Los autores desean agradecer a Xuan Du para construir el diagrama conceptual de la figura 1. Este trabajo fue financiado por becas de la Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación (NSERC), de Canadá.

1. Referencia Interferómetro de construcción y medición FSR <ol><li> Construcción <ol><li> Crear una caja de acrílico con techo abierto. Esta estructura debe ser lo suficientemente grande como para caber cómodamente en un 16 en x 16 en x 16 en caja de espuma de poliestireno. </li><li> Fabrique una estantería de 3 etapas para albergar componentes ópticos, que se sentarán en la caja de acrílico con techo abierto y será completamente encerrado en la caja de espuma de poliestireno para aislamiento térmico. Dos agujeros elevados en la caja de espuma de poliestireno deben estar presentes para permitir fibras para entrar y salir todo el recinto. </li><li> En la 3 ª etapa: Una fibra de salida del acoplador direccional de 3 dB debe ser sujetada a un controlador de polarización que a su vez conduce a un puerto de entrada de un acoplador direccional de 3 dB por separado. </li><li> En la 2 ª etapa: formar un bucle con aproximadamente 16 pies de la fibra óptica procedente del otro puerto de salida de la primera acoplador direccional 3 dB. Dirigir esta fibra al puerto de entrada restante de las segundo 3 acoplador direccional dB en la 3 ª etapa. </li><li> Llene la caja de acrílico con 50% de hielo raspado mezclado con agua líquida 50%, como a la moda un baño de hielo y por lo tanto mantener la temperatura de los componentes ópticos cerca de 0 ° C. </li></ol></li><li> Medición FSR <ol><li> Configure la sonda láser en la longitud de onda deseada. Emplear un generador de funciones de tal manera que su salida está conectada a un divisor de potencia de 3 dB. Una de las salidas del divisor de 3 dB se debe conectar al osciloscopio para fines de seguimiento y la otra salida es que se utilizará para sintonizar directamente la frecuencia del láser. </li><li> Alimentar a la salida del láser como la entrada al acoplador direccional 1 de 3 dB. </li><li> Las dos salidas del acoplador direccional dB 2 º 3 son para transportar señales photomixed al fotodetector equilibrada (BPD). Por último, conecte el cable de salida del BPD a un canal de entrada del osciloscopio. </li><li> Linealmente escanear la frecuencia del láser por suplying el módulo de láser con una señal de rampa generada por el generador de forma de onda (con un voltaje de pico a pico de 1 V y frecuencia de exploración de 100 Hz). La señal de salida de la DBP se convertirá sinusoidal en el osciloscopio. </li><li> Ajustar el controlador de polarización como para maximizar el voltaje de pico a pico de la forma de onda sinusoidal. </li><li> Para medir la FSR, configurar el láser para la salida de onda continua estableciendo el generador de forma de onda en el modo DC. Tune la tensión del generador de forma de onda tal que la señal transmitida desde el TLP fluctúa alrededor de 0 V (es decir. El punto de cuadratura). Inspeccione la señal de salida utilizando un analizador de espectro eléctrico. La señal monitorizada debe aparecer como una función sinc-cuadrado, donde la ubicación de la primera cero más próximo el máximo global (a frecuencia cero) corresponde a la FSR. Para minimizar el ruido de medición, ajuste el analizador de espectro eléctrico de modo promedio. </li></ol></li></ol> 2. Fibra Tirando 13 </sup&gt; Preámbulo: La meta de este procedimiento es para que coincida aproximadamente la fase de los fotones que viajan en la puesta a punto a los de la microcavidad de manera que puede ocurrir un acoplamiento eficiente. Como se tira de la fibra, la sección central que se encuentra entre las dos abrazaderas pasará de apoyo a un único modo dentro de una fibra regular, a varios modos dentro de una guía de ondas formadas por el revestimiento de sílice original de convertirse en el núcleo de aire y convirtiéndose en el revestimiento, y luego a un solo modo. El núcleo de sílice de la fibra será prácticamente desaparecer en la sección central, en el que temporalmente las condiciones de propagación multimodo satisfechos serán contrarrestados por la reducción continua del diámetro de la fibra. <ol><li> Fije el soporte de la fibra a la etapa de traslación motorizada. </li><li> Conectorice dos secciones de fibra óptica con conectores FC / APC en un extremo de cada sección. Retire el revestimiento protector de los extremos no conectados con una stripper de fibra, límpielos con acetona primero y then isopropanol, unirá las facetas finales, y la fusión empalmar juntos. </li><li> Para monitorear la pérdida en el cono, conectar una sonda de láser en el modo de potencia constante a un extremo de la fibra mientras que el otro extremo de la fibra está conectado a un fotodetector (PD). La salida de la DP debe estar conectado a un osciloscopio. Ajustar los parámetros del osciloscopio como para medir la tensión de salida PD, que es proporcional a la potencia del láser transmitida. </li><li> Registre el valor inicial de la tensión de salida PD y continuar su seguimiento hasta el paso 2.9. </li><li> Abrazadera de la fibra a la titular de la fibra y la imagen de la fibra con un microscopio óptico. </li><li> Liberar el hidrógeno de tal manera que comienza a fluir cerca de la conicidad, a la espera de que el aire salga del tubo y de la presión del canal para estabilizar. Una vez que la velocidad de flujo para el gas de hidrógeno