نعترف Thorlabs لرعاية هذا المنشور وبتمويل من العلوم الطبيعية والهندسة مجلس البحوث (NSERC) في كندا ديسكفري المنحة. نشكر برايس وسير دوغلاس Rennehan للحصول على المساعدة في إنتاج هذه المادة من صنع الفيديو.

ويتضح مبدأ هذه التقنية الملائمة SIBA في الشكل 1. الشكل 2 هو التخطيطي من الإعداد التجريبية. 1. إعداد تعويض اللون البصرية لهذا الجزء من الإجراء، راجع إلى عدة محاصرة البصرية دليل 9 أو قياس القوة البصرية دليل الوحدة (10) للحصول على تفاصيل حول إعداد مجموعات. لاحظ أن يتم استخدام الثنائي الضوئي أفالانش (APD) بدلا من الكشف عن موقف رباعي. مسامير ليست مدرجة في المجموعة الملائمة البصرية، واستخدام تلك الموجودة في المكسرات سقف وعدة أجهزة (Thorlabs، HW-KIT2). يجب ارتداء حماية العين في جميع الأوقات عندما ليزر على. تأكد من يرد شعاع داخل منطقة آمنة وزينة العاكسة، مثل المجوهرات، ينبغي تجنبها. أيضا، كهرباء حماية التفريغ ينصح عند التعامل مع الثنائيات الليزر. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد عدة منتاش الضوئية (Thorlabs، OTKB / M) والاتفاقات البيئية المتعددة الأطراف القوةurement وحدة (Thorlabs، OTKBFM) وفقا لأدلة كل منهما. ويستخدم الثنائي الضوئي أفالانش القائمة على السيليكون (APD) (Thorlabs، APD110A) بدلا من وحدة قياس القوة في (Thorlabs، OTKBFM) رباعي للكشف عن الموقف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توصيل APD إلى الذبذبات (Tektronics، TDS1012) عن طريق كابل متحد المحور. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة لوحة نصف موجة (Thorlabs، AHWP05M-980) المتوسع شعاع داخل. ثبتت لوحة نصف موجة أنابيب بين العدسة اثنين (Thorlabs، SM1L03). </li></ol> 2. Nanofabrication <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع شريحة اختبار الذهب المطلي (EMF كورب، CR / الاتحاد الافريقي) إلى أربع قطع مماثلة. كبديل لشرائح المتاحة تجاريا، وقد استخدمنا أيضا فيلم 100 نانومتر الاتحاد الافريقي بطبقة سميكة 2 نانومتر التصاق تي أودعتها البريد شعاع ترسب على شريحة زجاجية مربعة 1 بوصة في درجة حرارة الركيزة مرتفعة من C ° 200 لفي لا يقل عن 1 ساعة. هذا ينتج فيلم الكريستالات على نحو سلس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاء صورة نقطية لهيكل مزدوج nanohole كمدخل لوتركز أيون شعاع (FIB) هو نظام نقطية. الصورة تتكون من دائرتين الصلبة، 160 نانومتر في القطر مع مركز لمسافة من 190 مركز نانومتر. هذا القالب بإنشاء فصل غيض من حوالي 15 نانومتر. بين الدوائر، يمكن وضع خط رفيع اختياري لإزالة بقايا أي معدن في بين النصائح. الشكل 3A يظهر صورة نقطية سبيل المثال. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> افتعال الهيكل المزدوج nanohole باستخدام FIB (هيتاشي، FB-2100) نظام الطحن. تحويل الصورة النقطية في الخطوة 2.2 في نمط طحن FIB (يحصل المضروب على منطقة مظلمة في الصورة النقطية من قبل FIB). استخدام الجهد أيون من 40 كيلو فولت تسريع، شعاع الحد من فتحة قطرها ميكرون 15 مرات أقل من 60 K التكبير. مطحنة يمر 80 لكل nanohole المزدوج مع الوقت الجرعة 5 μsec على كل مرور. يوضح الشكل 3B هيكل نموذجي الناتجة عن ذلك. كرر حسب الحاجة. وينبغي بذل nanoholes متعددة للسماح للأخطاء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة علامات تسجيل، وذلك باستخدام إما وFIB / أو حوللإشارة إلى الموقع التقريبي للنقرا مزدوجا nanohole (ق). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختياريا، التقاط صورة SEM من الثقوب بدقة لتقييم جودة هيكل وفصل الإكراميات. </li></ol> 3. غرفة ميكروفلويديك ويرد مخطط تدفق عملية لانتاج غرفة ميكروفلويديك في الشكل 4. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صب 10 غرام من polydimethylsiloxane (PDMS) قاعدة (داو كورنينج كندا، Sylgard إلاستومر سيليكون 184 قاعدة) ومبلغ إضافي 1 غرام من وكيل علاج (داو كورنينج كندا، Sylgard إلاستومر سيليكون 184 عامل علاج) في كوب التخلص منها. مزيج لبضع دقائق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إخلاء الخليط في فراغ الغرفة حتى تختفي جميع الفقاعات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صب 1.5 غرام من PDMS في طبق بتري قطرها 9 سم. تدور معطف PDMS على الجزء السفلي من طبق بتري في 950 دورة في الدقيقة لمدة 65 الشكل. ثوانى يظهر 4B النتيجة. سمك ليست حرجة، طالما أنه هو أقل من 80 ميكرون، وفيلم الذهب ضمن الاهداف المجهر أسفله لمسافة العمل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بلطف مكان 3-5 # 1.5 coverslips (فيشر العلمية، 12-541-B) على PDMS بحيث لا تتداخل وإجلاء لمدة 30 دقيقة كما هو موضح في الشكل 4C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا انتقلت coverslips ومكدسة واحدة على رأس كل منهما الآخر أثناء نقلهم، نقل بلطف أجبرتها على الفرار بعضها البعض. ويجب اتخاذ الحذر للحفاظ PDMS رقيقة تحت coverslips وموحدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا كان مطلوبا من التلاعب coverslips، إخلاء طبق بتري مرة أخرى لمدة 30 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة طبق بتري من فراغ الغرفة ويطهى على طبق ساخن لمدة 20 دقيقة في 85 درجة مئوية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام شفرة حلاقة، وقطع من أصل واحد من الغطاء ينزلق ثم حدق بلطف حتى الشريحة باستخدام ملاقط تلميح غرامة. وهناك طبقة رقيقة من PDMS البقاء على ساترة كما PDMS هو أكثر لاصقة على الزجاج زلة غطاء من طبق بتري PMMA كما في الشكل 4E. