Name: Nanoplasmonic optik kafes içinde mikro parçacıkların bindirme (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-05T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 20 s
Description: Öğrenin, nanoplasmonik optik kafesler kullanarak mikro parçacıkları optik olarak hapsedin. Fototermal konveksiyonu bastırır ve suyun düşük sıcaklıktaki termal genleşme özelliğinden yararlanır.

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

Y. T. Y. destek Bakanlığı bilim ve teknoloji grant numaraları en 105-2221-E-007-MY3 altında ve ulusal Tsing Hua Üniversitesi grant numaraları 105N518CE1 ve 106N518CE1 altında finansman kabul etmek istiyorum.

1. optik kurulum Not: optik kurulum prensibi şekil 1 ' de gösterildiği.
<ol><li>Set up optik cımbız takımı (Tablo reçetesi görmek) ve floresan modülü (Tablo malzemeleri görmek) aynı derecede onların kılavuzları. 470 nm ışık yayan diyot (LED) ışık mavi kaynak floresan modüle bağlanın.</li>
	<li>Yüksek sayısal diyafram (NA) yerine (NA 1,25, = büyütme 100 x) yağı daldırma amaç uzun bir çalışma ile mesafe (WD) mikroskop objektif (odak uzaklığı 3.6 mm, WD 10,6 mm, NA = 0,5 =).</li>
	<li>Objektif gevşek lazer demeti odaklanarak elde etmek için monte kiti ışın genişleme bölümü kaldırmak.</li>
	<li>Dönüş güç kaynağı ve lazer için geçerli diyot dalga boyu 980 nm ve kullanım şarj edilmiş birleştiğinde lazer ışını düzgün hizalanmış emin olmak için aygıt (CCD) kamera. 
	Not: lazer ışını iyi hizalanmış ise, CCD kamera bir Gauss nokta okuyacaktır.</li>
</ol> 2. Nanofabrication <ol><li>Marker imalat. 
	Not: İşaretleri imalat süreci ve sonraki bindirme deney sırasında nanoplasmonic dizi konumlandırmak için yardımcı olacaktır. Ayrıntılı işlem ek şekil 1 ' de gösterilmiştir.
	<ol><li>Mevduat 40 nm indiyum kalay oksit (ITO) film kalınlığı SAÇTIRMA ile 0,17 mm coverslip. 
		Not: Sonraki e-beam Taş baskı işlemi sırasında elektron deşarj ITO filmin yardımcı olacak.</li>
		<li>Spin kat olumlu fotorezist spin ile bir 8 µm tabaka hız 4000 devir/dakika ve 30 saniyelik bir spin coater ile.</li>
		<li>Yumuşak örnek 5 min için 90 ° C'de pişirin ve işaretçi için photomask ile örnek hizalamak ve UV ışığı için 80 örneğe karşı karşıya maskesi aligner s.</li>
		<li>130 fotorezist geliştirici örnek emmek s.</li>
		<li>Krom 2 nm tabakası ve termal buharlaşma kullanarak örnek altınları 40 nm tabakası Kasası. 18</li> <li>aseton örnekte ıslatın ve yer o bir ultrasonik temizleyici sömürge-43 kHz ve 150 W 5 min için Asansör kapalı için</li>
	</ol></li> <li>İmalat, Nanoplasmonic dizi <ol><li>Spin kat e-beam tabakası direnmek PMMA 120K ile eğirmek hız 30 için 5000 d/d spin coater s. Örnek 3 dk sıcak tabakta 160 ° C'de pişirin.</li>
		<li>Spin kat başka tabaka-in e-beam resist PMMA 960K ile eğirmek hız 30 için 5000 d/d spin coater s. Örnek 3 dk sıcak tabakta 160 ° C'de pişirin.</li>
		<li>Kullanım e-beam yazar e-beam ortaya çıkarmak için direnmek ivme gerilim 30 kV ve dozaj 400 C/cm 2.</li>
		<li>Altın 40 nm tabakası bir termal Evaporatör mevduat.</li>
		<li>Aseton örnekte ıslatın ve Asansör kesildiği için 5 min için bir ultrasonik temizleyici yerleştirin</li>
	</ol></li></ol> 3. Soğutma sistemi ve onun sıcaklık kalibrasyonu örnek Not: Sahne tasarımı soğutma örnek ek Şekil 2 ' de gösterildiği.
