Optik Rezonatör ve Lazer Uygulamalarında Polimer Mikrokürelerin Üretimi

Bu prosedürün genel amacı, lazer cihazları, optik devreler ve kimyasal ve biyolojik optik sensörler için optik mikrorezonatörler üretmektir. Bu yöntem, polimer optik, optoelektronik ve elektronik gibi fonksiyonel polimer malzeme alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu basit ve düşük enerji tüketimli tekniğin ana avantajı, hem optik hem de elektriksel özelliklere sahip optik rezonatörleri üretmek için fonksiyonel polimerler kullanmasıdır.

Prosedürü gösterenler, laboratuvarımdan yüksek lisans öğrencileri olan Bay Okada, Bay Zakarias ve Bay Oki olacak. Bu prosedür için buhar difüzyon yöntemine başlamak için, 50 mililitrelik bir şişeye beş mililitre metanol ekleyin. Daha sonra, iki miligram konjuge polimeri beş mililitrelik bir şişede iki mililitre kloroformda çözün.

Beş mililitrelik şişeyi 50 mililitrelik şişenin içine dikkatlice yerleştirin. Bundan sonra, 50 mililitrelik şişeyi kapatın. Polimer mikro kürecikleri çökeltmek için üç gün boyunca 25 santigrat derecede inkübe edin.

Mini emülsiyon yöntemine başlamak için, beş miligram konjuge polimeri bir mililitre kloroformda çözün. Daha sonra, 30 miligram SDS'yi iki mililitre deiyonize suda çözün. SDS çözeltisine 100 mikrolitre polimer karışımı ekleyin.

Ultra yüksek hızlı bir homojenizatör kullanarak 30.000 RPM'de iki dakika karıştırın. Kloroformu buharlaştırmak için emülsiyonun kapak olmadan bir gün dinlenmesine izin verin. Ertesi gün, dispersiyonu 1.5 mililitrelik bir santrifüj tüpünde 2.200 kez g'de beş dakika

Süpernatanı çıkardıktan sonra, bir mililitre deiyonize su ekleyin ve kuvvetlice çalkalayın. Kalan SDS'yi tamamen çıkarmak için santrifüjlemeyi, süpernatan çıkarmayı ve suyla yıkamayı üç kez tekrarlayın. Arayüz çökeltme yöntemine başlamak için, 20 miligram polistireni 20 mililitre tetrahidrofuran içinde bir miligram floresan boya içinde çözün.

Boş bir 1.5 mililitre mikrotüpe bir mililitre deiyonize su ekleyin. Ardından, katmanların birbirine karışmasını önlemeye dikkat ederek 0,2 mililitre THF solüsyonunu su tabakasının üzerine nazikçe dökün. Polimer mikro kürecikleri çökeltmek için kapak olmadan şişenin altı saat dinlenmesine izin verin.

Başlamak için, hazırlanmış mikrokürelerin bir süspansiyonunu metanol veya deiyonize su gibi zayıf bir çözücü ile 10 kez seyreltin. Bir sıkma kaplayıcı kullanarak, seyreltilmiş süspansiyonun bir damlasını bir kuvars alt tabaka üzerine sıkın. Elde edilen döküm filmi, çözücüler tamamen buharlaşana kadar havayla kurutun.

Ardından, kuvars substratı bir optik mikroskobun numune aşamasına aktarın. Mikro fotolüminesans ölçümü için izole edilmiş ve iyi tanımlanmış bir mikro küre tanımlayın. Lazer koşullarını metin protokolünde belirtildiği gibi ayarlayın ve mikroküreyi ışınlamak için odaklanmış bir lazer ışını kullanın.

Bir spektrometre kullanarak fotolüminesans spektrumunu kaydedin. Ardından, ışınlanmış mikrokürenin floresan bir görüntüsünü alın. Başlamak için, kuvars alt tabakayı bir optik mikroskobun numune aşamasına yerleştirin.

İyi tanımlanmış tek bir mikroküre tanımlayın. Ardından, bir mikromanipülasyon aparatına bir tungsten mikroiğne yerleştirin. Bir dokunmatik panel denetleyicisi kullanarak mikro iğneyi hareket ettirin ve mikro küreyi alın.

Toplanan mikroküreyi başka bir iyi tanımlanmış tek mikroküreye bağlayın. Bundan sonra, mikroküreyi odaklanmış bir lazer ışını ile ışınlayın. Fotolüminesans spektrumunu kaydetmek için bir spektrometre kullanın.

Ardından, ışınlanmış mikro kürelerin floresan bir görüntüsünü alın. Bu çalışmada, iyi tanımlanmış polimer mikroküreler üç farklı yöntem kullanılarak üretilmiştir. Buhar difüzyon yöntemi, mini emülsiyon yöntemi ve arayüz çökeltme yöntemi.

Taramalı elektron mikroskobu, buhar difüzyonu ve ara yüzey çökeltme yöntemlerinin çok düzgün yüzey morfolojisine sahip mikro küreler ürettiğini göstermektedir. Bununla birlikte, mini emülsiyon yönteminden elde edilenler pürüzlüdür çünkü yüzey aktif madde tüm yüzeyi kaplar. Fısıldayan galeri modunun fotolüminesansı daha sonra polimer bir, polimer iki ve bunların karışımından oluşan tek bir mikro küre için kaydedilir.

Q faktörünün polimer için 2.200 olarak ulaştığı görüldü. Bununla birlikte, polimer ikiden oluşan mikroküreler, muhtemelen pürüzlü yüzey morfolojileri nedeniyle yalnızca 300 kadar yüksekliğe ulaştı. Polimer karışımından oluşan mikro küreler, muhtemelen pürüzsüz morfolojisi nedeniyle 1.500 gibi yüksek bir Q faktörünü korudu.

Yeşil, sarı, turuncu ve kırmızı fotolüminesan renklere sahip polimorfik polaron boya katkılı polistiren mikroküreler, küreler arası enerji transfer kaskadını araştırmak için tetrasferler oluşturarak birleştirildi. Yeşilden sarıya ve sarıdan turuncuya ışık enerjisi transferinin verimli olduğu görülürken, enerji vericisinin fotolüminesan bandı ile enerji alıcısının adsorpsiyon bandı arasındaki küçük örtüşme nedeniyle turuncudan kırmızıya enerji transferi gerçekleşmemiştir. Bu nedenle, kırmızıdan turuncuya, sarıya ve yeşile gibi yukarı dönüştürülmüş enerji transferleri neredeyse hiç gerçekleşmez.

Bu prosedürü denerken, kötü tanımlanmış agregalara yol açan hızlı bir yağışa neden olabilecek şişeleri sallamaktan kaçınmayı unutmamak önemlidir. Bu prosedürü takiben, monodispers polimer kürelerin kolloidal fotonik kristallere uygulama için nasıl hazırlanacağı gibi ek soruları yanıtlamak için emülsiyon polimerizasyonu ve dispersiyon polimerizasyonu yöntemleri gibi başka yöntemler de gerçekleştirilebilir. Geliştirilmesinden sonra bu teknik, polimer bilimi alanındaki araştırmacıların fonksiyonel polimerler kullanarak optik ve lazer uygulamalarını keşfetmelerinin yolunu açtı.

Bu videoyu izledikten sonra, aşağıdan yukarıya kendi kendine montaj işlemi ile mikrooptik rezonatörlerin nasıl hazırlanacağını iyi anlamış olmalısınız. Lazer cihazlarıyla çalışırken, gözlerinize zarar veren lazer ışınlarından korunmak için özel dikkat göstermeniz gerektiğini unutmayın.