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع ل3 × 3 مم نافذة في PDMS مع شفرة حلاقة كما في الشكل 4F. وسوف تشكل هذه النافذة غرفة حيث نسيتم الاحتفاظ حل anoparticle. </li></ol> 4. تحضير العينة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> افتعال شريحة المجهر مع وجود ثقب قطره ¾ &quot;في مركز باستخدام الاكريليك. ويمكن تحقيق ذلك مع قطع الليزر، ويمكن استخدام مواد أخرى أيضا. سيتم وضع نموذج الذهب داخل الحفرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الشريط محيط الحفرة مع الشريط جانب ومزدوجة. استخدام شفرة حلاقة لقطع الشريط الزائد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مكان المجهر الشريحة إلى ساترة، PDMS مواجهة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تمييع الحل nanosphere البوليسترين (الحرارية العلمية، 3020A) من 1٪ ث / ت إلى 0.05٪ W / V باستخدام الماء منزوع الأيونات. ويمكن استخدام micropipette. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة بضع قطرات من محلول في إطار PDMS. إضافة إلى انخفاض الذهب العينة حيث توجد nanoholes. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عينة مكان الذهب على رأس هذه coverslips أن nanoholes هي داخل إطار PDMS. جعل متأكد من فقاعات ليست موجودة داخل الغرفة. اضغط الذهب عينة ضد ساترة والداب أي حل الزائدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا باستخدام الغمر النفط الهدف (كما هو الحال هنا، ولكن ليس من الضروري)، إضافة قطرة من زيت الغمر على الجانب الآخر من ساترة، تحت نافذة PDMS. يحيط علما موقع nanoholes. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج شريحة المجهر في حامل الشرائح وزيت أسفل، ومن ثم انخفاض النفط حتى حامل الشرائح الغمر يجعل الاتصال مع الهدف المجهر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> محاذاة تقريبا مرحلة الشريحة بحيث تكون علامات مؤشر تحت الهدف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> متابعة خطوط مؤشر المؤدية إلى nanoholes. الشريحة مثل هذا الموقف أن يتم مسح علامات المؤشرات وغيرها من المناطق المفتوحة من وسط الشاشة. يمكن أن الإفراط في نقل الضوء إلى تلف APD. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدوره على الليزر. كما المرآة مزدوج اللون ليست مثالية، ينبغي بقعة بالقرب من وسط الشاشة من شعاع الليزر تظهر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام عنصر تحكم بيزو برامج المرحلة، زيادة تحسين المواءمة على جميع المحاور الثلاثة. </li></ol> 5. الحصول على البيانات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مع هيلف من علامات المؤشر، موقف بقعة قريبة من مكان nanohole المعروفة. فإن nanoholes تكون صغيرة جدا لحلها ويجب أن تظهر على شكل بقع فقط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يشار إلى انتقال الضوء من خلال العينة من مستوى إشارة على الذبذبات. محاذاة مزيد من العينة من أجل تعظيم نقل الضوء. كن حذرا من العلامات والخدوش المؤشر مرئية وغير مرئية، كما نقل الضوء سيكون عاليا في هذه المجالات. سوف تظهر Nanoholes يقفز فجأة في نقل الضوء في حين تظهر الخدوش تغييرات أكثر تدرجا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام waveplate، ضبط الاستقطاب ضوء لنقل الضوء أعلى بوصفه الهيكل المزدوج nanohole هو المستقطب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> للحد من الضوضاء، وبناء عامل تصفية RC مع اللوح، 200 أوم المقاوم و 100 مكثف الجبهة الوطنية وتوصيله بعد APD عن طريق كابل متحد المحور. ويمكن تعديل هذه القيم للحصول على أفضل أداء، والنظر في عرض النطاق الترددي من الحصول على البيانات المطلوبة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاتصال الذبذبات ومكتسبات البياناتition وحدة (أوميغا، USB-4711A) لتصفية RC مع الكابلات المحورية ومحول T. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عينة من الجهد لAPD باستخدام وحدة جمع البيانات للمرة المطلوب. وعادة ما تكون حيازة مرات في مئات ثواني. في هذه الحالة، تم استخدام مجموعة من البرامج المخصصة للحصول على البيانات. يتم أخذ عينات من الجهد في 2000 مرة في الثانية الواحدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام ماتلاب، تصفية البيانات المكتسبة باستخدام فلتر Savitzky-غولي وذلك مقابل رسم الوقت على الرسم البياني. </li></ol>