<ol><li>Soğutma örnek <ol><li>dirençler, bipolar junction transistör ve güç metal oksit alan etkili transistörler devre şeması tamamlayıcı şekil 3'te takip ederek özel devre kartı üzerinde yerleştirmek için sürücü devresi yapma . Tüm bu bileşenleri havya ile lehim.</li>
		<li>Bağlan bağlantı denetim noktası devre panosunu ve elektronik kontrol kurulu arasında teller. Çıkış bağlantı noktası devre kartı ve thermoelectrical soğutma (TEC) öğesi arasında telleri bağlamak. TEC öğesini Sahne Alanı'nda örnek batan ısı ile yerleştirmek. 
		&#8203; Not: TEC öğesinin sonuna kadar gitmek lazer ışını izin vermek için merkezi bir delik vardır.</li>
		<li>Bağlan teller devre kartı üzerinden 5 V güç kaynağı. Thermoelectrical soğutma düzgün soğutma Eğer kontrol etmek için sıcaklık izlemek için ileri görüşlü kızılötesi kamera kullanın.</li>
	</ol></li> <li>İleri görüşlü kızılötesi kamera ve direnç sıcaklık dedektörü (AR-GE) termometre ölçülen sıcaklık kalibrasyonu.
	<ol><li>Üzerinde boş bir coverslip Ar-Ge termometre yerleştirin ve termal macun üzerine Ar-Ge termometre ve coverslip arasında uygun termal temas emin olmak için az miktarda uygulamak.</li>
		<li>İş hacmi darbe genişlik modülasyonu ayarı değiştirerek TEC öğesine elektronik kontrol devre çıkış güç ayarını değiştirmek ve kararlı duruma sıcaklık ulaşıldığında emin olmak 3 dakika bekleyin. Ar-Ge termometre kullanarak sıcaklık okuyun.</li>
		<li>Dönüş ileri seyir kızılötesi kamera ve İzleyicisi sıcaklık. Bu sıcaklık kalibrasyon eğrisi elde etmek için çeşitli çıkış güç ayarları işlemi yineleyin. Bir temsilci sıcaklık kalibrasyon eğrisi ek şekil 4 ' te gösterilen. 
		Not: Bu ileri görüşlü kızılötesi kamera sıcaklık okuma doğru sıcaklık ulaşıldığında emin olmak için doğru olmalıdır çünkü ileri seyir kızılötesi kamera arasındaki Ar-Ge termometre kalibrasyonu yapmak çok önemlidir.</li>
	</ol></li></ol> 4. Microparticles bindirme bir microcentrifugetube uygun hacim oranı ile deiyonize suyla çapı 2 µm <ol><li>Dilute mikro polistren parçacıkların. 
	Not: Mikro parçacıklar konsantrasyonu denemenin amacı göre ayarlanabilir. Düşük yoğunluklu bir örnek zaman aralığı tek parçacık yakalama olayları arasında izin verirken, daha yüksek konsantrasyon birden çok parçacık yakalama süre kısaltacaktır. Tek parçacık bindirme için tipik bir konsantrasyon ~0.05% (w/v) mı.</li>
	<li>Nanoplasmonic dizi ile örnek sahneye koydu ve bir 470 açmak nm LED Floresan ışık kaynağı olarak ve el ile güç 5 olarak ayarlayın mW parlak alan görüntüleme için.</li>
	<li>Nanoplasmonic dizi bulun, örnek hizalamak için işaretçiyi kullanın ve CCD kamera dizidir bilgisayar ekranında ilgi bölgesinin merkezinde emin olmak için kullanın.</li>
	<li>Dağıtmak 10 µL çapı 2 µm örneği bir mikro pipet ile seyreltilmiş mikro parçacıkların.</li>
	<li>10 Aralık ~ 1 mW güç ile dizinin Plazmonik rezonans heyecanlandırmak için dalga boyu 980 nm lazer diyot için geçerli tedarik açın mW.</li>
	<li>El ile örnek bir kararlı duruma sıcaklık ~ 4 ° c sakin için elektronik kontrol kartına güç kaynağı açın</li>
	<li>Viewer yazılımı tıklatın &#34; video kaydetmek &#34; sıra kayıt iletişim kutusunu açmak için. ' I tıklatın &#34; Kayıt &#34; video CCD kamera ile lazer ışını etkisi altında örnek üzerinden 1.5 mikro parçacıklar 10 kare/sn bir kare hızında hareket kaydı başlatmak için düğmeyi. ' I tıklatın &#34; durdurmak &#34; düğme-e doğru durmak belgili tanımlık yazmak. Video 1 bkz.</li>
</ol>