llega a 110 ml / min, encenderlo cerca de la salida con un encendedor para calentar la fibra. </li><li> El uso de un programa de LabVIEW costumbre, tirar linealmente la fibra. Tenga en cuenta que durante la puproceso lling, el núcleo de la fibra se desvanece poco a poco, mientras que múltiples modos de revestimiento se vuelven dominantes en la orientación de la luz a través de la sección de fibra cónica. La intensidad transmitida a través de la fibra óptica debe oscilar debido a la interferencia multimodo. </li><li> Continúe tirando de la fibra para reducir el ancho de fibra cónica hasta que sólo admite un único modo de revestimiento. Una vez que la intensidad transmitida deja de variar, deje de tirar de la fibra. </li><li> Suelte el soporte de fibra a partir de la etapa de traducción y seguro que cerca del escenario piezoeléctrico. </li></ol> 3. Preparación y Entrega de Soluciones <ol><li> Preparar 22:00, 13:00, y 100 soluciones FM compuestas de 50 NM de radio microesferas de poliestireno monodispersas en tampón fosfato salino de Dulbecco (DPBS). Además, crear una solución de DPBS pura. </li><li> Coloque las soluciones en una centrifugadora, escalonar sus posiciones dentro de ella para fines de equilibrio, e iniciar un ciclo de centrifugado 30 min. </li><li> Al completion, de forma segura colocar las soluciones en un desecador, evacuarlo, y bombardear las soluciones con ondas de ultrasonido durante 30 min. </li><li> Retire las soluciones y dejarlos a un lado, cerca de la configuración del experimento. </li><li> Construir una base para un sistema de suministro de fluido pequeño. <ol><li> Tras la limpieza de dos virolas, inserte puntas de jeringa en ambos extremos de un segmento de los microtúbulos y atornillar los casquillos a las puntas de las jeringas. Conectar individualmente uno de los casquillos a tercera punta de la jeringa y el otro para el adaptador de bloqueo luer de un conjunto de cilindro-émbolo. </li><li> Fije la punta de la jeringa expuesta en el stand y mantenerla detrás de la muestra. Los fluidos deben ser capaces de fluir sobre la muestra sin derrame significativo. </li></ol></li><li> En términos del artículo 5 del Protocolo, cargar el cañón con una solución adecuada y de forma manual lo inyecta a través del sistema de microfluidos durante el experimento. </li></ol> 4. Configuración del sistema y Interconexiones <ol><li> Conecte las sondas de lase<html> r para un acoplador direccional de 10 dB. El puerto acoplado está conectado al puerto de entrada del interferómetro de referencia mientras que el puerto de transmisión está conectado a un controlador de polarización, seguido de la fibra estrechada. </li><li> Reorientar los objetivos de microscopio de adquirir dos imágenes nítidas de la cinta por fibra. </li><li> Conecte la salida de la fibra cónica a un PD. La salida de este PD debe estar unido a una entrada de canal diferente del osciloscopio. </li><li> Montar la muestra en el nanopositioner y hacer los ajustes gruesos para desplazar de forma que está próximo al centro de la cinta por fibra. </li><li> Inyectar DPBS a la muestra. Hacer ajustes gruesos tales que la cinta por fibra está a la vista de las dos cámaras CCD. Ajuste el nanopositioner establecer acoplamiento de la cinta por fibra a la microcavidad. </li><li> Busque en la longitud de onda del láser para obtener una salsa de resonancia adecuada en el osciloscopio. </li></ol> 5. Detección de nanopartículas ontenido &quot;&gt; Para adquirir datos: Configurar ajustes de disparo del osciloscopio y, usando software hecho en casa, recoger rastros del osciloscopio para su posterior procesamiento. <ol><li> Registrar los datos para la solución tampón como referencia. </li><li> Registre los datos para las soluciones de nanopartículas de menor a mayor concentración. </li><li> Observar los cambios de frecuencia que se producen debido a la nanopartícula vinculante para el microcavidad. </li></ol> 6. Post-Procesamiento de Datos Los datos recogidos pueden ser procesados ​​por un programa MATLAB auto-escrito. El programa debe: <ol><li> Lea las huellas del interferómetro de referencia y llevar a cabo un ajuste de mínimos cuadrados a las curvas sinusoidales. Las fases de la sinusoidal equipada se utilizan para estimar la fluctuación de fase de láser sobre la marcha. </li><li> Lea las huellas de transmisión de la cavidad y llevar a cabo un ajuste de mínimos cuadrados a la función doble de Lorentz. Frecuencias ópticas correspondientes a los huecos de resonancia (ν 1,ν 2) y sus anchuras total a la mitad del máximo (FWHM de, representado por δν 1, δν 2) se determinan mediante la comparación de la señal de transmisión a la señal de interferómetro. </li><li> Obtenga el factor de calidad de cada inmersión individuo de Q i = ν i / δν i, donde puedo ser o bien 1 (resonancia izquierda) o 2 (resonancia derecha). </li><li> Calcular, como es convencional, las frecuencias ópticas de las salsas de resonancia a través de la exploración de tensión láser, donde los rendimientos de fluctuación de fase láser más grande ruido de medición. </li><li> Recoger el promedio de frecuencia de resonancia ν promedio = (1 + ν ν 2) / 2 y frecuencia dividida Δν = ν 2 - ν 1 para cada medición y la trama como una función del tiempo. Cuando una nanopartícula se une sobre la superficie de la microcavidad, cambios repentinos de tanto la frecuencia de resonancia promedio y Sho frecuencia divididauld ser observados. </li></ol>