<ol>
	<li>Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J. E., Chu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+a+single-beam+gradient+force+optical+trap+for+dielectric+particles.">Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles.</a> Opt. Lett. 11, 288-290 (1986).</li><li>Liu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+localized+cell+heating+induced+by+infrared+optical+tweezers.">Evidence for localized cell heating induced by infrared optical tweezers.</a> Biophys. J. 68, 2137-2144 (1995).</li><li>Ashkin, A., Dziedzic, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+trapping+and+manipulation+of+viruses+and+bacteria.">Optical trapping and manipulation of viruses and bacteria.</a> Science. 235, 1517-1520 (1987).</li><li>Juan, M. L., Gordon, R., Pang, Y., Eftekhari, F., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-induced+back-action+optical+trapping+of+dielectric+nanoparticles.">Self-induced back-action optical trapping of dielectric nanoparticles.</a> Nature Phys. 5, 915-919 (2009).</li><li>Jin, E. X., Xu, X. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+optical+near+field+from+a+bowtie+aperture.">Enhanced optical near field from a bowtie aperture.</a> Appl. Phys. Lett. 88, 153110 (2006).</li><li>Onuta, T. -. D., Waegele, M., DuFort, C. C., Schaich, W. L., Dragnea, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+field+enhancement+at+cusps+between+adjacent+nanoapertures.">Optical field enhancement at cusps between adjacent nanoapertures.</a> Nano Lett. 7, 557-564 (2007).</li><li>Pang, Y., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+trapping+of+12+nm+dielectric+spheres+using+double-nanoholes+in+a+gold+film.">Optical trapping of 12 nm dielectric spheres using double-nanoholes in a gold film.</a> Nano Lett. 11, 3763-3767 (2011).</li><li>Pang, Y., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+trapping+of+a+single+protein.">Optical trapping of a single protein.</a> Nano Lett. 12, 402-406 (2012).</li><li>Righini, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-optical+trapping+of+rayleigh+particles+and+escherichia+coli+bacteria+with+resonant+optical+antennas.">Nano-optical trapping of rayleigh particles and escherichia coli bacteria with resonant optical antennas.</a> Nano Lett. 9, 3387-3391 (2009).</li><li>Arnold, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering+gallery+mode+carousel+-+a+photonic+mechanism+for+enhanced+nanoparticle+detection+in+biosensing.">Whispering gallery mode carousel - a photonic mechanism for enhanced nanoparticle detection in biosensing.</a> Opt. Express. 17, 6230-6238 (2009).</li><li>Lin, S., Schonbrun, E., Crozier, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+manipulation+with+planar+silicon+microring+resonators.">Optical manipulation with planar silicon microring resonators.</a> Nano Lett. 10, 2408-2411 (2010).</li><li>Yang, A. H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+manipulation+of+nanoparticles+and+biomolecules+in+sub-wavelength+slot+waveguides.">Optical manipulation of nanoparticles and biomolecules in sub-wavelength slot waveguides.</a> Nature. 457, 71-75 (2009).</li><li>Chen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+optical+trapping+and+arrangement+of+nano-objects+in+a+plasmonic+nanocavity.">Enhanced optical trapping and arrangement of nano-objects in a plasmonic nanocavity.</a> Nano Lett. 12, 125-132 (2012).</li><li>Lyer, S., Popov, S., Friberg, A. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+apexes+on+the+resonance+shift+in+double+hole+nanocavities.">Impact of apexes on the resonance shift in double hole nanocavities.</a> Opt. Express. 18, 193-203 (2010).</li><li>Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Yamane, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+trapping+and+manipulation+of+single+cells+using+infrared+laser+beams.">Optical trapping and manipulation of single cells using infrared laser beams.</a> Nature. 330, 769-771 (1987).</li><li>Liu, Y., Sonek, G. J., Berns, M. W., Tromberg, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+monitoring+of+optically+trapped+cells:+Assessing+the+effects+of+confinement+by+1,064â€‰nm+laser+tweezers+using+microfluorometry.">Physiological monitoring of optically trapped cells: Assessing the effects of confinement by 1,064â€‰nm laser tweezers using microfluorometry.</a> Biophys. J. 71, 2158-2167 (1996).</li><li>Wang, M. D., Yin, H., Landick, R., Gelles, J., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stretching+dna+with+optical+tweezers.">Stretching dna with optical tweezers.</a> Biophys. J. 72, 1335-1346 (1997).</li><li>Yu, D., Blankert, B., Vir&#233;, J. C., Kauffmann, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biosensors+in+drug+discovery+and+drug+analysis.">Biosensors in drug discovery and drug analysis.</a> Anal. Lett. 38, 1687-1701 (2005).</li><li>Luppa, P. B., Sokoll, L. J., Chan, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immunosensors-principles+and+application+to+clinical+chemistry.">Immunosensors-principles and application to clinical chemistry.</a> Clin. Chim. Acta. 314, 1-26 (2001).</li><li>Min, Q., Santos, M. J. L., Girotto, E. M., Brolo, A. G., Gordon, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localized+raman+enhanced+from+a+double-hole+nanostructure+in+a+metal+film.">Localized raman enhanced from a double-hole nanostructure in a metal film.</a> J. Phys. Chem. C. 112, 15098-15101 (2008).</li><li>Weber-Bargioni, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyperspectral+nanoscale+imaging+on+dielectric+substrates+with+coaxial+optical+antenna+scan+probes.">Hyperspectral nanoscale imaging on dielectric substrates with coaxial optical antenna scan probes.</a> Nano Lett. 11, 1201-1207 (2011).</li></ol>