<ol><li>Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J. E., Chu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+a+single-beam+gradient+force+optical+trap+for+dielectric+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.Lett%22%5BJournal%5D)">Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles.</a> Opt.Lett. 11, 288-290 (1986).</li>
<li>Grier, D. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nphoton/journal/vsample/nsample/full/nature01935.html">A revolution in optical manipulation.</a> Nature. 424, 21-27 (2003).</li>
<li>Wright, W. H., Sonek, G. J., Berns, M. W. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.109937">Radiation on trapping forces with optical tweezers.</a> Appl. Phys. Lett. 63, 715-717 (1993).</li>
<li>Kawata, S., Tani, T. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19881795">Optically driven Mie particles in an evanescent field along a channel waveguide.</a> Opt. Lett. 21, 1768-1770 (1996).</li>
<li>Yang, A. H. J., Moore, S. D., Schmit, B. S., Klug, M., Lipson, M., Erickson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Manipulation+of+nanoparticles+and+biomolecules+in+sub-wavelength+slot+waveguides%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Optical Manipulation of nanoparticles and biomolecules in sub-wavelength slot waveguides.</a> Nature. 457, 71-75 (2009).</li>
<li>Lin, S., Schonbrun, E., Crozier, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+manipulation+with+planar+silicon+microring+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical manipulation with planar silicon microring resonators.</a> Nano Lett. 10, 2408-2411 (2010).</li>
<li>Mandal, S., Serey, X., Erickson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomanipulation+using+silicon+photonic+crystal+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Nanomanipulation using silicon photonic crystal resonators.</a> Nano Lett. 2010 (10), 99-104 (2010).</li>
<li>Lin, S., Crozier, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Planar+silicon+microrings+as+wavelength-+multiplexed+optical+traps+for+storing+and+sensing+particles%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Planar silicon microrings as wavelength- multiplexed optical traps for storing and sensing particles.</a> Lab Chip. 11, 4047-4051 (2011).</li>
<li>Juan, M. L., Righini, M., Quidant, M., R, Plasmonic nano optical tweezers. Nat. Photon. 5, 349-356 (2011).</li>
<li>Huang, J. S., Yang, Y. -T. <a target="_blank" href="http://www.mdpi.com/2079-4991/5/2/1048">The origin and future of plasmonic optical tweezer.</a> Nanomaterials. 5, 1048-1065 (2015).</li>
<li>Pang, Y., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl203719v">Optical trapping of single protein.</a> Nano Lett. 12, 402-406 (2012).</li>
<li>Chen, K. Y., Lee, A. T., Hung, C. C., Huang, J. S., Yang, Y. -T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transport+and+trapping+in+two-dimensional+nanoscale+plasmonic+optical+lattice%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Transport and trapping in two-dimensional nanoscale plasmonic optical lattice.</a> Nano Lett. 13, 4118-4122 (2013).</li>
<li>Cuche, A., Stein, B., Canguier-Durand, A., Devaux, E., Genet, C., Ebbesen, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brownian+motion+in+a+designer+force+field%3A+Dynamical+effects+of+negative+refraction+on+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Brownian motion in a designer force field: Dynamical effects of negative refraction on nanoparticles.</a> Nano Lett. 12, 4329-4332 (2012).</li>
<li>Baffou, G., Berto, P., Urena, E. B., Quidant, R., Monnert, S. J., Polleux, J., Righeault, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoinduced+heating+of+nanoparticle+arrays%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Photoinduced heating of nanoparticle arrays.</a> ACS Nano. 8, 6478-6488 (2013).</li>
<li>Roxworthy, B. J., Bhuiya, A. M., Vanka, S. P., Toussant, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+and+controlling+plasmon-induced+convection%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Understanding and controlling plasmon-induced convection.</a> Nat. Commun. 5, (2014).</li>
<li>Yang, T. P., Yossifon, G., Yang, Y. -T. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4871010/">Characterization of the near-field and convectional transport behavior of micro and nano particles in nanoscale plasmonic optical lattice.</a> Biomicrofluidics. 10, 034102(2016).</li>
<li>Chen, Y. -C., Yossifon, G., Yang, Y. -T. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4967882?journalCode=apl">Supression of phtothermal convection of micro particles in two dimensional nanoplamonic optical lattice.</a> Appl. Phys. Lett. 109, 201111(2016).</li>
<li>Smith, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSmith%2C+D+%22Thin+film+deposition%3A+principles+and+practice%22">Thin film deposition: principles and practice</a>. , McGraw-Hill Education. New York, New York. (1995).</li>
<li>Zehtabi-Oskuie, A., Bergeron, J. G., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flow-dependent+double-nanohole+optical+trapping+of+20+nm+polystyrene+nanospheres%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Flow-dependent double-nanohole optical trapping of 20 nm polystyrene nanospheres.</a> Sci. Rep. 2, 966(2012).</li>
<li>Zhang, W., Huang, L., Santschi, C., Martin, O. J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Trapping+and+sensing+10+nm+metal+nanoparticles+using+plasmonic+dipole+antennas%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Trapping and sensing 10 nm metal nanoparticles using plasmonic dipole antennas.</a> Nano Lett. 10, 1006-1011 (2010).</li>
<li>Pang, Y., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+trapping+of+12+nm+dielectric+spheres+using+double-nanoholes+in+a+gold+film%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical trapping of 12 nm dielectric spheres using double-nanoholes in a gold film.</a> Nano Lett. 2011 (11), 3763-3767 (2011).</li>
</ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Burada açıklanan yordamı güvenilir bir şekilde yeniden yakalama günlük okuyucu sağlar. Kullanışlı bir optik kafes tasarlamak için genel bir ampirik kılavuz Plazmonik nanoarray, interdisc mesafe, karşılaştırılabilir bir boyutu kullanmaktır ve partikül büyüklüğü tuzağa. Bir tek, izole Plazmonik nanostructure için karşılaştırıldığında, yüksek optik güç ~ 4 ° c burada büyük ölçüde kullanılan örnek soğutma tarafından tanınan ile birlikte optik kafes tasarım yakalama olasılığını artırır. De ayrılmış, Plazmonik nanoyapıların bi...