<ol>
	<li>Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+microcavities.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+sensitivity+nanoparticle+detection+using+optical+microcavities.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering-gallery-mode+biosensing:+label-free+detection+down+to+single+molecules.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+detection+by+optical+shift+of+a+resonant+microcavity.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+ring+resonators+for+biochemical+and+chemical+sensing.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasensitive+nanoparticle+detection+using+a+portable+whispering+gallery+mode+biosensor+driven+by+a+periodically+poled+lithium-niobate+frequency+doubled+distributed+feedback+laser.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle-based+protein+detection+by+optical+shift+of+a+resonant+microcavity.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+limits+in+whispering+gallery+biosensors+with+plasmonic+enhancement.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rayleigh+scattering+in+high-Q+microspheres.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Split+frequency+sensing+methods+and+systems.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-chip+single+nanoparticle+detection+and+sizing+by+mode+splitting+in+an+ultrahigh-Q+microresonator.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasensitive+nanoparticle+using+a+portable+whispering+gallery+mode+biosensor+driven+by+a+periodically+poled+lithium-niobate+frequency+doubled+distributed+feedback+laser.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+critical+coupling+in+a+fiber+taper+to+a+silica-microsphere+whispering-gallery+mode+system.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sideband+spectroscopy+and+dispersion+measurement+in+microcavities.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+coupling+control+of+a+microresonator+by+laser+amplitude+modulation.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+nanoparticles+with+a+frequency+locked+whispering+gallery+mode+microresonator.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasensitive+real-time+measurement+of+dissipation+and+dispersion+in+a+whispering-gallery+mode+microresonator.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+enhancement+of+a+whispering-gallery-mode+biosensor+for+single+nanoparticle+detection.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticle-based+protein+detection+by+optical+shift+of+a+resonant+microcavity.">Nanoparticle-based protein detection by optical shift of a resonant microcavity.</a> Appl. Phys. Lett. 99 (7), (2011).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Esta configuración actual es capaz de sondear una variedad de microcavidades WGM, tales como microdiscos, microesferas, y microtoroids, sin necesidad de ningún control de realimentación para la fuente de láser sonda. Una considerable proporción de señal a ruido (SNR) para la detección se puede conseguir debido a las mejoras de cambio de paso proporcionados por longitud de la trayectoria y los efectos de retrodispersión partículas inducida. Dada la simplicidad y el bajo coste de la propia interferómetro de refe...

