This work was part of the research programme of the Foundation for Fundamental Research on Matter (FOM), which is part of the Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO). Authors of this work thank M. J. F. van de Sande for skillful technical assistance, M. A. Verheijen for TEM images, and the group of Tom Gregorkiewicz for PL measurements.

1. 실험 기획 <ol><li> 합성 또는 관심 (13) (그림 1a)의 나노 결정을 구하십시오. </li><li> 기판 재료는 나노 결정 (그림 1a)의 라만 스펙트럼의 피크를 중복이없는 것을 확인하여 배경 신호에 혼란을 피하십시오. </li><li> 라만 분광법 설정의 레이저를 켭니다. 레이저 강도를 안정화하기위한 충분한 시간 (약 15 분)을 기다립니다. </li><li> 나노 물질의 부피 기준은 벌크 물질의 피크 위치로부터의 단계 2에 기재된 측정 다음 단계 (12) (도 1B), 상대적인 어긋남 12 견적을 분석하는 측정. </li><li> 측정 할 예정 나노 결정에 서로 다른 능력을 사용하여 라만 측정에 필요한 레이저 파워를 추정한다. 충분한 신호 (에 피크 강도의 비율을 얻기 위해 가능한 최저 전력 측정을 시작배경 잡음)은 적어도 50 일, 필요한 경우 라만 피크는 동일한 12,13 유지 나노 결정의 위치 및 모양만큼, 레이저 전력을 증가한다. </li></ol> 관심의 나노 결정 2. 라만 분광학 <ol><li> 측정 챔버로 기판 상에 증착 된 나노 결정 입자와 함께 샘플을 로딩. 주 : 기판 치수 (cm 수십 밀리미터 일 수있다)와 같은 그것이 샘플 홀더의 스테이지에 맞는만큼 중요하지 않다. 수십 나노 미터의 최소 라만 분광기에서 검출 된 신호를 가지고에서 분말 또는 박막 두께가 있어야한다. 평면 기판 홀더 스테이지, 간단히 광학계 (도 1b) 아래에 기판을 배치. <ol><li> 반드시 &quot;레이저&quot;및 확인 &quot;활성&quot;조명 운영 레이저 불필요한 조명으로부터 안전하기 위해 도어를 열기 전에 떠난다. 이 표시등이 꺼져 있지 않은 경우, 단계 작업을 수행 (2)0.5 및 2.6. &quot;연동&quot;기호는 항​​상 켜져 있습니다. </li><li> 를 눌러 &quot;문 릴리스&quot;및 측정 챔버의 문을 열고, 샘플 홀더 단계 (그림 1b)에 샘플을 넣어. </li></ol></li><li> 조정 샘플의 초점은 가능한 가장 높은 신호를 얻기 위해 측정한다. <ol><li> 50X 목표를 선택하고 나노 분말 (그림 1b)의 표면에 초점을 맞 춥니 다. </li><li> 샘플 홀더의 z 방향 조작을 사용하여 초점에서 샘플을 가져와. 컴퓨터 화면에 라이브 카메라 뷰에서 포커스 된 이미지의 선명도를 확인합니다. </li><li> 측정 챔버의 문을 닫습니다. </li><li> Renishaw의 소프트웨어에서 &quot;셔터 아웃&quot;버튼을 클릭하여 셔터를 제거하고 샘플에 레이저 광 빛을 측정 할 수 있습니다. &quot;레이저&quot;및 &quot;활성&quot;징후가 지금 녹색으로 깜박 각각 빨간색으로 깜박 것을 관찰한다. s의 라이브 영상에서creen, 레이저는 눈에 보이는 (그림 1C)입니다. </li><li> 라이브 이미지에서 미세 조정 최적의 초점 가장 작은 레이저 스폿은, 라이브 영상에서 관찰 될 때까지 휠 조작을 사용하여 샘​​플의 초점. </li></ol></li><li> (도 1D) 후술 Renishaw의 분석 소프트웨어로 측정을 설정한다. <ol><li> &quot;측정&quot;에서 새로운 스펙트럼 획득 옵션을 선택합니다. </li><li> (A)의 (1, 30 초, 2 배와 같은 인수의 총 수, 및 0.5 %로서, 레이저 파워의 백분율로 측정 시간을 설정 - 팝업창에서 150-700센티미터 측정 범위를 설정할 25 mW의 레이저)를 측정하는 동안 사용된다. 매개 변수를 삽입하고, 윈도우가 닫힙니다에 동의합니다. </li><li> 메뉴 바에서 수집 시작 버튼을 클릭하여 측정을 시작합니다. 측정하는 동안 &quot;레이저&quot;와 &quot;활성&quot;조명이 유지됩니다에. </li></ol></li><li> 이 빛은 레이저가 작동하고 측정이 수행되는로있을 때 측정 챔버를 열지 마십시오. </li><li> 측정이 완료되면, Renishaw의 소프트웨어에서 버튼 &quot;에서 셔터&quot;를 클릭하여에 셔터를 넣어. &quot;레이저&quot;와 &quot;활성&quot;의 불빛이 꺼져 있는지 관찰한다. 를 눌러 &quot;문 릴리스&quot;다음 측정 챔버의 문을 엽니 다. </li><li> 측정 시료 및 시료를 제거하는 확대 렌즈의 표면 사이의 안전 거리가 될 때까지 시료를 취출하기 전에, Z-매니퓰레이터와 시료 홀더 단계 하향 조정한다. 그런 다음, 그 용기로 다시 샘플을 넣어. </li><li> 레이저를 끕니다. </li><li> Renishaw의 소프트웨어 형식 &quot;.wxd&quot;에 데이터를 저장하고, 텍스트 파일 형식 &quot;이 .txt&quot;. 후자는 실험 데이터의 분석에 사용한다. </li></ol> 3. 크기 DISTRIBUT관심 나노 결정의 이온 결정 <ol><li> 나노 결정 측정을위한 측정의 텍스트 파일 및 벌크 참조를 연다. </li><li> 데이터를 플로팅하기 전에, 큐빅 스플라인을 사용하여 평활화 한 상대적인 피크 시프트 좋은 비교를 위해 가장 높은 피크 위치 (1)에 데이터를 정상화. </li><li> 실리콘 나노 결정과 기준 실리콘 데이터를 플롯 기준 규소의 피크 위치를 결정하고, 521cm -1의 실제 피크 위치에서 존재하는 경우, 시프트 량을 추정한다. (12)는 그 후이 .txt 등 가공 된 실리콘 나노 결정 데이터를 저장할 파일. </li><li> 피팅 절차를 시작합니다. <ol><li> 피팅 절차를 들면, 티카 같은 분석 프로그램으로 그림 2 층에 표시된 피팅 함수를 입력합니다. </li><li> &quot;가져 오기&quot;명령을 사용하여 비선형 피팅 모델의 입력으로 정규화 및 보정 데이터를 가져. </li><li> 간격 있는지 확인비대칭 0.1과 1.0 사이이고, 평균 크기 간격은 2 nm 내지 20 nm의 사이에있다. </li><li> 필요한 경우, 피팅 함수를 사용하여 측정 된 피크 아래에 추가적인 피크 (들)을 삽입하고 다른 서브 분포 (들)에 맞도록 단계 3.4.2 및 3.4.3을 반복한다. </li><li> 눌러 피팅 절차를 수행하기 위해 &quot;Shift + Enter를&quot;. </li><li> 그 후, 평균 크기와도 2b에 도시 된 미리 정의 된 일반적인 분포 함수에 대한 비대칭 얻어진 값을 삽입. </li><li> 그 후,도 2b에 도시 된 미리 정의 된 일반적인 분포 함수에, 평균 크기, D 0 및 사행도, σ에 대해 얻어진 값을 삽입한다. </li><li> 1 나노 미터로 적분의 하한을 설정합니다. 라만 스펙트럼에서 어떤 변화 12 (SI-나노 20 나노 미터)를 나타내지 않는 크기를 통합의 상한을 설정합니다. </li><li> 그림 2b의 분포 함수를 통합 </strong&gt; 적분 함수 정의에게 데이터 분석을 이용하여 적분 경계 (SI-1-20 nm의 나노 결정에 대한)로 낮고 높은 크기를 설정 프로그램 플로팅 나노 크기의 함수로서. D 대 플롯 Φ (D)의 크기 분포를 제공합니다. 대안 적으로, 크기가 D D 대 (예를 들어, 1-20 nm 인 1 증분 SI-NC에 대한 ㎚) 및 플롯 Φ (D)의 각 값에 대해 Φ (D) 값들의 세트를 찾기 유통. </li><li> 멀티 모달 크기 분포가 존재하는 경우, 첫 번째 피크는 다른 크기 분포에 대한 설치하여야 정의합니다. 다음에, 제 (사이즈 분포 판정 절차) 측정 데이터 컨벌루션 후에 얻어진 각 피크의 영역을 발견하고 대한 각 피크의 면적 비율을 계산하여 서로에 대해 상이한 크기 분포의 부피 분율을 추정 총 라만 피크. </li></ol></li></ol>

