referans Interferometer Uygulanması (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-04-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 11 s
Description: Keşfedin, fısıltı galeri modu algılama kullanarak referans interferometre ile lazer gürültüsünü bastırarak ultra yüksek kalite faktörlü mikroboşluklarda nanometre ölçekli parçacıkları hassasiyetle tespit etme yöntemini.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarlar Şekil 1 kavramsal şemasını oluşturmak için Xuan Du teşekkür etmek istiyorum. Bu çalışma Kanada Doğal Bilim ve Mühendislik Araştırma Konseyi (NSERC) hibe tarafından finanse edildi.

1.. Referans Interferometre İnşaat ve AYH Ölçme <ol><li> İnşaat <ol><li> Üstü açık bir akrilik kutusu oluşturun. Bu yapı Strafor kutu içinde x 16 x 16 bir 16 içine rahatça sığacak kadar büyük olmalıdır. </li><li> Üstü açık akrilik kutusunda oturmak ve tamamen ısı yalıtımı için strafor kutu ile kapalı olacak optik bileşenleri, evine 3 aşamalı bir rafı imal. Strafor kutusunda bulunan iki yüksek delik lifler tüm kasayı girmek ve çıkmak için izin vermek için mevcut olması gerekir. </li><li> 3. aşamada: 3 dB yönlü bir bağlayıcı One çıkışı elyaf da ayrı bir 3 dB yönlü bir bağlayıcı bir giriş portuna yol açan bir polarizasyon kontrolöre klemplenmelidir. </li><li> 2. aşamada: İlk 3 dB yönlü kuplör diğer çıkış bağlantı kaynaklanan optik elyafın yaklaşık 16 metre olan bir döngü oluşturur. S kalan giriş bağlantı bu fiber Doğrudan3. sahnede econd 3 dB yönlü elemanı. </li><li> Bir buz banyosu moda olarak,% 50 sıvı, su ile karıştırılarak% 50 traş buz ile akrilik kutusunu doldurmak ve buna bağlı olarak 0 ° C civarındaki optik bileşenlerin sıcaklığını korumak </li></ol></li><li> AYH Ölçme <ol><li> İstenilen dalga boyunda lazer probu kurmak. Onun çıkış 3 dB güç splitter bağlı olduğundan böyle bir fonksiyon jeneratörü çalıştırmak. 3 dB ayırıcıya gelen çıktıların bir izleme amacıyla osiloskop bağlı olmalıdır ve diğer çıkış doğrudan ayar lazer frekansı kullanılacak. </li><li> 1 st 3 dB yönlü bir bağlayıcı için girdi olarak lazer çıkış besleyin. </li><li> 2. 3 dB yönlü bağlaçta iki çıkışları dengeli Fotodedektör (BPD) photomixed sinyallerini taşımak için vardır. Son olarak, osiloskop bir kanal girişine BPD çıkış kablosunu bağlayın. </li><li> Lineer Sayı ile lazer tarama frekansı(1 V ve 100 Hz arasında bir frekans tarama tepe-tepe voltaj ile) dalga biçimi üreteci üretilen bir rampa sinyali ile laser modülünü ying. BPD gelen çıkış sinyali osiloskop sinüs olacak. </li><li> Dinle polarizasyon kontrolör sinüs dalga tepe-tepe gerilimi maksimize etmek gibi. </li><li> , FSR&#39;ye ölçmek DC moduna dalga jeneratörü ayarlayarak sürekli dalga çıkışı için lazer yapılandırmak için. Dinle dalga jeneratör gerilim BPD&#39;den iletilen sinyal etrafında 0 V (yani. Karesel noktası) dalgalandığı böyle. Bir elektrik spektrum analizör kullanılarak çıkış sinyalini kontrol edin. Izlenen sinyal küresel maksimum (sıfır frekansında) en yakın ilk sıfır konumu FSR karşılık gelen bir basınç-kare fonksiyonu olarak görünmelidir. Ölçüm gürültüsünü en aza indirmek için, ortalama moduna elektrik spektrum analizörü ayarlayın. </li></ol></li></ol> 2.. Fiber 13 Çekme </sup&gt; Başlangıç: Bu prosedürün bir hedefi, yaklaşık verimli kavrama meydana böylece microcavity kişilerce konik seyahat fotonların faz maç için. Fiber çekildiğinde, iki kelepçe arasında kalan merkezi bölüm daha sonra, kaplama haline çekirdek ve hava hale orijinal silis kaplama ile oluşturulan bir dalga kılavuzu içinde birden modları için, normal bir elyaf içindeki tek modunu destekleyen geçiş olacak ve Tek bir moda. Memnun modlu yayılma koşullar elyaf çapının sürekli daralma ile etkisiz olacak olup, burada, geçici olarak lifin silika çekirdek hemen hemen merkezi bölümünde kaybolur. <ol><li> Motorlu translasyonel aşamasına fiber sabitleyin. </li><li> Her bölümün bir ucunda FC / APC bağlantı optik lif iki bölümleri Connectorize. Fiber striptizci ile bağlantısız uçlarından ara kaplamayı çıkarın, ilk aseton ile temizleyin ve inciizopropanol tr, uç yönleriyle tutunmaya, füzyon ve onları bir araya splice. </li><li> , Konik kaybını en izlenmesi diğer fiberin ucu, bir fotodetektör (PD) bağlı iken, fiberin bir ucuna sabit bir güç modunda bir sonda lazer bağlamak için. PD&#39;nin çıkışı, bir osiloskopa bağlanmalıdır. Iletilen lazer gücü ile orantılı olan PD çıkış voltajı ölçmek için osiloskop ayarları yapılır. </li><li> PD çıkış geriliminin başlangıç ​​değeri kaydedin ve adım 2.9 kadar izlemeye devam. </li><li> Fiber tutma düzeninin ve görüntü bir optik mikroskop ile fiber için fiber sıkıştırın. </li><li> Bu hava borusunu çıkmak ve stabilize etmek