Intereses de investigación ha aumentado de manera significativa en el uso del modo de susurro-galería (WGM) microcavidades con el propósito de nanodetection y biosensor 1-8. Esto implica el factor de calidad ultra alta (Q) cavidades ópticas que son competentes en la identificación de partículas biológicas minúsculas, hasta el nivel de la proteína sola 2. Es decir, el seguimiento de los cambios en la resonancia y la frecuencia de división para la transmisión con una sensibilidad extraordinaria 9-11 se puede activar por el confinamiento de la cavidad de la energía de la luz dentro de un volumen pequeño modo. Las variaciones en las propiedades ópticas de un resonador son la causa de estos cambios, que a su vez se originan a partir de la unión de moléculas o nanopartículas discretas. Un ejemplo menos sofisticada de una estructura WGM tridimensional para tales aplicaciones es una microesfera de sílice, que puede ser fabricado con una superficie atómicamente lisa cerca simplemente la ablación de una fibra óptica dibujada usando un láser de CO 2. Como es sabido,factores Q elevados en el orden de 10 9 pueden ser alcanzados 1. La frecuencia de resonancia de un microcavidad se controla convencionalmente mediante el escaneo de la frecuencia óptica de una fuente de láser sintonizable, mientras que simultáneamente la foto-detección de la transmisión óptica que se captura en un osciloscopio. Un inconveniente inherente de esta técnica es la incertidumbre asociada con la ubicación de las gotas en la transmisión que surge de las fluctuaciones de longitud de onda de láser o de fluctuación de fase láser. Para superar esta complicación, un interferómetro se puede utilizar junto a un microcavidad para producir una señal de referencia para cancelar la fluctuación de fase láser y aumentar la sensibilidad observada 2. De entrada de luz se divide en dos trayectorias ópticas: El haz de referencia que pasa a través del interferómetro (con un rango espectral libre FSR o lo suficientemente grande como para impedir que el láser jittering pasado espaciado una frecuencia FSR durante la medición) y el haz de detección que interacts con el microrresonador WGM. Esta característica optimiza experimentos en comparación con configuraciones más avanzadas, como la de detección de WGM implique la combinación de un láser de realimentación distribuida (DFB) y niobato de litio periódicamente polarizado (PPLN) doblador 12. En esta publicación, una técnica interferómetro para la supervisión basada factor de microcavidad ultra-alta calidad de la materia a escala nanométrica se describe 3. Los procedimientos de configuración y de adquisición de datos que se requieren para lograr esto se describen, que ilustra cómo el factor de calidad de la cavidad se puede determinar a través de la interferometría de referencia.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="645">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Polystyrene&#160; Microspheres</td>
			<td style="width:143px;">PolyScience</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dulbecco&#8217;s Phosphate Buffered Saline (DPBS)</td>
			<td style="width:143px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:119px;">14190</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Piezoelectric Nanopositioner System</td>
			<td style="width:143px;">Precision Instrument</td>
			<td style="width:119px;">P-611.3S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Balanced Photodetector</td>
			<td style="width:143px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">PDB120A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Photo Detector</td>
			<td style="width:143px;">Newport</td>
			<td style="width:119px;">1801-FC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">2 x 3-dB Fiber Optical Directional Coupler</td>
			<td style="width:143px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">FC632-50B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">10-dB Fiber Optical Directional Coupler</td>
			<td style="width:143px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">FC632-90B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">2 x Drop In Polarization Controller</td>
			<td style="width:143px;">General Photonics</td>
			<td style="width:119px;">PLC-003-S-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Function Generator</td>
			<td style="width:143px;">Hewlett Packard</td>
			<td style="width:119px;">33120A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Fusion Splicer</td>
			<td style="width:143px;">Ericsson</td>
			<td style="width:119px;">FSU-925</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">High-Speed Oscilloscope&#160;</td>
			<td style="width:143px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;">DS09404A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">2 x Motorized Translation Stage with Controller</td>
			<td style="width:143px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">MTS25-Z8E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Single Mode Optical Fiber, 600-800 nm, &#216;125 &#956;m Cladding</td>
			<td style="width:143px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">SM600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Real-Time Electrical Spectrum Analyzer</td>
			<td style="width:143px;">Tektronix</td>
			<td style="width:119px;">RSA3408B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Optical Spectrum Analyzer</td>
			<td style="width:143px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;">70951A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">632.5 &#8211; 637 nm Tunable Laser</td>
			<td style="width:143px;">New Focus</td>
			<td style="width:119px;">TLB-6304</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Filtration Pump</td>
			<td style="width:143px;">KNF labs</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ultrasonics Cleaner</td>
			<td style="width:143px;">Crest Ultrasonics</td>
			<td style="width:119px;">Powersonic 1100D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Mini Vortexer</td>
			<td style="width:143px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">VM-3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Centrifuge</td>
			<td style="width:143px;">Beckman Coulter</td>
			<td style="width:119px;">Microfuge 22R</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