Mikro ölçekli parçacıkların optik yakalama aslında 1970'lerde Arthur Askin tarafından geliştirildi. Hiç onun icat beri mikro - ve nanomanipulation1,2için çok yönlü bir araç olarak teknik geliştirilmiştir. Geleneksel optik uzakta-tarla üzerinde tabanlı bindirme ilke odaklanarak doğal olarak sınırlı neyin bindirme kuvvet azalır ölçüde onun kayma doğumdan kırınım tarafından (aşağıdaki bir ~3 hukuk bir parçacık Radius için bir) 3. böyle kırınım sınırları aşmak için araştırmacılar yakın alan optik bindirme tekniklerini kullanarak Plazmonik metalik taşınımı fani optik alanına göre geliştirdik ve ayrıca, aşağı için Nano yakalama nesneleri Tek protein molekülleri gösterdiği4,oldu5,6,7,8,9,10,11. Ayrıca, Plazmonik optik kafes mikro ve nano tanecikleri ve birden çok parçacık yığın11,12uzun menzilli taşımacılığı tanımak periyodik Plazmonik nanoyapıların bir dizi oluşturulur. Photothermal konveksiyon bindirme optik bir kafes içinde bozmaya bir diğer önemli engel olduğunu ve çabaları etkileri aydınlatmak için çeşitli gruplar14,15,16,17tarafından yapılmıştır. Green fonksiyonu kullanarak, Baffou vd. Plazmonik her nanostructure bir nokta ısıtıcı olarak modelleyerek bir sıcaklık profil hesaplanan ve deneysel olarak onların modeli14doğrulanmış. Toussant'ın grup Ayrıca plasmon kaynaklı konveksiyon parçacık velosimetri15ile ölçülen. Yazarın grup aynı zamanda hem yakın alan ve convectional taşıma ile karakterize olan ve photothermal konveksiyon16,17bastırmak için mühendislik bir strateji gösterdi.
Burada Plazmonik optik kafes ile optik bir kurulum ve bindirme deneyler için özel olarak ayrıntılı bir yordam tasarımı mevcut. Optik potansiyel gevşek odaklı bir Gauss ışını ile altın nanodiscs bir dizi aydınlatıcı tarafından oluşturuldu. Ayrıca burada tarif17photothermal konveksiyon düşük sıcaklık (~ 4 ° C) için örnek aşağı soğutma için en uygun bindirme bastırmak için bir program olduğunu. Boussinesq yaklaşım altında bir büyüklük tahmini için doğal konveksiyon hız u u tarafından verilir ~L2 gβΔT / v m uzunluk ölçek ısı kaynağı ve Δ nerede, T göreli başvuru nedeniyle Isıtma sıcaklık artmasıdır.  g ve β yerçekimi ivmesi ve termal genleşme katsayısı, sırasıyla vardır. 4 ° C yakın ısılarda anormal sıcaklık bağımlılığı su Orta yoğunluk sergiler ve sıfıra yakın termal genleşme katsayısı ve vanishingly küçük photothermal konveksiyon, bu nedenle, bu çevirir.