için kanalın basıncı için bekleyen, konik yakın akmaya başlar, öyle ki, hidrojeni serbest bırakın. , Hidrojen gazı için akış hızı 110 ml / dak ulaştığında, elyaf ısı ile daha hafif bir çıkışa yakın bir tutuşturmak. </li><li> Özel bir LabVIEW programı kullanılarak, doğrusal fiber çekin. Pu sırasında unutmayınBirden fazla kaplama modları şevli fiber bölüm yoluyla ışık kılavuz baskın hale iken lling işlem olup, elyaf çekirdek yavaş yavaş kaybolur. Fiber optik vasıtası ile iletilen çok modlu yoğunluğu girişimi nedeniyle salınım gerekir. </li><li> Sadece tek bir kaplama modunu destekler kadar fiber konik genişliğini azaltmak için fiber çekerek devam edin. Işık şiddeti değişir durduğunda, lif çekerek durdurmak. </li><li> Çeviri aşamasında gelen lif tutucu bırakın ve piezoelektrik sahne yakınındaki sabitleyin. </li></ol> 3.. Hazırlama ve Çözümleri Teslim <ol><li> 22:00, 13:00 ve Dulbecco fosfat tamponlu salin (DPBS) içinde 50 nm yarıçap Tek dağılımlı polistiren mikro oluşan 100 fM çözelti hazırlayın. Ayrıca, saf DPBS çözüm oluşturmak. </li><li> , Bir santrifüjde çözüm yerleştirin denge amacıyla içindeki konumlarını sersemleme ve bir 30 dakika eğirme döngüsü başlatmak. </li><li> Completio Uponn, güvenli bir şekilde, bir kurutucuda çözüm yer bunu tahliye ve 30 dakika boyunca ultrason dalgaları ile çözüm bombardıman. </li><li> Çözüm çıkarın ve deneme kurulumunun yakın bunları bir kenara koyun. </li><li> Küçük bir sıvı dağıtım sistemi için bir stand oluşturun. <ol><li> Iki bileziğin temizlik üzerine, bir mikrotübül segmentinin iki ucundan üzerine şırınga ipuçları eklemek ve şırınga ipuçları ferülü vida. Bireysel üçüncü bir şırınga ucu yüksüklerdeki birini bağlayın ve Luer için diğer bir varil-piston montaj uydurma kilitleyin. </li><li> Stand maruz şırınga ucu sabitleyin ve numune arkasında pervane. Sıvılar önemli dökülme olmaksızın numune üzerine akmasına gerekir. </li></ol></li><li> Protokol Bölüm 5 bakımından uygun bir çözüm ile namluyu yük ve elle deney sırasında mikroakışkan sistemi aracılığıyla enjekte. </li></ol> 4. Sistem Yapılandırması ve Interconnections <ol><li> Prob Lase bağlayın<html> 10 dB yönlü coupler&#39;e r. Iletilen bağlantı konik lif ardından polarizasyon denetleyiciye bağlıyken birleştiğinde noktası referans interferometrenin giriş portuna bağlanır. </li><li> Lif daralmasının iki keskin görüntüler elde etmek için mikroskop hedefleri yönlendirmesi. </li><li> Bir Emniyeti&#39;ne konik fiber çıkışını bağlayın. Bu PD çıktısı osiloskop farklı bir kanal girişine bağlı olmalıdır. </li><li> Nanopositioner üzerinde numuneyi monte edin ve elyaf konik merkezine yakın olduğu, böylece bu yer değiştirmesi için kaba ayarlamaları yapın. </li><li> Numuneye DPBS enjekte edilir. Kaba ayarlamaları gibi fiber konik iki CCD kamera görünümüne girer emin olun. Microcavity için fiber konik ikinci kuplaj kurmak için nanopositioner ayarlayın. </li><li> Osiloskopta uygun bir rezonans daldırma elde etmek için lazer dalga boyu tarayın. </li></ol> 5.. Nanoparçacık Algılama ontent &quot;&gt; veri elde etmek için:, ev yapımı yazılımı kullanarak, osiloskobun tetik ayarlarını yapılandırın ve daha fazla işlem için osiloskop izlerini toplamak. <ol><li> Bir referans olarak tampon çözeltisi için veri kaydedin. </li><li> Düşükten en yüksek konsantrasyonuna nanopartikül çözümler için kaydedilmektedir. </li><li> Microcavity bağlayıcı nedeniyle nanopartikülüne gerçekleşecek frekans değişimleri gözlemleyin. </li></ol> Verilerin 6. Sonişleme Toplanan veriler ayrıca bir öz-yazılı MATLAB programı tarafından işlenebilir. Program gerekir: <ol><li> Referans interferometre izlerini okumak ve sinüzoidal eğriler için en az bir-kare uyum yapmak. Gömme sinüzoidal Fazlar anında lazer titremeyi tahmin etmek için kullanılır. </li><li> Kavite iletim izlerini okuyun ve çift-Lorentz fonksiyonu için en az bir-kare uyum yapmak. Optik frekansları, 1 ν (rezonans dips tekabülν 2) ve δν 1 ile temsil edilen yarı maksimum (FWHM ait, önceki tam genişlikleri, δν 2) interferometre sinyal iletim sinyalinin karşılaştırılması ile belirlenir. </li><li> I 1 (sol rezonans) veya 2 (sağ rezonans) olabilir, ya da Q i = ν i / δν i ve her bir daldırma kalite faktörünün elde edilir. </li><li> Geleneksel olarak, hesaplamak, lazer tarama gerilim, lazer seğirme verimleri daha büyük ölçüm gürültü yoluyla rezonans dips optik frekansları. </li><li> Ortalama rezonans frekansı ν ort toplayın = (ν 1 + ν 2) / 2 ve ayrık frekans Δν = ν 2 - ν 1 her bir ölçüm için ve zamanın bir fonksiyonu olarak çizmek. Bir nanoparçacık microcavity, ortalama rezonans frekansı ve iki frekans sho hem ani değişimler yüzeyine bağlandığındaULD gözlenebilir. </li></ol>