implementation of a reference interferometer for nanodetection

Un interferómetro de fibra térmica y mecánicamente estabilizado adecuado para examinar microcavidades factor de ultra alta calidad está de moda. Después de la evaluación de su rango espectral libre (FSR), el módulo se pone en paralelo con un sistema de cono-microcavidad fibra y a continuación se calibró a través de aislamiento y la eliminación de los cambios aleatorios en la frecuencia del láser (es decir, el ruido de fluctuación de fase láser). Para darse cuenta de la unión cónica-microcavidad y para maximizar la potencia óptica que se transfiere al resonador, un solo modo de guía de ondas de fibra óptica se tira. Las soluciones que contienen nanobeads de poliestireno se preparan entonces y trasladados a la microcavidad con el fin de demostrar la capacidad del sistema para detectar la unión a la superficie de la microcavidad. Los datos son post-procesada a través de la curva de ajuste adaptativo, que permite mediciones de alta resolución de el factor de calidad, así como el trazado de parámetros dependientes del tiempo, como los cambios de longitud de onda de resonancia y frecuencia dividida. Por cuidadoinspección de pasos en la respuesta en el dominio y el cambio en la respuesta de frecuencia de dominio, este instrumento puede cuantificar eventos de unión discretos.

Después de seguir el protocolo, los rastros pueden ser compilados y equipados. Figura 3a muestra la estructura de resonancia típica de la microesfera como se presenta en el video, para el que se observa la división de frecuencia en un medio de DPBS. Un ajuste de mínimos cuadrados para la función de doble Lorentzian indica que el factor de calidad de las izquierdas y derechas dips de resonancia son, respectivamente, 2,1 x 10 8 y 3,8 x 10 8 en un medio acuoso. Las frecuencias ó...

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Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

Una técnica de interferómetro de referencia, que está diseñado para eliminar el ruido de fluctuación de fase láser indeseable para nanodetection, se utiliza para sondear un factor microcavidad de ultra-alta calidad. Instrucciones para el ensamblaje, la instalación y adquisición de datos se proporcionan, junto con el proceso de medida para especificar el factor de calidad de la cavidad.

Implementación de un interferómetro de referencia para Nanodetection

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

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Research

JoVE Journal

Engineering

9.3K vistas.  University of Victoria.  Una técnica de interferómetro de referencia, que está diseñado para eliminar el ruido de fluctuación de fase láser indeseable para nanodetection, se utiliza para sondear un factor microcavidad de ultra-alta calidad. Instrucciones para el ensamblaje, la instalación y adquisición de datos se proporcionan, junto con el proceso de medida para especificar el factor de calidad de la cavidad. 

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Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit a strong degradation after annealing due to the occurrence of void formation at the contact/SiO2 interface. This void formation can cause cracking and delamination of the metal film, which can increase the resistance or lead to a complete failure of the NW device. In order to address issues associated with void formation, a technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from the substrates to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN NW devices. This procedure determines the degree of adhesion of the contact films to the substrate and NWs and allows for the characterization of the morphology and composition of the contact interface with the substrate and nanowires. This technique is also useful for assessing the amount of residual contamination that remains from the NW suspension and from photolithographic processes on the NW-SiO2 surface prior to metal deposition. The detailed steps of this procedure are presented for the removal of annealed Ni/Au contacts to Mg-doped GaN NWs on a SiO2 substrate.

A technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from their substrate to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN nanowire devices.