<table><tbody><tr><td>Termoelektrik soğutma elemanı</td><td>Thorlabs</td><td>TEC 1.4-6</td><td>numune soğutma için TEC elemanı</td></tr><tr><td>RTD termometre</td><td>Omega Mühendislik</td><td>RTD Termometre 969C</td><td></td></tr><tr><td>İleriye dönük kızılötesi kamera</td><td>FLIR&nbsp;</td><td>FLIR Sıcaklık</td><td>izleme için bir IR kamera</td></tr><tr><td>ışık yayan diyot ışık kaynağı</td><td>Touchbright</td><td></td><td>Floresan görüntüleme için aydınlatma için ışık kaynağı</td></tr><tr><td>Uzun çalışma mesafesi objektifi</td><td>Olympus</td><td>LMPLFLN</td><td>Numuneyi aydınlatmak ve görüntülemek için</td></tr><tr><td>Optik tuzak kiti</td><td>Thorlabs</td><td>OTKB/M</td><td></td></tr><tr><td>Kapak kayma</td><td></td><td></td><td>kalınlığı 0,17 mm</td></tr><tr><td>Taramalı elektron mikroskobu</td><td>Hitachi</td><td>SEM-Hitachi S3400N</td><td></td></tr><tr><td>Elektron ışını köreltici</td><td>DEBEN</td><td>PCD ışın köreltici</td><td>taramalı elektron mikroskobuna eklenir&nbsp;</td></tr><tr><td>Termal buharlaştırıcı</td><td>SYSKEY Teknolojisi</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Maske hizalayıcı</td><td>Karl Suss</td><td>MJB 3</td><td>İşaretleyici imalatı için</td></tr><tr><td>Elektron ışını direnci</td><td>Sigma Alrich</td><td>PMMA 120K</td><td>E-ışın litografisi için</td></tr><tr><td>Elektron ışını direnci</td><td>Sigma Alrich</td><td>PMMA 960K</td><td>E-ışın litografisi için</td></tr><tr><td>Floresan etiketli polistiren mikro küreler</td><td>Polyscience</td><td></td><td>2 um çaplı</td></tr><tr><td>Bipolar transistör</td><td>Mouser</td><td>2N3904</td><td>adet 2 TEC sürücü devresi için</td></tr><tr><td>Bipolar transistör</td><td>Mouser</td><td>2N3906</td><td>adet 2 TEC sürücü devresi için</td></tr><tr><td>MOSFET güç transistörü</td><td>Mouser</td><td>IRF5305</td><td>adet 2 TEC sürücü devresi için</td></tr><tr><td>MOSFET güç transistörü</td><td>Mouser</td><td>IRF131ON</td><td>adet 2 TEC sürücü devresi için</td></tr><tr><td>10 kOhm direnç</td><td>TEC sürücü devresi için</td><td>Mouser</td><td></td> miktarı 6</tr><tr><td>910 Ohm direnç</td><td>TEC sürücü devresi için</td><td>Mouser</td><td></td> miktarı 2</tr><tr><td>Fotorezist</td><td></td><td>Mikrokimyasallar AZ4620</td><td>İşaretleyici imalatı için</td></tr><tr><td>Aseton</td><td>Sigma Alrich</td><td></td><td>İşaretleyici üretimi için</td></tr><tr><td>OTKB / M için Floresan Modülü, Metrik Dişler</td><td>Thorlabs</td><td>OTKB-FL / M</td><td></td></tr><tr><td>Floresan filtre seti</td><td>Thorlabs</td><td>MDF-FITC</td><td>Floresein İzotiyosiyanat (FITC) için</td></tr> <tr><td>Ultrasonik temizleyici</td><td>Delta</td><td>DC150H</td><td>Kaldırma basamağı için</td></tr></tbody></table>