ويرعى الإنتاج وحرية الوصول إلى هذه المقالة عن طريق Thorlabs.

ذلك أن النظام الحالي لديه قدرات محاصرة فعالة نظرا لهيكل nanohole. هذه الفخاخ nanohole الجسيمات عازلة ~ 10 نانومتر النطاق في شدة الضوئية منخفضة. الفخاخ رواية أخرى تشمل هوائيات الضوئية البصرية ثنائي القطب 11، يهمس-معرض وضع مرنانات الدليل الموجي البصري و12،13 14؛ ومع ذلك، فإنها عادة ما تعمل في النظام perturbative، والتي تحد من التوسع المرتبة الرابعة معكوس القوة البصرية المطلوبة مقابل الجسيمات حجم، على عكس SIBA وفخ مزدوج nanohole. كما تم الأشكال البديلة المقدمة للالفتحة الملائمة، مثل ثقب النانو في plasmonic مستطيلة 15. الصفات مواتية أخرى يتضح من الحفرة المزدوجة، nanohole تشمل السلوك الانتقائي حجم الجسيمات 7، موقع محاصرة واحد (للحد من الجسيمات محاصرة متعددة) وسهولة تصنيع 16. كبديل لاستخدام FIB، يمكن ملفقة المزدوج nanoholes باستخدام طبع الغرويةY 6. محاصرة المواد البيولوجية من الاستقطاب الكبيرة وحجم البكتيريا وشملت 3، الخلايا الحية 17،2،18، وفيروس تبرقش التبغ والتلاعب 3 وتمتد من خيوط DNA المربوطة في نهايات مع جزيئات كبيرة عازلة 19؛ ومع ذلك، محاصرة مباشرة من أصغر العينات البيولوجية دون الربط يظل تحديا. هذا التكوين محاصرة قادرة على محاصرة الجسيمات الصغيرة عازلة في ضوء انخفاض شدة الضوء من ملاقط التقليدية وnanohole دائرية، مما يسمح للجزيئات التي ستعقد البيولوجية الصغيرة لفترات طويلة من الزمن دون حدوث تلف أو الربط. أيضا، الأحداث التي وقعت محاصرة يحمل إشارة إلى ارتفاع نسبة الضوضاء مما يتيح هذا الإعداد للعمل كجهاز استشعار حساسة وكشف جسيمات أصغر البيولوجية، مثل الفيروسات والبروتينات. في الواقع، 20 نانومتر المجالات البوليسترين لديها معامل الانكسار 1.59 وهو مشابه لجسيمات أصغر البيولوجيةمثل الفيروسات. يمكن أن تصبح هذه الطريقة تقنية موثوقة وناضجة لتجميد والتلاعب النانوية، بما في ذلك الجزيئات البيولوجية. تطبيقات هذه التقنية تشمل الاندماج في بيئة ميكروفلويديك. بدلا من غرفة واحدة وميكروفلويديك، ستستخدم قناة للتحكم بشكل حيوي البيئة، مثالية للاستشعار عن معامل الانكسار. ويحدد هذا الإعداد في رقاقة واحدة على ميكروفلويديك مما أدى إلى الإعداد أكثر استقرارا وقوة وأسرع تحليل المواد المذابة. وثمة خيار آخر هو تطوير نظام الكشف عن مضان لتوصيف الفيروسات الفلورسنت الموسومة احد، أشباه الموصلات الكم النقاط والبروتينات الفلورية الخضراء. هذا الإعداد أيضا إمكانية التعديل في المجس البيولوجي للفيروس واحد أو البروتين، مما يسمح بتحليل عينات صغيرة جدا. واكتشاف المخدرات 21 و الكشف عن المرض والعدوى 22 الاستفادة من جهاز الكشف عن بروتين واحد. رامان جمعية مهندسي البتروليمكن إدراجها ctroscopy للكشف عن اشارات رامان من الجسيمات والأحداث ملزمة واحدة. هيكل مزدوج يسمح nanohole قوية تحسينات ميدانية محلية في نصائح، مناسبة لرامان الطيفي تلميح محسنة 23. ومن شأن تسمية محددة للغاية خالية من طريقة توصيف المواد يكون من الممكن أيضا استخدام رامان الطيفي 24.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> اسم </td><td> الصانع </td><td> رقم متسلسل </td><td> تعليقات </td></tr><tr><td> الغمر النفط </td><td> Cargille مختبرات </td><td> 16484 </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> Sylgard إلاستومر سيليكون 184 كيت </td><td> داو كورنينج كندا </td><td></td><td> الكمية: 1 يحتوي على كل قاعدة وكيل PDMS علاج </td></tr><tr><td> الذهب المطلي اختبار الشرائح </td><td> EMF كورب </td><td> CR / الاتحاد الافريقي </td><td> الكمية: 1 ويمكن استخدام طبقة التصاق تي فضلا </td></tr><tr><td> لا Coverslips 1،5 </td><td> فيشر العلمية </td><td> 12-541-B </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> تركز ايون الشعاع النظام </td><td> HITACHI </td><td> FB-2100 </td><td></td></tr><tr><td> وحدة محمولة الحصول على البيانات </td><td> أوميغا الهندسية </td><td> USB-4711A </td><td> سمعتزم: 1 </td></tr><tr><td> المرحلة الخطية </td><td> باركر </td><td> 4034M </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> ليزر ديود رئيس وحدة تحكم </td><td> زاخر LASERTECHNIK المجموعة </td><td> TEC 120 </td><td> الكمية: 1 دليل الانضباطي ليزر نظام Littrow </td></tr><tr><td> راسم الرقمية </td><td> Tektronics </td><td> TDS1012 </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> 20 نانومتر المعايير Nanosphere الحجم </td><td> الحرارية العلمية </td><td> 3020A </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> 1 &quot;عدسة جبل </td><td> Thorlabs </td><td> LMR1 </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> 0،3 أنبوب عدسة &quot; </td><td> Thorlabs </td><td> <a href="http://www.thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=SM1L03" target="_blank">SM1L03</a> </td><td> الكمية: 2 </td></tr><tr><td> ND الاستيعابية 4،0 تصفية </td><td> Thorlabs </td><td> NE40A </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> الألومنيوم Breadboaالثالثة </td><td> Thorlabs </td><td> MB1824 </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> انهيار جليدي الثنائي الضوئي </td><td> Thorlabs </td><td> APD110A </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> عداد الطاقة الضوئية الرقمية </td><td> Thorlabs </td><td> PM100 </td><td> الكمية: 1 وعفا عليها الزمن، والآخرون </td></tr><tr><td> قوة القياس وحدة </td><td> Thorlabs </td><td> OTKBFM </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> مرآة جبل الحركية </td><td> Thorlabs </td><td> KM200-E03 </td><td> الكمية: 1 مع قرب IR ميرور جودة الليزر </td></tr><tr><td> ليزر ديود برنامج التشغيل الحالي المستمر </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255R </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> LD1255 اللوحة البصرية تركيب الجدول </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255P </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> شنت لا لونية نصف موجة لوحة </td><td> Thorlabs </td><td> AHWP05M-980 </td><td> الكمية: 1 690 - 1200 نانومتر </td></tr><tr><td> كيت الضوئية ملقط </td><td> Thorlabs </td><td> OTKB / M </td><td> الكمية: 1 متري أو إمبراطوري </td></tr><tr><td> أضف قاعدة حامل </td><td> Thorlabs </td><td> BA2 </td><td> الكمية: 2 </td></tr><tr><td> التيار الكهربائي </td><td> Thorlabs </td><td> PS-12DC-US </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> كابل التيار الكهربائي </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255-CAB </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> الحق زاوية اللوحة </td><td> Thorlabs </td><td> AP90 </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> الحق المشبك آخر زاوية </td><td> Thorlabs </td><td> RA90 </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> الفولاذ المقاوم للصدأ البصرية مشاركة </td><td> Thorlabs </td><td> TR3 </td><td> الكمية: 1 </td></tr><tr><td> الجدول المشبك </td><td> Thorlabs </td><td> CL1 </td><td> الكمية: 2 وعفا عليها الزمن، والآخرون </td></tr><tr><td> الاستشعار الحراري </td><td> Thorlabs </td><td> PM210 </td><td> الكمية: 1 لالرقمية عداد الطاقة الضوئية </td></tr><tr><td> 100 الجبهة الوطنية المكثفات </td><td></td><td></td><td> الكمية: 1 أي علامة تجارية، وليس الحرجة </td></tr><tr><td> 200 المقاوم KOhm </td><td></td><td></td><td> الكمية: 1 أي علامة تجارية، وليس الحرجة </td></tr><tr><td> الاكريليك ورقة </td><td></td><td></td><td> الكمية: 3 &quot;س 1&quot; أي علامة تجارية، وليس الحرجة </td></tr><tr><td> مجموعة متنوعة من الكابلات المحورية والأسلاك والموصلات </td><td></td><td></td><td> حسب الحاجة </td></tr><tr><td> اللوح </td><td></td><td></td><td> الكمية: 1 أي علامة تجارية، وليس الحرجة </td></tr><tr><td> عدسة مقعرة </td><td></td><td></td><td> الكمية: 1 أي علامة تجارية، وليس الحرجة </td></tr><tr><td> قطع الماس </td><td></td><td></td><td> الكمية: 1 أي علامة تجارية، وليس الحرجة </td></tr><tr><td> الوجهين الشريط مزدوجة </td><td></td><td></td><td> أي علامة تجارية، وليس الحرجة </td></tr><tr><td> موس </td><td></td><td></td><td> الكمية: 1 أي علامة تجارية، وليس الحرجة </td></tr><tr><td> ملاقيط </td><td></td><td></td><td> الكمية: 1 أي العلامة التجارية، ويميل غرامة </td></tr></tbody></table>