Análisis de Contacto Interfaces para individuales GaN nanocables Dispositivos

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Investigación

Ingeniería

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Photocatalytically active nanostructures require a large specific surface area with the presence of many catalytically active sites for the oxidation and reduction half reactions, and fast electron (hole) diffusion and charge separation. Nanowires present suitable architectures to meet these requirements. Axially segmented Ag|ZnO and radially segmented (coaxial) TiO2-Ag nanowires with a diameter of 200 nm and a length of 6-20 &#181;m were made by templated electrodeposition within the pores of polycarbonate track-etched (PCTE) or anodized aluminum oxide (AAO) membranes, respectively. In the photocatalytic experiments, the ZnO and TiO2 phases acted as photoanodes, and Ag as cathode. No external circuit is needed to connect both electrodes, which is a key advantage over conventional photo-electrochemical cells. For making segmented Ag|ZnO nanowires, the Ag salt electrolyte was replaced after formation of the Ag segment to form a ZnO segment attached to the Ag segment. For making coaxial TiO2-Ag nanowires, a TiO2 gel was first formed by the electrochemically induced sol-gel method. Drying and thermal annealing of the as-formed TiO2 gel resulted in the formation of crystalline TiO2 nanotubes. A subsequent Ag electrodeposition step inside the TiO2 nanotubes resulted in formation of coaxial TiO2-Ag nanowires. Due to the combination of an n-type semiconductor (ZnO or TiO2) and a metal (Ag) within the same nanowire, a Schottky barrier was created at the interface between the phases. To demonstrate the photocatalytic activity of these nanowires, the Ag|ZnO nanowires were used in a photocatalytic experiment in which H2 gas was detected upon UV illumination of the nanowires dispersed in a methanol/water mixture. After 17 min&#160;of illumination, approximately 0.2 vol% H2 gas was detected from a suspension of ~0.1 g of Ag|ZnO nanowires in a 50 ml 80 vol% aqueous methanol solution.

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Procedures are outlined to prepare segmented and coaxial nanowires via templated electrodeposition in nanopores. As examples, segmented nanowires consisting of Ag and ZnO segments, and coaxial nanowires consisting of a TiO2 shell and a Ag core were made. The nanowires were used in photocatalytic hydrogen formation experiments.

Preparación y uso de fotocatalíticamente activo segmentado Ag | ZnO y coaxial de TiO<sub&gt; 2</sub&gt; AG-nanocables hechos por electrodeposición con plantilla

Photocatalytically active nanostructures require a large specific surface area with the presence of many catalytically active sites for the oxidation and ...

Energy Dispersive X-ray Tomography for 3D Elemental Mapping of Individual Nanoparticles

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial resolution, and is even capable of providing atomically resolved elemental maps. In this technique, a highly focused electron beam is incident upon a thin sample and the energy of emitted X-rays is measured in order to determine the atomic species of material within the beam path. This elementally sensitive spectroscopy technique can be extended to three dimensional tomographic imaging by acquiring multiple spectrum images with the sample tilted along an axis perpendicular to the electron beam direction.
Elemental distributions within single nanoparticles are often important for determining their optical, catalytic and magnetic properties. Techniques such as X-ray tomography and slice and view energy dispersive X-ray mapping in the scanning electron microscope provide elementally sensitive three dimensional imaging but are typically limited to spatial resolutions of &gt; 20 nm. Atom probe tomography provides near atomic resolution but preparing nanoparticle samples for atom probe analysis is often challenging. Thus, elementally sensitive techniques applied within the scanning transmission electron microscope are uniquely placed to study elemental distributions within nanoparticles of dimensions 10-100 nm.
Here, energy dispersive X-ray (EDX) spectroscopy within the STEM is applied to investigate the distribution of elements in single AgAu nanoparticles. The surface segregation of both Ag and Au, at different nanoparticle compositions, has been observed.

The use of energy dispersive X-ray tomography in the scanning transmission electron microscope to characterize elemental distributions within single nanoparticles in three dimensions is described.

La tomografía de rayos X de energía dispersiva de 3D Mapping elemental de nanopartículas individuales

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial ...

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in industrialized countries. Here, the development of optical mesosensors/adsorbents (MSAs) for efficient recognition and selective recovery of Pd(II), Au(III), and Co(II) from urban mine was achieved. A simple, general method for preparing MSAs based on using high-order mesoporous monolithic scaffolds was described. Hierarchical cubic Ia3d wagon-wheel-shaped MSAs were fabricated by anchoring chelating agents (colorants) into three-dimensional pores and micrometric particle surfaces of the mesoporous monolithic scaffolds. Findings show, for the first time, evidence of controlled optical recognition of Pd(II), Au(III), and Co(II) ions and a highly selective system for recovery of Pd(II) ions (up to ~95%) in ores and industrial wastes. Furthermore, the controlled assessment processes described herein involve evaluation of intrinsic properties (e.g., visual signal change, long-term stability, adsorption efficiency, extraordinary sensitivity, selectivity, and reusability); thus, expensive, sophisticated instruments are not required. Results show evidence that MSAs will attract worldwide attention as a promising technological means of recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals.