<ol><li>Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+microcavities%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Optical microcavities.</a> Nature. 424 (6950), 839-846 (2003).</li>
<li>Lu, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+sensitivity+nanoparticle+detection+using+optical+microcavities%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">High sensitivity nanoparticle detection using optical microcavities.</a> PNAS. 108 (15), 5976-5979 (2011).</li>
<li>Vollmer, F., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Whispering-gallery-mode+biosensing%3A+label-free+detection+down+to+single+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Methods%22%5BJournal%5D)">Whispering-gallery-mode biosensing: label-free detection down to single molecules.</a> Nat. Methods. 5 (7), 591-596 (2008).</li>
<li>Vollmer, F., Braun, D., Libchaber, A., Khoshsima, M., Teraoka, I., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protein+detection+by+optical+shift+of+a+resonant+microcavity%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Protein detection by optical shift of a resonant microcavity.</a> Appl. Phys. Lett. 80 (21), 4057-4059 (2002).</li>
<li>Sun, Y., Fan, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+ring+resonators+for+biochemical+and+chemical+sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Bioanal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Optical ring resonators for biochemical and chemical sensing.</a> Anal. Bioanal. Chem. 399 (1), 205-211 (2011).</li>
<li>Shopova, S. I., Rajmangal, R., Nishida, Y., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasensitive+nanoparticle+detection+using+a+portable+whispering+gallery+mode+biosensor+driven+by+a+periodically+poled+lithium-niobate+frequency+doubled+distributed+feedback+laser%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">Ultrasensitive nanoparticle detection using a portable whispering gallery mode biosensor driven by a periodically poled lithium-niobate frequency doubled distributed feedback laser.</a> Rev. Sci. Instrum. 81 (10), 103-110 (2010).</li>
<li>Santiago-Cordoba, M. A., Boriskina, S. V., Vollmer, F., Demirel, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle-based+protein+detection+by+optical+shift+of+a+resonant+microcavity%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle-based protein detection by optical shift of a resonant microcavity.</a> Appl. Phys. Lett. 99 (7), 073701(2011).</li>
<li>Swaim, J. D., Knittel, J., Bowen, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+limits+in+whispering+gallery+biosensors+with+plasmonic+enhancement%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Detection limits in whispering gallery biosensors with plasmonic enhancement.</a> Appl. Phys. Lett. 99 (24), 243109(2011).</li>
<li>Gorodetsky, M. L., Pryamikov, A. D., Ilchenko, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rayleigh+scattering+in+high-Q+microspheres%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Opt.+Soc.+Am.+B%22%5BJournal%5D)">Rayleigh scattering in high-Q microspheres.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 17 (6), 1051-1057 (2000).</li>
<li>Lu, T., Su, J., Fraser, S., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Split+frequency+sensing+methods+and+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Patent+granted+on%22%5BJournal%5D)">Split frequency sensing methods and systems.</a> Patent granted on. , (2013).</li>
<li>Zhu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-chip+single+nanoparticle+detection+and+sizing+by+mode+splitting+in+an+ultrahigh-Q+microresonator%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photonics%22%5BJournal%5D)">On-chip single nanoparticle detection and sizing by mode splitting in an ultrahigh-Q microresonator.</a> Nat. Photonics. 4 (1), 46-49 (2010).</li>
<li>Shopova, S. I., Rajmangal, R., Nishida, Y., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasensitive+nanoparticle+using+a+portable+whispering+gallery+mode+biosensor+driven+by+a+periodically+poled+lithium-niobate+frequency+doubled+distributed+feedback+laser%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">Ultrasensitive nanoparticle using a portable whispering gallery mode biosensor driven by a periodically poled lithium-niobate frequency doubled distributed feedback laser.</a> Rev. Sci. Instrum. 81 (10), (2010).</li>
<li>Cai, M., Painter, O., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+critical+coupling+in+a+fiber+taper+to+a+silica-microsphere+whispering-gallery+mode+system%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Observation of critical coupling in a fiber taper to a silica-microsphere whispering-gallery mode system.</a> Phys. Rev. Lett. 85 (1), 74-77 (2000).</li>
<li>Li, J., Lee, H., Yang, K. Y., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sideband+spectroscopy+and+dispersion+measurement+in+microcavities%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Sideband spectroscopy and dispersion measurement in microcavities.</a> Opt. Express. 20 (24), 26337-26344 (2012).</li>
<li>Chow, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Critical+coupling+control+of+a+microresonator+by+laser+amplitude+modulation%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Critical coupling control of a microresonator by laser amplitude modulation.</a> Opt Express. 20 (11), 12622-12630 (2012).</li>
<li>Swaim, J. D., Knittel, J., Bowen, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+nanoparticles+with+a+frequency+locked+whispering+gallery+mode+microresonator%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Detection of nanoparticles with a frequency locked whispering gallery mode microresonator.</a> Appl. Phys. Lett. 102 (18), (2013).</li>
<li>Knittel, J., Chow, J. H., Gray, M. B., Taylor, M. A., Bowen, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasensitive+real-time+measurement+of+dissipation+and+dispersion+in+a+whispering-gallery+mode+microresonator%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Ultrasensitive real-time measurement of dissipation and dispersion in a whispering-gallery mode microresonator.</a> Opt. Lett. 38 (11), 1915-1917 (2013).</li>
<li>Shopova, S. I., Rajmangal, R., Holler, S., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+enhancement+of+a+whispering-gallery-mode+biosensor+for+single+nanoparticle+detection%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Plasmonic enhancement of a whispering-gallery-mode biosensor for single nanoparticle detection.</a> Appl. Phys. Lett. 98 (24), (2011).</li>
<li>Santiago-Cordoba, M. A., Boriskina, S. V., Vollmer, F., Demirel, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle-based+protein+detection+by+optical+shift+of+a+resonant+microcavity%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle-based protein detection by optical shift of a resonant microcavity.</a> Appl. Phys. Lett. 99 (7), (2011).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Bu akım ayar prob lazer kaynağı için herhangi bir geri besleme kontrolü gerektirmeden, örneğin microdisks, mikro kürecikler ve mikro boşluklara WGM microtoroids gibi, bir dizi tarama özelliğine sahiptir. Tespiti için hatırı sayılır bir sinyal-gürültü oranı (SNR) nedeniyle yol uzunluğu ve partikül kaynaklı geri saçılma etkiler sağladığı adım kaydırma donanımlar için elde edilebilir. Sadelik ve referans interferometrenin kendisinin düşük maliyeti göz önüne alındığında, bu yöntem WGM boşlukların özelliklerini inceleyerek v...