optical trapping of nanoparticles

محاصرة البصرية هي تقنية لشل حركة والتلاعب الأشياء الصغيرة بطريقة لطيفة باستخدام الضوء، وقد تم تطبيقه على نطاق واسع في محاصرة الجسيمات البيولوجية والتلاعب الصغيرة. Ashkin وزملاء العمل الأوائل أثبتوا ملاقط بصرية باستخدام شعاع واحد ركز 1. ويمكن وصف في فخ شعاع واحد بدقة باستخدام القوة الانحدار perturbative صياغة في حالة الجسيمات الصغيرة رايليغ النظام 1. في النظام perturbative، والطاقة الضوئية اللازمة لمحاصرة الجسيمات على جداول كقوة الرابع عكس حجم الجسيمات. يمكن القوى البصرية مرتفع قد يضر الجسيمات عازلة وتسبب التدفئة. على سبيل المثال، تم تدمير المحاصرين المجالات اللاتكس من 109 نانومتر في القطر من قبل شعاع ميغاواط 15 في 25 ثانية 1، الذي له آثار خطيرة على المسألة البيولوجية 2،3. واقترح الذاتي الناجم عن العودة للعمل (SIBA) إلى اعتراض البصرية محاصرة 50 نانومتر المجالات البوليسترين فيغير perturbative النظام 4. في نظام عدم perturbative، يمكن حتى الجسيمات الصغيرة مع تباين السماحية قليلا إلى خلفية تؤثر بشكل كبير على المجال الكهرومغناطيسي المحيطة وتحفز على قوة كبيرة البصرية. كما جسيم يدخل الفتحة المضاءة، نقل الضوء يزيد بشكل كبير بسبب التحميل عازلة. إذا كانت الجسيمات يحاول مغادرة الفتحة، ونقل انخفضت يؤدي إلى تغيير في الخارج الزخم من الحفرة و، من خلال قانون نيوتن الثالث، والنتائج في قوة على الداخل الجسيمات في الحفرة، ومحاصرة الجسيمات. ويمكن رصد نقل الضوء، وبالتالي، في فخ يمكن أن تصبح أجهزة الاستشعار. ويمكن للتقنية محاصرة SIBA تحسينها باستخدام هيكل مزدوج nanohole. وقد تبين الهيكل المزدوج nanohole لإعطاء مجال تعزيز قوية المحلية 5،6. بين النصائح اثنين الحاد للnanohole المزدوج، يمكن للجسيمات صغيرة تحدث تغييرا كبيرا في transmissio البصريةن، الأمر الذي أدى بالتالي قوة كبيرة البصرية. ونتيجة لذلك، يمكن المحاصرين أصغر الجسيمات النانوية، مثل 12 نانومتر المجالات سيليكات 7 و 3،4 نانومتر نصف قطرها الهيدروديناميكية البقري ألبومين المصل البروتينات 8. في هذا العمل، ويرد تكوين التجريبية المستخدمة لمحاصرة جسيمات متناهية الصغر. أولا، نحن التفصيل جمعية الإعداد محاصرة الذي يقوم على ملقط Thorlabs كيت الضوئية. المقبل، ونحن شرح الإجراء nanofabrication من nanohole المزدوج في فيلم المعادن، وتصنيع الدائرة ميكروفلويديك وإعداد العينة. وأخيرا، فإننا التفاصيل الإجراء الحصول على البيانات وتقديم نتائج نموذجية لمحاصرة 20 nanospheres البوليسترين نانومتر.

<html> ويرد أثر اكتساب نموذجية في الشكل 5A. A الحدث هو محاصرة المفاجئ مميز، مع حافة حادة، مما يدل على التحول واضحا بين مستويين طاقة الإرسال. كما الجزيئات تخضع لحركة البراونية، فإن الأحداث محاصرة تحدث عشوائيا. للجسيمات نانومتر 20، وكانت التغييرات انتقال من محاصرة عادة حوالي 5-10٪ والأوقات الملائمة، حول 10-300 ثانية. الوقت النموذجي لتحقيق الحدث محاصرة للسلطة والتركيز المبينة أعلاه هي بناء على أمر من دقيقة واحدة. بسبب عائق الفراغية أنه من غير المألوف أن نرى متعددة في وقت واحد محاصرة الجسيمات، على الرغم من مرة واحدة يتم تحرير الجسيمات، ويتبع عادة من قبل الحدث محاصرة اللاحقة. اعتمادا على نوعية النتائج، قد يكون هناك بعض الزيادة في إشارة الضوضاء في ولاية المحاصرين. هذه الزيادة الضوضاء يأتي من الحركة البراونية للجسيمات المحاصرين. دون الجسيمات المحاصرين، وهذا مصدر الضوضاء غير موجود. <html> _content &quot;قد&gt; بعض القطع الأثرية تظهر في النتائج التي ليست دليلا على الأحداث محاصرة. النتائج تظهر الانجراف، والتغيرات بطيئة في نقل على مدى فترة من دقيقة كما هو مبين في الشكل 5B، وينبغي التخلص منها. غيرها من الأعمال الفنية أيضا قد تكون موجودة مثل كما نقل التغييرات غير متناسقة، أو محاصرة الضوضاء المفرطة على الإطلاق، فعلى سبيل المثال، يمكن أن يسبب فقاعات يقفز كثافة متقطعة إذا لم يتم توخي الحذر لضمان أن الغرفة هي فقاعة خالية. وهذه الفقاعات تستجيب بشكل مختلف لمحاصرة الأحداث من حيث ديناميكية السلوك وكثافة التغيير، وبحيث تكون التعرف عليه بسهولة. يمكن أن يكون سبب هذه الأعراض من بنية مزدوجة nanohole الفقراء، والملوثات أو الاهتزازات الميكانيكية. ينصح بشدة A هادئة ومنخفضة النشاط الإعداد لوضع هذا الإعداد. أيضا، مما يسمح ليزر و يمكن مرحلة لتسوية بضع دقائق بعد مواءمة المساعدة ايضا. s/ftp_upload/4424/4424fig1.jpg &quot;/&gt; الشكل 1 Subwavelength نقل الفتحة البصرية: أ) دون الجسيمات؛ ب) نقل بسبب زيادة الجسيمات عازلة؛ ج) إذا محاولات لترك الجسيمات، وانخفاض في ضوء الزخم (ΔT) سوف يسبب قوة (F) على الجسيمات ل. تسحبه مرة أخرى في حفرة؛ د) الحمراء المتغيرة للانتقال منحنى الناجمة عن الجسيمات، مما يؤدي إلى تغيير في ΔT الإرسال. <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig2.jpg" /> الشكل 2 تخطيطي) عموما من محاصرة الإعداد، يظهر توسيع دائرة حمراء في ب)، ب) توسيع تبين نقرا مزدوجا nanohole، وnanospheres داخل غرفة PDMS؛ ج) SEM صورة للهيكل مزدوج nanohole. المختصرات المستخدمة: LD = ليزر ديود؛ ODF = الكثافة البصرية مرشح؛ HWP = نصف موجة لوحة، وأن يكون شعاع المتوسع =؛ MR = مرآة؛ MO = الهدف المجهر؛ OI = MO النفط إميرسيون الهدف المجهر؛ DH = نقرا مزدوجا nanohole؛ APD = أفالانش photodetector. <img alt="الشكل 3" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig3.jpg" /> الشكل 3 مثال صورة نقطية) الرقم المستخدمة في تصنيع FIB؛ ب) صورة SEM لnanohole المزدوج. <img alt="الشكل 4" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig4.jpg" /> الشكل 4. مخطط عملية لانتاج غرفة ميكروفلويديك. <img alt="الشكل 5" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig5.jpg" /> الشكل 5 (أ) من اقتناء النموذجية محاصرة الأحداث مع 20 نانومتر المجالات البوليسترين. (ب) حيازة الفقراء تظهر الانجراف الحاد.