Because of the importance and extensive use of palladium, gold and cobalt metals in high-technology equipment, their recovery and recycling constitute an important industrial challenge. The metal recovery system described herein is a simple, low-cost means for the effective detection, removal, and recovery of these metals from the urban mine.

Detección y recuperación de paladio, oro y cobalto Metales de la Mina Urbana utilizando sensores Novela / adsorbentes designados con nanoescala Los poros en forma de rueda-Wagon

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an elastomeric dielectric membrane sandwiched between two compliant electrodes. The large actuation strains of these transducers when used as actuators (over 300% area strain) and their soft and compliant nature has been exploited for a wide range of applications, including electrically tunable optics, haptic feedback devices, wave-energy harvesting, deformable cell-culture devices, compliant grippers, and propulsion of a bio-inspired fish-like airship. In most cases, DETs are made with a commercial proprietary acrylic elastomer and with hand-applied electrodes of carbon powder or carbon grease. This combination leads to non-reproducible and slow actuators exhibiting viscoelastic creep and a short lifetime. We present here a complete process flow for the reproducible fabrication of DETs based on thin elastomeric silicone films, including casting of thin silicone membranes, membrane release and prestretching, patterning of robust compliant electrodes, assembly and testing. The membranes are cast on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates coated with a water-soluble sacrificial layer for ease of release. The electrodes consist of carbon black particles dispersed into a silicone matrix and patterned using a stamping technique, which leads to precisely-defined compliant electrodes that present a high adhesion to the dielectric membrane on which they are applied.

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

Proceso de fabricación de elastómeros dieléctricos actuadores basados ​​en silicona

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film synthesis) for the purpose of exploratory materials research. Certain materials pose a challenge wherein the traditional bulk Hall bar device fabrication method is insufficient to produce a measureable device for sample transport measurement, principally because the single crystal size is too small to attach wire leads to the sample in a Hall bar configuration. This can be, for example, because the first batch of a new material synthesized yields very small single crystals or because flakes of samples of one to very few monolayers are desired. In order to enable rapid characterization of materials that may be carried out in parallel with improvements to their growth methodology, a method of device fabrication for very small samples has been devised to permit the characterization of novel materials as soon as a preliminary batch has been produced. A slight variation of this methodology is applicable to producing devices using exfoliated samples of two-dimensional materials such as graphene, hexagonal boron nitride (hBN), and transition metal dichalcogenides (TMDs), as well as multilayer heterostructures of such materials. Here we present detailed protocols for the experimental device fabrication of fragments and flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate and subsequent measurement in a commercial superconducting magnet, dry helium close-cycle cryostat magnetotransport system at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

We describe the methodology of mechanical exfoliation and deposition of flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate, fabrication of experimental device structures for transport experimentation, and the magnetotransport measurement in a dry helium close-cycle cryostat at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

Avanzados métodos experimentales para baja temperatura magnetotransporte Medición de Nuevos Materiales

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with one twist grain boundary. This apparatus utilizes high uniaxial pressure and a pulsed direct current for rapid consolidation of material. Diffusion bonding of strontium titanate bicrystals without fracture, in a spark plasma sintering apparatus, is possible at high pressures due to the unusual temperature dependent plasticity behavior of strontium titanate. We demonstrate a method for the successful formation of bicrystals at accelerated time scales and lower temperatures in a spark plasma sintering apparatus compared to bicrystals formed by conventional diffusion bonding parameters. Bond quality was verified by scanning electron microscopy. A clean and atomically abrupt interface containing no secondary phases was observed using transmission electron microscopy techniques. Local changes in bonding across the boundary was characterized by simultaneous scanning transmission electron microscopy and spatially resolved electron energy-loss spectroscopy.

A viable technique for the formation of strontium titanate bicrystals at high pressure and fast heating rate via the spark plasma sintering apparatus is developed.

Spark aparato de plasma sinterización usado para la formación de titanato de estroncio Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with ...