nanoplasmonic optik kafes içinde mikro parçacıkların bindirme

Trapping of Micro Particles in Nanoplasmonic Optical Lattice

Plazmonik optik cımbız geleneksel uzak alan optik cımbız kırınım sınırlarını aşmak için geliştirilmiştir. Plazmonik optik kafes çeşitli yakalama ve taşıma davranışlar sergilemek nanoyapıların bir dizi oluşur. Biz mikro-parçacıklar bir basit kare nanoplasmonic optik kafes tuzak için deneysel yordamları raporu. Ayrıca optik kurulum ve nanoplasmonic dizi nanofabrication açıklar. Optik potansiyel altın nanodiscs bir dizi ile 980 nm dalga boyu ve heyecan verici plasmon rezonans Gauss ışını aydınlatıcı tarafından oluşturulur. Parçacıklar hareket Floresans görüntüleme tarafından izlenir. Photothermal konveksiyon bastırmak için bir program da en uygun bindirme için kullanışlı optik gücünü artırmak için tanımlanır. Konveksiyon bastırılması, örnek için bir düşük sıcaklık soğutma ve su orta sıfıra yakın termal genleşme katsayısı kullanarak elde edilir. Tek parçacık taşıma ve birden çok parçacık bindirme burada rapor edilir.

Tek parçacık yörüngeleri deneyimiz CCD kamera tarafından kaydedildi ve görüntüleri daha sonra her parçacığın yörünge16ayıklamak için özel bir programla işlendi. Temsilcisi sonuçları şekil 3 ve Video 1 Mikro-küre çapı 2 µm. optik kafes içinde birden çok parçacık ziynet gözlendi için görüntülenir. Art arda gelen resimler bir parçacık temsilcisi hareket videodan çıkarılan şekil 4' te görüntül...

Biz optik mikro-parçacıklar nanoplasmonic optik kafes tuzak açıklayınız.

Nanoplasmonic optik kafes içinde mikro parçacıkların bindirme

The plasmonic optical tweezer has been developed to overcome the diffraction limits of the conventional far field optical tweezer. Plasmonic optical ...