Watch this Scientific Journal Video about Optical Trapping of Nanoparticles at JoVE.com

Optical Trapping of Nanoparticles

نهج الإعداد التالية تفاصيل منخفضة محاصرة الطاقة الضوئية من عازلة النانوية باستخدام مزدوج nanohole في فيلم معدنية.

البصرية محاصرة من الجسيمات النانوية

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Research

JoVE Journal

Engineering

22.2K Views.  University of Victoria. نهج الإعداد التالية تفاصيل منخفضة محاصرة الطاقة الضوئية من عازلة النانوية باستخدام مزدوج nanohole في فيلم معدنية.

Video: Optical Trapping of Nanoparticles

Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To compensate for lower light absorption such physically thin devices have to incorporate light-trapping which increases their optical thickness. Light scattering by textured surfaces is a common technique but it cannot be universally applied to all solar cell technologies. Some cells, for example those made of evaporated silicon, are planar as produced and they require an alternative light-trapping means suitable for planar devices. Metal nanoparticles formed on planar silicon cell surface and capable of light scattering due to surface plasmon resonance is an effective approach.
The paper presents a fabrication procedure of evaporated polycrystalline silicon solar cells with plasmonic light-trapping and demonstrates how the cell quantum efficiency improves due to presence of metal nanoparticles.
To fabricate the cells a film consisting of alternative boron and phosphorous doped silicon layers is deposited on glass substrate by electron beam evaporation. An Initially amorphous film is crystallised and electronic defects are mitigated by annealing and hydrogen passivation. Metal grid contacts are applied to the layers of opposite polarity to extract electricity generated by the cell. Typically, such a ~2 &mu;m thick cell has a short-circuit current density (Jsc) of 14-16 mA/cm2, which can be increased up to 17-18 mA/cm2 (~25% higher) after application of a simple diffuse back reflector made of a white paint.
To implement plasmonic light-trapping a silver nanoparticle array is formed on the metallised cell silicon surface. A precursor silver film is deposited on the cell by thermal evaporation and annealed at 23&deg;C to form silver nanoparticles. Nanoparticle size and coverage, which affect plasmonic light-scattering, can be tuned for enhanced cell performance by varying the precursor film thickness and its annealing conditions. An optimised nanoparticle array alone results in cell Jsc enhancement of about 28%, similar to the effect of the diffuse reflector. The photocurrent can be further increased by coating the nanoparticles by a low refractive index dielectric, like MgF2, and applying the diffused reflector. The complete plasmonic cell structure comprises the polycrystalline silicon film, a silver nanoparticle array, a layer of MgF2, and a diffuse reflector. The Jsc for such cell is 21-23 mA/cm2, up to 45% higher than Jsc of the original cell without light-trapping or ~25% higher than Jsc for the cell with the diffuse reflector only.
Introduction
Light-trapping in silicon solar cells is commonly achieved via light scattering at textured interfaces. Scattered light travels through a cell at oblique angles for a longer distance and when such angles exceed the critical angle at the cell interfaces the light is permanently trapped in the cell by total internal reflection (Animation 1: Light-trapping). Although this scheme works well for most solar cells, there are developing technologies where ultra-thin Si layers are produced planar (e.g. layer-transfer technologies and epitaxial c-Si layers) 1 and or when such layers are not compatible with textures substrates (e.g. evaporated silicon) 2. For such originally planar Si layer alternative light trapping approaches, such as diffuse white paint reflector 3, silicon plasma texturing 4 or high refractive index nanoparticle reflector 5 have been suggested.
Metal nanoparticles can effectively scatter incident light into a higher refractive index material, like silicon, due to the surface plasmon resonance effect 6. They also can be easily formed on the planar silicon cell surface thus offering a light-trapping approach alternative to texturing. For a nanoparticle located at the air-silicon interface the scattered light fraction coupled into silicon exceeds 95% and a large faction of that light is scattered at angles above critical providing nearly ideal light-trapping condition (Animation 2: Plasmons on NP). The resonance can be tuned to the wavelength region, which is most important for a particular cell material and design, by varying the nanoparticle average size, surface coverage and local dielectric environment 6,7. Theoretical design principles of plasmonic nanoparticle solar cells have been suggested 8. In practice, Ag nanoparticle array is an ideal light-trapping partner for poly-Si thin-film solar cells because most of these design principle are naturally met. The simplest way of forming nanoparticles by thermal annealing of a thin precursor Ag film results in a random array with a relatively wide size and shape distribution, which is particularly suitable for light-trapping because such an array has a wide resonance peak, covering the wavelength range of 700-900 nm, important for poly-Si solar cell performance. The nanoparticle array can only be located on the rear poly-Si cell surface thus avoiding destructive interference between incident and scattered light which occurs for front-located nanoparticles 9. Moreover, poly-Si thin-film cells do not requires a passivating layer and the flat base-shaped nanoparticles (that naturally result from thermal annealing of a metal film) can be directly placed on silicon further increases plasmonic scattering efficiency due to surface plasmon-polariton resonance 10.
The cell with the plasmonic nanoparticle array as described above can have a photocurrent about 28% higher than the original cell. However, the array still transmits a significant amount of light which escapes through the rear of the cell and does not contribute into the current. This loss can be mitigated by adding a rear reflector to allow catching transmitted light and re-directing it back to the cell. Providing sufficient distance between the reflector and the nanoparticles (a few hundred nanometers) the reflected light will then experience one more plasmonic scattering event while passing through the nanoparticle array on re-entering the cell and the reflector itself can be made diffuse - both effects further facilitating light scattering and hence light-trapping. Importantly, the Ag nanoparticles have to be encapsulated with an inert and low refractive index dielectric, like MgF2 or SiO2, from the rear reflector to avoid mechanical and chemical damage 7. Low refractive index for this cladding layer is required to maintain a high coupling fraction into silicon and larger scattering angles, which are ensured by the high optical contrast between the media on both sides of the nanoparticle, silicon and dielectric 6. The photocurrent of the plasmonic cell with the diffuse rear reflector can be up to 45% higher than the current of the original cell or up to 25% higher than the current of an equivalent cell with the diffuse reflector only.