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional component that should have high electrical conductivity, high mechanical properties, and high productivity.
In this regard, a carbon fiber/epoxy resin composite can be an ideal material to replace the conventional graphite bipolar plate, which often leads to the catastrophic failure of the entire system because of its inherent brittleness. Though the carbon/epoxy composite has high mechanical properties and is easy to manufacture, the electrical conductivity in the through-thickness direction is poor because of the resin-rich layer that forms on its surface. Therefore, an expanded graphite coating was adopted to solve the electrical conductivity issue. However, the expanded graphite coating not only increases the manufacturing costs but also has poor mechanical properties.
In this study, a method to expose fibers on the composite surface is demonstrated. There are currently many methods that can expose fibers by surface treatment after the fabrication of the composite. This new method, however, does not require surface treatment because the fibers are exposed during the manufacture of the composite. By exposing bare carbon fibers on the surface, the electrical conductivity and mechanical strength of the composite are increased drastically.

A protocol to expose bare fibers on the composite surface by eliminating resin rich area is presented. The fibers are exposed during fabrication of the composites, not by the post surface treatment. The exposed carbon composites exhibit high electrical conductivity in the through-thickness direction and high mechanical property.

Implementación experimental de un nuevo método de fabricación compuesto: exponer desnudas fibras en la superficie del compuesto por el método de capa suave

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

Fabrication of Refractive-index-matched Devices for Biomedical Microfluidics

The use of microfluidic devices has emerged as a defining tool for biomedical applications. When combined with modern microscopy techniques, these devices can be implemented as part of a robust platform capable of making simultaneous complementary measurements. The primary challenge created by the combination of these two techniques is the mismatch in refractive index between the materials traditionally used to make microfluidic devices and the aqueous solutions typically used in biomedicine. This mismatch can create optical artifacts near the channel or device edges. One solution is to reduce the refractive index of the material used to fabricate the device by using a fluorinated polymer such as MY133-V2000 whose refractive index is similar to that of water (n = 1.33). Here, the construction of a microfluidic device made out of MY133-V2000 using soft lithography techniques is demonstrated, using O2 plasma in conjunction with an acrylic holder to increase the adhesion between the MY133-V2000 fabricated device and the polydimethylsiloxane (PDMS) substrate. The device is then tested by incubating it filled with cell culture media for 24 h to demonstrate the ability of the device to maintain cell culture conditions during the course of a typical imaging experiment. Finally, quantitative phase microscopy (QPM) is used to measure the distribution of mass within the live adherent cells in the microchannel. This way, the increased precision, enabled by fabricating the device from a low index of refraction polymer such as MY133-V2000 in lieu of traditional soft lithography materials such as PDMS, is demonstrated. Overall, this approach for fabricating microfluidic devices can be readily integrated into existing soft lithography workflows in order to reduce optical artifacts and increase measurement precision.

This protocol describes the fabrication of microfluidic devices from MY133-V2000 to eliminate artifacts that often arise in microchannels due to the mismatching refractive indices between microchannel structures and an aqueous solution. This protocol uses an acrylic holder to compress the encapsulated device, improving adhesion both chemically and mechanically.

Fabricación de dispositivos emparejados de índice refractivo para microfluidos biomédica

The use of microfluidic devices has emerged as a defining tool for biomedical applications. When combined with modern microscopy techniques, these devices ...

Design and Implementation of a Bespoke Robotic Manipulator for Extra-corporeal Ultrasound

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ultrasound. However, limited numbers of robots designed for extra-corporeal ultrasound have been successfully translated into clinical use. In this study, we aim to build a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound examination, which is lightweight and has a small footprint. The robot is formed by five specially shaped links and custom-made joint mechanisms for probe manipulation, to cover the necessary range of motion with redundant degrees of freedom to ensure the patient&#39;s safety. The mechanical safety is emphasized with a clutch mechanism, to limit the force applied to patients. As a result of the design, the total weight of the manipulator is less than 2 kg and the length of the manipulator is about 25 cm. The design has been implemented, and simulation, phantom, and volunteer studies have been performed, to validate the range of motion, the ability to make fine adjustments, mechanical reliability, and the safe operation of the clutch. This paper details the design and implementation of the bespoke robotic ultrasound manipulator, with the design and assembly methods illustrated. Testing results to demonstrate the design features and clinical experience of using the system are presented. It is concluded that the current proposed robotic manipulator meets the requirements as a bespoke system for extra-corporeal ultrasound examination and has great potential to be translated into clinical use.

This paper introduces the design and implementation of a bespoke robotic manipulator for extra-corporeal ultrasound examination. The system has five degrees of freedom with lightweight joints made by 3D printing and a mechanical clutch for safety management.

Diseño e implementación de un manipulador robótico a medida para ultrasonido extracorpórea

With the potential for high precision, dexterity, and repeatability, a self-tracked robotic system can be employed to assist the acquisition of real-time ...