Araştırma faiz nanodetection ve 1-8 Biyoalgılayıcı amacıyla fısıldayan galeri modunda (WGM) mikro boşlukların kullanımı üzerinde önemli ölçüde arttı. Bu ultra-yüksek kalite faktörü (Q) tek protein düzeyinde 2 aşağı minik biyolojik parçacıkları, belirlenmesinde yetkin optik boşluklar içerir. Bu olağanüstü duyarlılığı ile iletim 9-11 küçük bir mod hacim içinde ışık enerjisi boşluktaki hapsi ile etkin olabilir için rezonans ve bölünmüş frekans değişimleri izleme, olduğunu. Bir rezonatör optik özellikleri varyasyonlar da ayrık molekül ya da nanopartiküllerin bağlama kaynaklanan bu kaymaların nedeni vardır. Bu tür uygulamalar için üç boyutlu bir yapının bir WGM daha az karmaşık, örneğin, sadece bir CO2 lazer kullanılarak çekilmiş bir fiber optik ablasyonu ile yakın bir atomik olarak pürüzsüz bir yüzeye sahip imal edilebilir bir silis mikrosfer olduğu. Bilindiği gibi,10 9 sipariş üzerine yüksek Q-faktörler 1 elde edilebilir. Bir microcavity ait rezonans frekansı aynı zamanda, geleneksel olarak, bir osiloskopta yakalanır optik iletim foto-tespit ederken, ayarlanabilir bir lazer kaynağının optik tarama frekansı ile izlenir. Bu tekniğin doğal bir dezavantajı lazer dalga boyu veya lazer titremesini dalgalanan kaynaklanan iletim damla konumu ile ilgili belirsizlik olduğunu. Bu komplikasyon üstesinden gelmek için, girişimölçer lazer jitter iptal ve gözlenen hassasiyeti 2 artırmak için bir referans sinyali üretmek için bir microcavity birlikte kullanılabilir. (Ölçüm esnasında son bir FSR frekans aralığı titreşimi gelen lazer önlemek için yeterince büyük bir serbest spektral aralığının veya FSR ile) interferometre ve int bulgulama ışın geçer referans ışını: Işık giriş iki optik yolları ayrılmıştırWGM microresonator ile eracts. Bu özellik, bir dağıtılmış geribildirim lazer (DFB) kombinasyonu ve periyodik kutuplu lityum niyobat (PPLN) 12 DoubleR gerektiren WGM algılama gibi daha gelişmiş yapılandırmaları göre deneyler, akıcılık. Bu yayında, nano madde ultra-yüksek kalite faktörü microcavity tabanlı izlenmesi için girişimölçer tekniktir 3 tarif edilir. Bunu gerçekleştirmek için gerekli kurulum ve veri toplama işlemleri kavite kalite faktörü referans interferometri ile tespit edilebilir nasıl gösteren, özetlenmiştir.