<ol>
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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modified+phonon+confinement+model+for+Raman+spectroscopy+of+nanostructured+materials.">Modified phonon confinement model for Raman spectroscopy of nanostructured materials.</a> Phys. Rev. B. 82 (11), 115210 (2010).</li><li>Die&#769;guez, A., Romano-Rodr&#305;&#769;guez, A., Vila&#768;, A., Morante, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+complete+Raman+spectrum+of+nanometric+SnO[sub+2]+particles.">The complete Raman spectrum of nanometric SnO[sub 2] particles.</a> J. Appl. Phys. 90 (3), 1550 (2001).</li><li>Bersani, D., Lottici, P. P., Ding, X. -. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phonon+confinement+effects+in+the+Raman+scattering+by+TiO[sub+2]+nanocrystals.">Phonon confinement effects in the Raman scattering by TiO[sub 2] nanocrystals.</a> Appl. Phys. Lett. 72 (1), 73 (1998).</li><li>Lipp, M., Baonza, V. G., Evans, W. J., Lorenzana, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanocrystalline+diamond:+Effect+of+confinement,+pressure,+and+heating+on+phonon+modes.">Nanocrystalline diamond: Effect of confinement, pressure, and heating on phonon modes.</a> Phys. Rev. B. 56 (10), 5978-5984 (1997).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