Bu deneyin genel amacı, fototermal konveksiyonu bastıran bir teknikle plazmonik optik kafesler kullanılarak mikropartiküllerin nasıl hapsedileceğini göstermektir. Bu tekniğin temel özelliği, hapsetme verimliliğini artırmak için plazmonik nanoyapı dizilerini kullanmamızdır. Ayrıca, fototermal konveksiyonu bastırmak için suyun düşük sıcaklıktaki %0 termal genleşme katsayısı şeklindeki benzersiz bir özelliğinden yararlanmaktayız.Bu prosedürü, laboratuvarımdan lisansüstü öğrencisi Dinesh Bhalothia gösterecek. Deney düzeneği bir optik cımbız kiti üzerine kurulmuştur. Floresan modülü ile modifiye edilmiş bu optik cımbız kiti bir breadboard üzerinde hazırdır.Bir LED ve bir diyot lazer, floresan ve manipülasyon için ışık sağlar. Aynalar, ışığı bir objektif lens aracılığıyla yönlendirir. Objektif, ışığı aynı zamanda bir ısı emici (heat sink) görevi gören örnek tablasına odaklar.Bir CCD kamera, örnekten görüntüler yakalar. Bu öğeler bu şemada daha belirgindir. 470 nanometre mavi bir LED, floresan modülü için ışık kaynağıdır.Manipülasyon için 980 nanometrelik bir lazer diyot, geniş odaklı lazer ışığı sağlar. Lens olarak uzun çalışma mesafeli bir mikroskop objektifi kullanılmıştır. Örnek tablasındaki etkinlik bir CCD kamera ile kaydedilmektedir.980 nanometre lazer diyotun güç kaynağını ve akımını açın. Lazer ışını hizalamasını kontrol etmek için CCD kamerayı kullanın. Işın iyi hizalanmışsa, kamera görüntüsü bir Gauss lekesi şeklinde olacaktır.Sonraki adımlar için lazeri kapatın. Kurulumun önemli bir yönü soğutma sistemidir. Numune tablası, bir termoelektrik soğutucuya uyum sağlayacak şekilde tasarlanmış bir ısı emicidir.Termoelektrik soğutucuyu eklemeye hazırlanmak için sistem elektroniği üzerinde çalışın. Bu deney için özel bir sürücü devresi bulunmaktadır. Sürücü devresi ile elektronik kontrol kartı arasındaki bağlantıları kurun.Ardından, numune tablasına sığacak ve lazer ışınının geçmesine izin verecek bir deliği olan termoelektrik soğutma elemanı temin edin. Sürücü devresinin çıkışını termoelektrik soğutma elemanına bağlayın. Soğutma elemanını numune tablasına yerleştirin.Devam etmeden önce, sürücü devresini beş voltluk bir güç kaynağına bağlayın. Sıcaklığı izlemek için ileriye dönük kızılötesi bir kamera kullanın ve işleme geçmeden önce sistemin uygun şekilde soğuduğunu kontrol edin. Bunun için bir direnç termometresi ünitesi ve sensörünü kullanın.Sensörü bir cam lam üzerinde başlatın. Sensörü ve lamı numune tablasına aktarın. Termal teması sağlamak için az miktarda termal macun uygulayın.Burada, düzeneği sahne ile temas ettirin. Kontrollerden, termoelektrik soğutma elemanına giden gücü ayarlayın. Üç dakika sonra, dirençli sıcaklık dedektörü termometresini kullanarak sıcaklığı okuyun.Ek olarak, sıcaklığı ileriye dönük kızılötesi kamera ile kaydedin. Benzer bir sıcaklık kalibrasyon eğrisi elde etmek için bu iki ölçümü çeşitli çıkış gücü ayarlarında tekrarlayın. Kalibrasyon esastır.Devam etmeden önce, termoelektrik soğutucunun gücünü kapatın. Kurulumun son bileşeni nanoplazmonik dizidir. Lam örtüsü, özel olarak üretilmiş bir diziye sahiptir ve deneye monte edilmeye hazırdır.Dizinin bu taramalı elektron mikroskobu görüntüsü daha fazla ayrıntı sunmaktadır. Bu, 22 x 22 altın nanodiskten oluşan yaklaşık 16 mikrometrekarelik bir dizidir. Her bir nanodisk 40 nanometre kalınlığa ve 550 nanometre çapa sahiptir.Disklerin merkezden merkeze mesafesi 750 nanometredir. Nanoplazmonik dizinin bulunduğu lam örtüsünü numune tablasına yerleştirin. Bu parçanın termoelektrik soğutucu ile temas halinde olması gerekir.Ardından, ışık kaynağını hazırlayın. Floresan ışık kaynağını açın ve parlak alan görüntüleme için gücü 5 mW olarak ayarlayın. Lamı manipüle ederken CCD görüntüsünü izleyin.Diziyi bulmak ve hizalamak için lam üzerindeki işaretleyiciyi kullanın. Dizinin, bilgisayar ekranındaki ilgi bölgesinin merkezinde olduğundan emin olun. Şimdi, deney için kullanılacak örneğe geçin.Deiyonize su içinde iki mikrometre çaplı polistiren partiküllerden oluşan bir karışımdır. Nanoarray lamı üzerine 10 µL dağıtmak için bir mikropipet kullanın. 980 nm lazer diyotun akım kaynağına geçin.Dizinin plazmonik rezonansını uyarmak için cihazı açın. Ardından, dört °C sıcaklığa ulaşmak için soğutma sisteminin güç kaynağını ayarlayın. Son olarak, CCD kamera ile mikropartiküllerin video kaydını başlatın.Bu, iki mikrometrelik polistiren kürelerle yapılan bir deney sırasında kaydedilen videonun bir örneğidir. Plazmonik rezonans eksitasyonu için kullanılan 980 nanometre dalga boyundaki lazerin optik gücü beş miliwatt'tır. Parçacıkların altıgen, sıkı paketlenmiş bir yapıda kümelendiğine dikkat edin.Bu sabit görüntüler, zamanla biriken tutulmuş mikropartikülleri göstermektedir. Yine, altıgen sıkı paket yapısı açıkça görülmektedir. Bu tür görüntüler, tutulan mikropartikül sayısının zamana bağlı değişimini gösteren bir grafik oluşturmak için veri sağlayabilir.Bu beş renkli eğri, görüntü işleme teknikleri ve merkez noktası (centroid) algoritması kullanılarak kaydedilen videodan çıkarılabilecek mikropartikül yörüngelerine örnektir. Ölçek çubuğu iki mikrometreyi temsil etmektedir. Burada rapor edilen prosedür, bir araştırmacının tuzaklama işlemini günlük olarak tekrarlamasına olanak tanır.Bu prosedürü uygularken, numunenin kırılmasını önlemek için numune sıcaklığını izlemek amacıyla kızılötesi kamerayı kullanmayı hatırlamak önemlidir. Geliştirilmesinin ardından bu teknik, optik hapsetme alanındaki araştırmacıların plazmonik optik kafeste daha geniş bir taşıma olayları sınıfını incelemesinin önünü açmıştır. Bu videoyu izledikten sonra, plazmonik optik kafes ile optik hapsetmenin nasıl yapılacağı konusunda iyi bir anlayışa sahip olmalısınız,