<table><tbody><tr><td>Polistiren&nbsp; Mikro küreler</td><td>PolyScience</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco' s Fosfat Tamponlu Tuzlu Su (DPBS)</td><td>Life Technologies</td><td>14190</td><td></td></tr><tr><td>Piezoelektrik Nano Konumlandırıcı Sistem</td><td>Physik Instrumente</td><td>P-611.3S</td><td></td></tr><tr><td>Dengeli Fotodedektör</td><td>Thorlabs</td><td>PDB120A</td><td></td></tr><tr><td>Fotodedektörü</td><td>Newport</td><td>1801-FC</td><td></td></tr><tr><td>3 dB Fiber Optik Yönlü Bağlayıcı</td><td>Thorlabs</td><td>FC632-50B</td><td></td></tr><tr><td>10 dB Fiber Optik Yönlü Bağlayıcı</td><td>Thorlabs</td><td>FC632-90B</td><td></td></tr><tr><td>Drop-In Polarizasyon Kontrol Cihazı</td><td>Genel Fotonik</td><td>PLC-003-S-25</td><td></td></tr><tr><td>Fonksiyon Jeneratörü</td><td>Hewlett-Packard</td><td>33120A</td><td></td></tr><tr><td>Füzyon Birleştirici</td><td>Ericsson</td><td>FSU-925</td><td></td></tr><tr><td>Yüksek Hızlı Osiloskop&nbsp;</td><td>Agilent</td><td>DS09404A</td><td></td></tr><tr><td>Denetleyicili Motorlu Çeviri Aşaması</td><td>Thorlabs</td><td>MTS25-Z8E</td><td></td></tr><tr><td>Tek Modlu Optik Fiber, 600-800 nm, & Oslash; 125 &mu; m Kaplama</td><td>Thorlabs</td><td>SM600</td><td></td></tr><tr><td>Gerçek Zamanlı Elektrik Spektrum Analizörü</td><td>Tektronix</td><td>RSA3408B</td><td></td></tr><tr><td>Optik Spektrum Analizörü</td><td>Agilent</td><td>70951A</td><td></td></tr><tr><td>632.5 &ndash; 637 nm Ayarlanabilir Lazer</td><td>Yeni Odak</td><td>TLB-6304</td><td></td></tr><tr><td>Filtrasyon Pompası</td><td>KNF</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonik Temizleyici</td><td>Crest Ultrasonik</td><td>Powersonic 1100D</td><td></td></tr><tr><td>Mini Vortekser</td><td>VWR</td><td>VM-3000</td><td></td></tr><tr><td>Santrifüj</td><td>Beckman Coulter</td><td>Mikrofüj 22R</td><td></td></tr></tbody></table>

nanodetection için bir referans interferometer uygulanması

Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

Ultra-yüksek kalite faktörü mikro boşluklara incelenmesi için uygun bir termal ve mekanik stabilize lif girisimölçer şekillendirilmiştir. Serbest spektral aralığını (FR) değerlendirdikten sonra, modül fiber konik-microcavity sistemi ile paralel olarak konur ve sonra lazer frekansına (yani lazer seğirme gürültü) rastgele vardiya izole ve ortadan kaldırılması yoluyla kalibre. Konik-microcavity kavşak gerçekleştirmek ve rezonatör aktarılır optik gücünü maksimize etmek, bir tek modlu fiber optik dalga çekilir. Polistiren nanobeads içeren çözeltiler daha sonra hazırlanmış ve microcavity yüzeyine bağlanma anlamda sistem yeteneğini göstermek için microcavity için gitmiştir. Veri yüksek çözünürlüklü kalite faktörü ölçümleri yanı sıra rezonans dalga boyu ve frekansı bölme vardiya olarak zamana bağlı parametrelerin komplo sağlar uydurma adaptif eğrisi aracılığıyla sonrası işlenmiş olduğunu. Dikkatli tarafındanzaman-etki tepki adımları teftiş ve frekans etki tepki değişen, bu alet ayrık bağlanma olayları ölçmek olabilir.

Protokolü aşağıdaki sonra izleri derlenmiş ve monte edilebilir. Frekans bölme DPBS bir ortam içinde görülen olduğu için video, sunulan Şekil 3a da, mikro kürenin tipik rezonans yapısını göstermektedir. Çift Lorentzian işlevine bir en küçük kare fit sol ve sağ rezonans eğim kalite faktörü sırasıyla 10 x 8 2.1 olan ve sulu bir ortamda 3.8 x 10 8 gösterir. Kırmızı bir süre FWHM optik frekanslar, lazer dalga boyu kaymıştır mavi olduğunda rezonans tayfı elde edilir S. Not yüksek çözünür...

Nanodetection için istenmeyen lazer seğirme gürültü çıkarmak için tasarlanmış bir referans interferometresi tekniği, ultra-yüksek kalite faktörü microcavity tarama için kullanılır. Montajı, kurulumu ve veri toplama için Talimatları kavite kalite faktörünü belirlemek için ölçüm işlemi yanında, sağlanmaktadır.

Nanodetection için bir referans Interferometer Uygulanması

A thermally and mechanically stabilized fiber interferometer suited for examining ultra-high quality factor microcavities is fashioned. After assessing ...