Polycrystalline silicon thin-film solar cells on glass are fabricated by deposition of boron and phosphorous doped silicon layers followed by crystallisation, defect passivation and metallisation. Plasmonic light-trapping is introduced by forming Ag nanoparticles on the silicon cell surface capped with a diffused reflector resulting in ~45% photocurrent enhancement.

الكريستالات السليكون الخلايا الشمسية الأغشية الرقيقة مع Plasmonic معززة للضوء للاحتباس

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To ...

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime. Lithium ion batteries have also been considered to be used in electric and hybrid vehicles1 or even electrical grid stabilization systems2. All these applications simulate a dramatic increase in the research and development of battery materials3-7, including new materials3,8, doping9, nanostructuring10-13, coatings or surface modifications14-17 and novel binders18. Consequently, an increasing number of physicists, chemists and materials scientists have recently ventured into this area. Coin cells are widely used in research laboratories to test new battery materials; even for the research and development that target large-scale and high-power applications, small coin cells are often used to test the capacities and rate capabilities of new materials in the initial stage. 
 In 2010, we started a National Science Foundation (NSF) sponsored research project to investigate the surface adsorption and disordering in battery materials (grant no. DMR-1006515). In the initial stage of this project, we have struggled to learn the techniques of assembling and testing coin cells, which cannot be achieved without numerous help of other researchers in other universities (through frequent calls, email exchanges and two site visits). Thus, we feel that it is beneficial to document, by both text and video, a protocol of assembling and testing a coin cell, which will help other new researchers in this field. This effort represents the "Broader Impact" activities of our NSF project, and it will also help to educate and inspire students.
In this video article, we document a protocol to assemble a CR2032 coin cell with a LiCoO2 working electrode, a Li counter electrode, and (the mostly commonly used) polyvinylidene fluoride (PVDF) binder. To ensure new learners to readily repeat the protocol, we keep the protocol as specific and explicit as we can. However, it is important to note that in specific research and development work, many parameters adopted here can be varied. First, one can make coin cells of different sizes and test the working electrode against a counter electrode other than Li. Second, the amounts of C black and binder added into the working electrodes are often varied to suit the particular purpose of research; for example, large amounts of C black or even inert powder were added to the working electrode to test the "intrinsic" performance of cathode materials14. Third, better binders (other than PVDF) have also developed and used18. Finally, other types of electrolytes (instead of LiPF6) can also be used; in fact, certain high-voltage electrode materials will require the uses of special electrolytes7.

A protocol to construct and test coin cells of lithium ion batteries is described. The specific procedures of making a working electrode, preparing a counter electrode, assembling a cell inside a glovebox and testing the cell are presented.

بناء واختبار خلايا كوين من بطاريات ليثيوم ايون

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime.  Lithium ion ...

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe their electromagnetic properties to the structure of their constituents, instead of the atoms that compose them. For example, sub-wavelength metal wires can be arranged to possess an effective electric permittivity that is either positive or negative at a given frequency, in contrast to the metals themselves 2. This unprecedented control over the behaviour of light can potentially lead to a number of novel devices, such as invisibility cloaks 3, negative refractive index materials 4, and lenses that resolve objects below the diffraction limit 5. However, metamaterials operating at optical, mid-infrared and terahertz frequencies are conventionally made using nano- and micro-fabrication techniques that are expensive and produce samples that are at most a few centimetres in size 6-7. Here we present a fabrication method to produce hundreds of meters of metal wire metamaterials in fiber form, which exhibit a terahertz plasmonic response 8. We combine the stack-and-draw technique used to produce microstructured polymer optical fiber 9 with the Taylor-wire process 10, using indium wires inside polymethylmethacrylate (PMMA) tubes. PMMA is chosen because it is an easy to handle, drawable dielectric with suitable optical properties in the terahertz region; indium because it has a melting temperature of 156.6 &deg;C which is appropriate for codrawing with PMMA. We include an indium wire of 1 mm diameter and 99.99% purity in a PMMA tube with 1 mm inner diameter (ID) and 12 mm outside diameter (OD) which is sealed at one end. The tube is evacuated and drawn down to an outer diameter of 1.2 mm. The resulting fiber is then cut into smaller pieces, and stacked into a larger PMMA tube. This stack is sealed at one end and fed into a furnace while being rapidly drawn, reducing the diameter of the structure by a factor of 10, and increasing the length by a factor of 100. Such fibers possess features on the micro- and nano- scale, are inherently flexible, mass-producible, and can be woven to exhibit electromagnetic properties that are not found in nature. They represent a promising platform for a number of novel devices from terahertz to optical frequencies, such as invisible fibers, woven negative refractive index cloths, and super-resolving lenses.

Metamaterials at terahertz frequencies offer unique opportunities, but are challenging to fabricate in bulk. We adapt the fabrication procedure for microstructured polymer optical fibers to inexpensively fabricate metamaterials potentially on an industrial scale. We produce polymethylmethacrylate fibers containing ~10 &mu;m diameter indium wires separated by ~100 &mu;m, which exhibit a terahertz plasmonic response.

افتعال يتعلق بما وارء باستخدام أسلوب الرسم الألياف

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Construction of a High Resolution Microscope with Conventional and Holographic Optical Trapping Capabilities

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular organelles 2,3, as well as for high spatial and temporal resolution readout of their position relative to the center of the trap. The system described herein has one such "traditional" trap operating at 980 nm. It additionally provides a second optical trapping system that uses a commercially available holographic package to simultaneously create and manipulate complex trapping patterns in the field of view of the microscope 4,5 at a wavelength of 1,064 nm. The combination of the two systems allows for the manipulation of multiple refractive objects at the same time while simultaneously conducting high speed and high resolution measurements of motion and force production at nanometer and piconewton scale.

The system described herein employs a traditional optical trap as well as an independent holographic optical trapping line, capable of creating and manipulating multiple traps. This allows for the creation of complex geometric arrangements of refractive particles while also permitting simultaneous high-speed, high-resolution measurements of the activity of biological enzymes.

بناء مجهر عالي الدقة مع التقليدية والتصوير المجسم قدرات ملائمة بصري

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular ...

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A single gold nanoparticle held by an optical tweezer is used as a sensor to quantify the rhythmic motion of a Nauplius larva (Artemia salina) in a water sample. This is achieved by monitoring the time dependent displacement of the trapped nanoparticle as a consequence of the Nauplius activity. A Fourier analysis of the nanoparticle&#39;s position then yields a frequency spectrum that is characteristic to the motion of the observed species. This experiment demonstrates the capability of this method to measure and characterize the activity of small aquatic larvae without the requirement to observe them directly and to gain information about the position of the larvae with respect to the trapped particle. Overall, this approach could give an insight on the vitality of certain species found in an aquatic ecosystem and could expand the range of conventional methods for analyzing water samples.