trapping-of-micro-particles-in-nanoplasmonic-optical-lattice

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Plasmonic cımbız ve fotonik kristal nanoyapıların optik yakalama mikro ve nano-parçacıklar verimlilik ve yönlendirme kontrolü yararlı geliştirmeler üretmek için gösterilmiştir.

Gelişmiş mikro ve Nanopartikül Manipülasyon Plasmonic ve Fotonik Kristal Nanoyapıların Kullanımı

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

Nanopartiküllerin Optik Yakalama

Biz sucul organizmaların sıklığı hareketlerini soruşturma ve karakterize etmek plasmonik nanopartikülleri optik izleme özelliğini kullanabilirsiniz.

&#39;Nauplius Hareketi&#39;ni analiz<em&gt; Artemia salina</em&gt; &#39;Plasmonik Nanopartiküller Optik İzleme tarafından

Geleneksel optik manipülasyon tekniklerinin ölçeklenebilirliği ve çözünürlüğü kırınım ile sınırlıdır. Kırınım sınırını aşıyoruz ve yakın aralıklı C-şekilli plazmonik rezonatörlerden oluşan bir yol ile desenlenmiş altın bir yüzey kullanarak nanoparçacıkları bir çip boyunca optik olarak taşıma yöntemini açıklıyoruz.

Bir Nano-Optik Konveyör Bant imalatı ve İşletilmesi

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

Havada Dielektrik mikropartiküllerin Optik Tuzak Yükleme

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

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

Mevcut protokol, hassas moleküler algılama için plazmonik nanopartikülleri manipüle etmek üzere optik yakalama ve yüzey ile geliştirilmiş Raman spektroskopisini (SERS) entegre etmek için uygun bir yaklaşımı açıklamaktadır. Ajanları toplamadan, yakalama lazeri, in situ spektroskopik ölçümler için hedef analitlerin SERS sinyallerini geliştirmek üzere plazmonik nanopartikülleri bir araya getirir.

In Situ Yüzey Geliştirilmiş Raman Spektroskopisi Karakterizasyonları için Plazmonik Nanopartiküllerin Optik Yakalanması

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

Bu makale, dinamik, tekne şeklinde fotoforetik bir tuzak kullanarak havada büyük metalik parçacıkların uzun süreli, stabil tuzaklanması ve hassas konumlandırılması için deneysel yöntemi tanımlar. Bu sistem, plazmonik etkileşim çalışmaları için uygun kontrollü manipülasyonu mümkün kılar.

Doğrudan çekilen yan duvarlara sahip bir &#39;tekne&#39; tuzağı kullanarak havada büyük metal parçacıkların optik olarak hapsedilmesi

Öğrenin, nanoplasmonik optik kafesler kullanarak mikro parçacıkları optik olarak hapsedin. Fototermal konveksiyonu bastırır ve suyun düşük sıcaklıktaki termal genleşme özelliğinden yararlanır.

Nanoplasmonic optik kafes içinde mikro parçacıkların bindirme

Daha fazla video keşfet