Bu prosedürün genel amacı, ultra yüksek kalite faktörüne sahip, on nanometre mertebesindeki çaplara sahip partikülleri tespit etmek için Fısıltı Galerisi modlu algılamayı kullanan bir referans interferometre oluşturmaktır. Fısıltı galerisi modunda, mikro kavite içindeki rezonans fotonları yüz binlerce kez döner. Bu durum, bir partikül mikro kavite üzerine konduğunda optik özelliklerin belirgin şekilde değişmesine neden olacaktır.Geri saçılma yeterince güçlüyse ve kavite kaybı yeterince düşükse, deneysel olarak para bölünmüş modlar ortaya çıkar. Bu durum, frekans bölünmesi etkisini yaratır ve parçacık absorbsiyonu gerçekleşir. Ardından frekans kayması meydana gelir.Bu referans interferometre tekniğinin, tarama voltajına bakarak boşluk rezonans frekansını takip eden mevcut sistemlere göre temel avantajı, lazer gürültüsünü bastırabilmesi ve böylece sinyali tüm büyüklüklerle artırabilmesidir. Ayrıca, kurulumunun kolay ve maliyet etkin olmasının yanı sıra bu yöntem, geniş bir alan motoru tutucu özelliğinin incelenmesi veya kullanılması ve influenza gibi bir virüs olan tek moleküllerin hassas tespiti için özellikle uygundur. Referans interferometrenin montajına başlamak için 600 ila 800 nanometre tek modlu bir optik fiberi, üç DB'lik bir yönlendirici kuplörün girişine yönlendirin.Bu kuplörün çıkış fiberlerinden biri, optik gecikme eklemek amacıyla 16 foot uzunluğunda bir dizi halka oluşturmalıdır. Kalan çıkış fiberi, daha sonra optik iletimi ayarlamak için kullanılacak olan bir polarizasyon kontrolcüsüne sabitlenmelidir. Bu fiberler ikinci bir üç DB yönlü kuplörün giriş portlarına bağlandıktan sonra, fotokarışımlı çıkış sinyalleri dengeli bir fotodedektör için giriş görevi görecektir.Bu optik bileşen ağı, %50 buz ve %50 sıvı su karışımıyla doldurulacak, strafor kutu içine yerleştirilmiş akrilik bir havuzun bulunduğu üç aşamalı bir raf ünitesine yerleştirilebilir; stabilite amacıyla buz küpleri yerine kırık buz tercih edilir. Yine de, optik fiberlere zarar vermemek için her ikisi de muhafazaya dikkatle yerleştirilmelidir. Böylece bu sistemin, fısıltı galerisi modu (whispering gallery mode) mikro boşluğunu inceleyebilen mevcut bir konfigürasyona entegre edilmesi mümkün hale gelir.Öncelikle, lazer beslemesini doğrusal olarak taramak için ilk üç DB yönlü kuplöre 100 herz bir volt tepeden tepeye ramp sinyali uygulayarak prob blazer çıkışının alındığından emin olun. Bu durumda dengeli fotodetektörün çıkışı sinüzoidal hale gelmelidir. Bir sonraki adım, sinüzoidal dalga formunun tepeden tepeye voltajını optimize edecek şekilde polarizasyon kontrolörünü uygun şekilde ayarlamaktır.Lazeri sürekli dalga çıkışı için yapılandırmak için, dalga formu jeneratörünü DC moduna ayarlayın ve önceki sinyal sıfır civarında dalgalanacak şekilde optimize edin. Sinyal bir elektriksel spektrum analizörü ile izlenerek, serbest spektral aralık nihayet olarak belirlenebilir. Bu işlem, sıfır frekanstaki maksimum ile ilk null arasındaki frekans ayrımının bulunmasıyla gerçekleştirilebilir.Fiber tutucuyu motorlu translasyon tablasına sabitleyin. İki optik fiberin bir ucuna FC/APC konnektörler ekledikten sonra, açıkta kalan uçlardaki tampon kaplamayı bir fiber soyucu ile çıkarın. Bunları önce aseton, ardından izopropanol ile temizleyin.Ardından uç yüzeyleri kesin. Fazla fiberin güvenli bir şekilde imha edildiğinden emin olun. Bir sonraki adım difüzyondur.Bu fiberleri birbirine ekleyin. Ekleme işleminden sonra, yeni fiber segmentinin sağ ve sol sınırlarını, bir hidrojen gazı çıkışına yakın olacak ve bir optik mikroskop objektifi aracılığıyla görülebilecek şekilde bir fiber tutucuya sabitleyin. Hidrojen gazı salındığında, kanal basıncı stabilize olur ve akış hızı dakika başına 110 mililitre olur.Osiloskop üzerinden fotodedektör sinyalini lineer olarak izleyerek optik iletimi gözlemlerken hidrojeni ateşleyin. Özel laboratuvar yazılımını kullanarak fiberi çekin. Fiber genişliğinin kademeli olarak azaldığını ve iletilen yoğunluğun çok modlu girişim nedeniyle salınmaya başladığını fark etmelisiniz.