먼저 논의 점 프로토콜 내에서 중요한 단계이다. 관심 물질과 겹치는 피크를하지 않게하기 위해, 단계 120에서 설명한 바와 같이, 기판 재료의 다른 형태를 사용하는 것이 중요하다. SI-NC에 관심있는 경우, 예를 들면, 라만 측정에 실리콘 기판을 사용하지 않는다. 도 1에서, 예를 들면, SI-나노 대략적 관심 범위의 주위에 완전히 평평 신호를 갖는 플렉시 유리 기판, 즉, 480~530cm에 ?...

자신의 전자 및 광학 특성이 단순히 해당 여기자 - 보어 반경에 비해 범위의 크기를 변경하여 조정할 수 있습니다으로 반도체 나노 결정은 관심을 그립니다. (1)이 고유의 크기에 의존하는 다양한 기술 응용 프로그램에 대한 이러한 나노 관련합니다. 예를 들어, 반송파 곱셈 효과, 고 에너지 광자의 CdSe, 실리콘 및 게르마늄의 나노 결정에 의해 흡수 될 때, 태양 전지 분야에서 스펙트럼 변환의 개념에 사용될 수 관찰 2 - 4 또는 크기 - 의존적 광 방출 PBS-나노 및 Si-나노 다이오드 (LED) 애플리케이션을 발광에 이용할 수있다. -5,6- 나노 결정의 크기 분포에 대한 정확한 지식을 제어하므로 신뢰성에 결정적인 역할을하고이를 근거로이 기술의 애플리케이션의 성능을 재생할 나노 결정합니다. 치수 (d)에 대한 일반적으로 사용되는 기법나노 결정 istribution 및 형태 분석은 X 선 회절 (XRD), 투과형 전자 현미경 (TEM), 광 발광 스펙트럼 (PL), 및 라만 분광법으로 나열 될 수있다. XRD는 분석 자료의 형태 정보를 알 수 결정 기법이다. 회절 피크의 넓어짐으로부터, 나노 사이즈의 추정은도 7은 다소 명확한 데이터를 얻는 것은 일반적으로 시간 소모적 인 것이 가능하다. 또한, XRD은 나노 결정 크기 분포의 평균의 계산을 가능하게 할 수있다. 멀티 모달 크기 분포의 존재에서, XRD와 크기 분석은 오해의 소지가 될 수 있으며 잘못된 해석을 초래할. TEM은 멀티 모달 분포에서 개별 분포의 존재를 공개 할 수 있지만 TEM은 나노 결정의 촬상을 가능하게하는 강력한 기술이다.도 8에서, 샘플 준비 문제는 측정 전 소요되는 노력은 항상. 또한, 조밀 나노 작업서로 다른 크기의 크리스탈 앙상블 때문에 개별 나노 결정의 이미징 어렵 도전. 광 발광 스펙트럼 (PL)의 광학 분석 기술이며, 광학적으로 활성 인 나노 입자가 진단 될 수있다. 나노 결정 크기 분포는 크기 의존성 발광으로부터 얻어진다. 9 인해 간접 밴드 갭 나노 입자의 효과를 감금 될 수없는 큰 나노 결정 결함이 풍부한 작은 나노 결정들의 불량한 광학 특성을 PL과 관측 된 크기에 의해 검출 될 수없는 유통은 좋은 광학적 특성을 가진 나노 결정으로 제한됩니다. 이러한 전술 한 기술 각각은 그 자체의 장점을 가지고 있지만, 그 중 어느 것도로부터 이상화 된 크기 분석 기법 (즉 비파괴, 안정적인 고속 인이다)의 기대를 충족시키는 능력이 없다. 나노 결정의 크기 분포를 분석하는 또 다른 수단은 라만 분광기이다. 라만 분광법 널리 사용할 수 있습니다실험실에서의 대부분, 그리고 신속하고 비파괴적인 기술이다. 또한, 대부분의 경우에, 샘플 준비가 필요하지 않다. 라만 분광 분석 물질의 상이한 모폴로지 (결정질 또는 비정질)에 대한 정보를 얻기 위해 사용될 수있다 진동 기술, 및 (주파수 스펙트럼에 나타나는 포논 모드의 크기 - 의존적 시프트)에서 크기 관련 정보 인 . 10 라만 분광기의 고유 기능은 크기 - 의존적 변화가 주파수 스펙트럼의 변화, 포논 피크의 형상 (넓히고, 비대칭)로 관찰하면서 나노 결정 크기 분포의 형상에 관한 정보를 제공한다는 것이다. 따라서, 분석은 나노 결정의 크기 분포를 얻기 위해 라만 스펙트럼에서 필요한 정보, 즉, 평균 크기와 형상 계수를 추출 원리에있다. 멀티 모달 크기 분포의 경우 하위 분포 별도로 deconvolu 통해 식별 될 수있다실험 라만 스펙트럼의 기. 문헌에서, 두 이론 일반적 라만 스펙트럼의 형상에 나노 결정의 크기 분포의 영향을 모델링하기 위해 언급된다. 채권 극성 모델 (BPM) (11)는 그 크기 내의 모든 채권의 기여에서 나노 결정의 극성에 대해 설명합니다. 한 입자 포논 가둠 모델 (PCM) (10)는 특정 크기의 나노 결정의 라만 스펙트럼을 정의하는 사이즈 의존성 물리적 변수, 즉, 결정 운동량 포논 주파수 및 분산, 그리고 협착의 정도를 사용한다. 이들 변수들은 실제 크기에 의존하기 때문에, 명시 적으로 나노 크기의 함수로서 공식화 할 수 PCM의 분석적 표현은 정의 될 수있다. 일반적인 사이즈의 분포 함수에 대한이 식을 투영하기 때문에 nanocr를 결정하는데 사용될 수있다 PCM 내의 크기 분포의 효과를 설명 할 수있을 것이다실험 라만 스펙트럼에서 ystal 크기 분포. 12