Analyzing the Movement of the Nauplius &#039;Artemia salina&#039; by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

We use optical tracking of plasmonic nanoparticles to probe and characterize the frequency movements of aquatic organisms.

تحليل حركة اليرقات &#39;<em&gt; الأرتيميا سالينا</em&gt; من خلال تتبع بصري من Plasmonic النانوية

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly known as plasmonic effects, play an important role. Research in this field has, however, been impeded owing to the difficulty of fabricating devices containing the desired functional metal nanostructures. In order to provide a viable strategy to this issue, we herein show a transfer printing-based approach that allows the quick and low-cost integration of designed metal nanostructures with a variety of device architectures, including solar cells. Nanopillar poly(dimethylsiloxane) (PDMS) stamps were fabricated from a commercially available nanohole plastic film as a master mold. On this nanopatterned PDMS stamps, Ag films were deposited, which were then transfer-printed onto block copolymer (binding layer)-coated hydrogenated microcrystalline Si (&#181;c-Si:H) surface to afford ordered Ag nanodisk structures. It was confirmed that the resulting Ag nanodisk-incorporated &#181;c-Si:H solar cells show higher performances compared to a cell without the transfer-printed Ag nanodisks, thanks to plasmonic light trapping effect derived from the Ag nanodisks. Because of the simplicity and versatility, further device application would also be feasible thorough this approach.

A viable transfer printing-based methodology to introduce plasmonic metal nanostructures in solar cells is described. Using nanopillar poly(dimethylsiloxane) stamps, an Ag-based ordered nanodisk array was integrated with standard hydrogenated microcrystalline Si solar cells, which led to improved device performances due to plasmonic light trapping.

دمج ضوء الاصطياد الفضة النانوية في مهدرج الجريزوفولفين سيليكون الخلايا الشمسية عن طريق التحويل الطباعة

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong suppression at a single wavelength requires that all cores have matching transmission profiles. These gratings cannot be inscribed using the same method as for single-core fibers because the curved surface of the cladding acts as a lens, focusing the incoming UV laser beam and causing variations in exposure between cores. Therefore we use an additional optical element to ensure that the beam shape does not change while passing through the cross-section of the multicore fiber. This consists of a glass capillary tube which has been polished flat on one side, which is then placed over the section of the fiber to be inscribed. The laser beam enters the fiber through the flat surface of the capillary tube and hence maintains its original dimensions. This paper demonstrates the improvements in core-to-core uniformity for a 7-core fiber using this method. The technique can be generalized to larger multicore fibers.

We describe a technique for inscribing identical fiber Bragg gratings into each core of a multicore fiber. This is achieved by introducing an additional surface into the optical path to mitigate lensing by the curved surface of the fiber cladding.

كتابة براج حواجز شبكية في ألياف متعددة النواة

Fiber Bragg gratings in multicore fibers can be used as compact and robust filters in astronomical and other research and commercial applications. Strong ...

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and automotive. However, effective inspection and characterization metrology systems are needed to ensure the functional reliability of MEMS. This study presents a system based on digital holography as a tool for MEMS metrology. Digital holography has gained increasing attention in the past 20 years. With the fast development and decreasing cost of sensor arrays, resolution of such systems has increased broadening potential applications. Thus, it has attracted attention from both research and industry sides as a potential reliable tool for industrial metrology. Indeed, by recording the interference pattern between an object beam (which contains sample height information) and a reference beam on a CCD camera, one can retrieve the quantitative phase information of an object. However, most of digital holographic systems are bulky and thus not easy to implement on industry production lines. The novelty of the system presented is that it is lens-less and thus very compact. In this study, it is shown that the Compact Digital Holographic Microscope (CDHM) can be used to evaluate several characteristics typically consider as criteria in MEMS inspections. The surface profiles of MEMS in both static and dynamic conditions are presented. Comparison with AFM is investigated to validate the accuracy of the CDHM.

We present a compact reflection digital holographic system (CDHM) for inspection and characterization of MEMS devices. A lens-less design using a diverging input wave providing natural geometrical magnification is demonstrated. Both static and dynamic studies are presented.

المدمجة عدسة أقل الرقمي المجسم مجهر لفحص ممس وتوصيف

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...

Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step process that finishes with Negishi coupling. Negishi coupling is a cross-coupling process in which a chemical precursor is first lithiated, followed by transmetallation with ZnCl2. The resultant organozinc compound can be coupled to a dibrominated aromatic precursor to give the conjugated monomer. Polymer films can be prepared via electropolymerization of the monomer and characterized using cyclic voltammetry and ultraviolet-visible-near infrared (UV-Vis-NIR) spectroscopy. Nanoparticles (NPs) are prepared via emulsion polymerization of the monomer using a two-surfactant system to yield an aqueous dispersion of the polymer NPs. The NPs are characterized using dynamic light scattering, electron microscopy, and UV-Vis-NIR-spectroscopy. Cytocompatibility of NPs is investigated using the cell viability assay. Finally, the NP suspensions are irradiated with a NIR laser to determine their effectiveness as potential materials for photothermal therapy (PTT).

A protocol is presented for the synthesis and preparation of nanoparticles consisting of electroactive polymers.

خصائص Electroactive البوليمر النانوية نستعرض ضوئي؛ ضوحراري

A method for the synthesis of electroactive polymers is demonstrated, starting with the synthesis of extended conjugation monomers using a three-step ...

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly scattered dielectric microparticles adhered to a glass substrate are momentarily detached using ultrasonic vibrations generated by a piezoelectric transducer (PZT). Then, the optical beam focused on a selected particle lifts it up to the optical trap while the vibrationally excited microparticles fall back to the substrate. A particle may be trapped at the nominal focus of the trapping beam or at a position above the focus (referred to here as the levitation position) where gravity provides the restoring force. After the measurement, the trapped particle can be placed at a desired position on the substrate in a controlled manner. 
In this protocol, an experimental procedure for selective optical trap loading in air is outlined. First, the experimental setup is briefly introduced. Second, the design and fabrication of a PZT holder and a sample enclosure are illustrated in detail. The optical trap loading of a selected microparticle is then demonstrated with step-by-step instructions including sample preparation, launching into the trap, and use of electrostatic force to excite particle motion in the trap and measure charge. Finally, we present recorded particle trajectories of Brownian and ballistic motions of a trapped microparticle in air. These trajectories can be used to measure stiffness or to verify optical alignment through time domain and frequency domain analysis. Selective trap loading enables optical tweezers to track a particle and its changes over repeated trap loadings in a reversible manner, thereby enabling studies of particle-surface interaction.

A protocol for launching and stably trapping selected dielectric microparticles in air is presented.

فخ تحميل البصري للعازل المجهرية الدقيقة في الهواء

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...