İletilen yoğunluk değişmeyi bıraktığında, fiberi çekmeyi durdurun. Bu nokta, konik yapının tek bir kaplama modunu destekleyecek kadar ince olduğu noktayı belirtir. Fiber tutucuyu taşıma tablasından serbest bırakın ve mikro boşluğunuzu destekleyecek olan PA'ların ve elektrikli tablanın yakınına sabitleyin.Prosedürün bu aşamasında, numunelerin yabancı partiküllerle kontamine olmasını önlemek için temiz oda kıyafeti giyilmelidir. Buna galoş, yüz maskesi, koruyucu gözlük, bone ve bir çift lateks eldiven dahildir. Çalışma istasyonunuzu hazırladıktan sonra, kullanılmadıkları zamanlarda 4 °C'de saklanmış olması gereken 50 nanometre yarıçaplı monodispers boş yıldız şeklinde mikroküreleri getirin.ECCOs fosfat tamponlu salin veya DPBS içerisinde 10 picomolar mikrosfer çözeltisi hazırlandıktan sonra, bir mikropipet kullanarak bir mililitrelik santrifüj tüpünde saf bir DPBS çözeltisi hazırlayın. Ardından, iki tüpe daha 900 microliter DPBS enjekte edin. Farklı karışımlar için ayrı pipet uçlarının kullanılması gerektiğini unutmayın.DPBS içerisinde seyreltilmiş 1 pico molar ve 100 femto molar mikroküre çözeltilerini hazırlamak için, orijinal 10 pico molar çözeltinizden 100 µL çekin ve bunu 900 µL DPBS içeren tüplerden birine aktarın. Kısaca vorteksleyip içeriği karıştırdıktan sonra, 1 pico molar çözeltiden 100 µL alın ve önceki adımı kalan iki tüp için tekrarlayın. Ardından santrifüj kapaklarını açın.Dengeyi sağlamak amacıyla konumların çapraz olmasına dikkat ederek çözeltileri içine yerleştirin. Kapakları kapatın ve 30 dakikalık bir santrifüj döngüsü başlatın. İşlem tamamlandığında, kapakları açın ve çözeltileri dikkatlice çıkarın. Tüpleri bir desikatör kabı içinde muhafaza edin.Kapaklarını hafifçe gevşetip karışımları gazdan arındırmak (degas) için hazneyi vakumlayın, desikatörü bir sonikatör banyosuna kısmen daldırın ve çözeltileri 30 dakika boyunca ultrasonik dalgalara maruz bırakın. Bunun ardından hazneyi banyodan çıkarın. Vakumu kaldırın, hazneyi hava ile doldurun ve çözeltileri toplayın.Santrifüj tüplerinin kapaklarını sıkıca kapatmayı unutmayın. Sonraki adımlar bir sıvı iletim sisteminin kurulmasına odaklanacaktır. Stand oluşturulduktan sonra, yaklaşık bir futtan biraz daha uzun bir mikroakışkan tüp segmenti kesin.Bir uca şırınga ucu takın ve bunu bir barrel plunder düzeneğinin luer lock bağlantısına bağlayın. Ardından, bir ferulün her iki ucuna iki şırınga ucu vidalayın. Bu şırınga uçlarından birini mikroakışkan tüpülün açık ucuna yerleştirin ve stand desteğine sabitleyin.Numunenin hemen arkasındaki mikroakışkan sistem sızıntıyı minimize etmelidir. Fiber taper'ın net bir görüntüsünü elde etmek için dikey mikroskop objektifini yeniden odaklayın. Aynı işlemi yatay mikroskop objektifi için de tekrarlayın.Ardından numunenizi nano konumlandırıcıya yerleştirebilir ve fiber taper'ın merkezine doğru kaydırabilirsiniz. Bu örnekte, O silika mikroküre kullanılmıştır. Sonrasında, osiloskopta uygun bir rezonans çukuru elde etmek için lazer dalga boyunu tarayın.Mikro boşluğun kalite faktörünü değerlendirdikten sonra, fiber konik ucunu yapıdan dikkatlice uzaklaştırın. Fiber konik uç mikro boşluğa yeterince yakınsa, Van der Waals kuvvetleri onları birbirine çekecek ve temas etmelerini sağlayacaktır. Bu durum muhtemelen aşırı kuplaja yol açacaktır; bunu yapıları bir kez daha ayırarak düzeltebilirsiniz. Ardından, bir pastör pipetine su doldurun ve mikro boşluğun arkasına damlalar ekleyerek çevresindeki dielektrik ortamın bu sıvı olmasını sağlayın.Artık numuneye çözeltileri akıtmaya hazırsınız. Referans interferometri sistemi kurulduğuna göre, osiloskop tetikleme ayarlarını yapılandırın ve izleri toplamak için özel olarak geliştirilmiş yazılımı çalıştırın. Ardından, en fazla frekans bölünmesi göstermesi gereken tampon çözelti için rezonans eğrilerini; bir sonraki kayıtta ise nanopartikül çözeltileri için en düşükten en yükseğe doğru konsantrasyonlarda rezonans eğrilerini elde edebilirsiniz.Burada, bağlanma olaylarına karşılık gelen ortalama ve ayrışmış frekans kaymaları görmeyi beklemelisiniz. İz verileri MATLAB betikleri yardımıyla işlenebilir ve bu özel örnekte, kalite faktörü, üst alt grafikteki rezonans yapısı ile interferometre sinyali karşılaştırılarak elde edilebilir. Alt alt grafikte, bu özel çalışmanın kalite faktörü, tampon çözelti içindeki daldırma için yaklaşık 200 milyon civarındadır.Ayrıca, bu prosedür aracılığıyla referans bilgilendiriciler oluşturulduktan sonra kalibrasyon öncesi spektrogramlar, kalibrasyon sonrası spektrogramlar ve gürültü tabanı dalga formları üretilebilir. Bu aşamada, çeşitli yerleşik desteklerin nasıl çalıştığı ve bunların kendi sisteminize nasıl entegre edileceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız. Bunun yanı sıra, fısıltı hata modu boşlukları aracılığıyla öz-referans tespitlerinin nasıl gerçekleştirileceği konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız.

implementation-of-a-reference-interferometer-for-nanodetection

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Dielektrik düşük güç optik hapsi aşağıdaki kurulum yaklaşımı ayrıntıları metal film bir çift nanohole kullanarak nanopartiküller.

Nanopartiküllerin Optik Yakalama

Çözeltideki tek molekülleri tespit edebilen Frekans Kilitlemeli Optik Fısıldayan Evanescent Rezonator (FLOWER) olarak bilinen optik rezonatör teknolojisine dayalı, etiketsiz bir biyoalgılama sistemi geliştirdik. Burada bu çalışmanın arkasındaki prosedürler açıklanmakta ve sunulmaktadır.

Microtoroid Optik Rezonatörler Kullanarak Etiket serbest Tek Molekül Algılama

İzole edilmiş plazmonik parçacıklarda doymuş ve ters doymuş saçılma keşfedildi ve süper çözünürlüklü mikroskopide yeni bir ağartıcı olmayan kontrast yöntemi olarak benimsendi. Burada, doğrusal olmayan saçılmayı tespit etmek ve çıkarmak için deneysel prosedürlerin yanı sıra, doymuş uyarma mikroskobu yardımıyla çözünürlüğün nasıl arttırılacağı ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.

Tek plasmonik Nanoparçacığı gelen doğrusal olmayan Saçılma Ölçülmesi

Bilinen tanıma unsurları olmayan moleküler hedefler için sensörler geliştirmek üzere amfifilik polimerler ve DNA kullanarak yakın kızılötesi floresan tek duvarlı karbon nanotüplerin (SWNT'ler) korona fazının mühendisliği için bir protokol sunuyoruz.

Tek Karbon Nanotüp Bio-mimetik Polimerler ile Mühendislik Moleküler Tanıma

Silikon fotonik çipler karmaşık entegre kuantum sistemlerini gerçekleştirmek potansiyeline sahiptir. hazırlanması ve kuantum ölçümleri için bir silikon fotonik çip test etmek için bir yöntem, burada sunulmuştur.

Silikon Halka Rezonatörü Foton Kaynak Kuantum Girişim ölçümü

plasmonik cımbız katılan bir mikroçip üretim süreci burada sunulmuştur. Mikroçip maksimum sıkıştırma kuvvetinin ölçülmesi için bir tuzak parçacığın görüntülenmesine olanak sağlar.

Bir İzleme Ortamında plasmonik Yakalama ve Nanopartiküller Yayın

İnşaat ve gerçek zamanlı 3D tek parçacık izleme mikroskop izleme Nano floresan yetenekli probları yüksek diffusive hızları ve düşük foton sayısı oranları bu protokolü ayrıntıları.

Gerçek zamanlı 3D tek parçacık izleme için bir iletişim kuralı

Plazmonik altın nanorods sıvılar içinde sıkışıp ve dairesel yayın polarize Optik cımbız kullanarak kHz frekanslarda döndürülmüş. Brown dinamiği Analizi ve hafif scatteringspectroscopy ilgili araçlar tanıtımı araştırma ve bilim çok sayıda alanlarda uygulama güçlü bir sistemi yol açar.

İnşaat ve ışık tahrik altın Nanorod Rotary Motor sistemi

Protokol, hidrojeller ve hücreler de dahil olmak üzere yumuşak malzeme nanogirinti deneyleri için eksiksiz bir iş akışı sunar. İlk olarak, kuvvet spektroskopisi verilerini elde etmek için deneysel adımlar detaylandırılmıştır; Daha sonra, bu tür verilerin analizi, GitHub'dan ücretsiz olarak indirilebilen yeni geliştirilen açık kaynaklı bir Python yazılımı aracılığıyla detaylandırılır.

Yumuşak Madde Nanoindentasyonu için Deneysel ve Veri Analizi İş Akışı

Bu protokol, üç boyutlu çok polimerik numunelerin karakterizasyonunda fototermal nano ölçekli kızılötesi spektroskopinin performansını değerlendirmek için atomik kuvvet mikroskobu ve nano ölçekli kızılötesi spektroskopinin uygulanmasını açıklar.

Çok Fazlı Polimerik Sistemleri Keşfetmek için Nano Ölçekli Kızılötesi Spektroskopideki Gelişmeler

Plazmonik nano cımbızlayıcılar, proteinler de dahil olmak üzere tek nanoparçacıkları nanometre ölçekli bir optik alan içinde yakalamak için altın nanoyapılarda lokalize yüzey plazmon rezonansı kullanır. Saçılan sinyaldeki değişiklikler, protein varlığını ve konformasyonel dinamikleri ortaya çıkararak, florofor modifikasyonları veya yüzey bağlantısı olmadan izlemeyi mümkün kılar.

Plazmonik Nanotcımbız Kullanarak Tek Değiştirilmemiş Proteinlerin Konformasyonel Dinamiğinin İzlenmesi

Keşfedin, fısıltı galeri modu algılama kullanarak referans interferometre ile lazer gürültüsünü bastırarak ultra yüksek kalite faktörlü mikroboşluklarda nanometre ölçekli parçacıkları hassasiyetle tespit etme yöntemini.

Nanodetection için bir referans Interferometer Uygulanması

Daha fazla video keşfet