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Raman Spectroscopy</td>
			<td>Renishaw</td>
			<td>In Via</td>
			<td>Equipped with 514 nm Ar ion laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wire 3.0</td>
			<td>Renishaw</td>
			<td></td>
			<td>Raman spectroscopy record tool</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mathematica</td>
			<td>Wolfram</td>
			<td></td>
			<td>For fitting function and size determination</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Substrate</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Plexiglass (to avoid signal coincidence with Si-NCs)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Si wafer</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Reference to Si-NC peak position</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoluminescence Spectroscopy</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>334 nm Ar laser. For optical size distribution.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transmission Electron Microscopy</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Beam intensity 300 kV. For nanocrystal size and morphology determination.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

characterization of nanocrystal size distribution using raman spectroscopy with a multi-particle phonon confinement model

나노 결정의 크기 분포의 분석은 그 크기 의존성의 특성 및 처리 최적화 중요한 요구 사항이다. 크기 분석에 사용되는 일반적인 방법은 투과 전자 현미경 (TEM), X 선 회절 (XRD) 및 광 발광 스펙트럼 (PL)이다. 이러한 기술은, 그러나, 동시에 빠르고 비파괴에 나노 결정 크기 분포를 확실하게 분석하는 데 적합하지 않다. 본 연구에서 우리의 목적은, 사이즈 의존성 포논 가둠 효과의 대상이되어, 반도체 나노 결정의 크기 분포를 정량적으로 설명하기 라만 분광기를 이용하여 비파괴 빠르고 안정적​​인 방식으로 추정 될 수있다. 더욱이, 혼합 된 크기 분포는 별도로 프로브 될 수 있으며, 각각의 체적 비율은이 기술을 이용하여 추정 될 수있다. 크기 분포를 분석하기 위해, 우리는 하나의 입자 (P)와 PCM의 발현 분석을 공식화 한분석 된 나노 결정의 크기 분포를 나타내는 것이다 일반 분포 함수에 그것을 rojected. 모델 실험으로, 우리는 멀티 모달 크기 분포와 무료 서 실리콘 나노 결정 (SI-나노)의 크기 분포를 분석 하였다. 예상 크기 분포는 우리의 모델의 신뢰성을 공개, TEM 및 PL 결과와 잘 일치하고 있습니다.

크기 분석 도구로 라만 분광법을 사용하기 위해, 모델. 필요한 측정 된 라만 스펙트럼의 크기와 관련된 정보를 추출 2 분석 다중 입자 포논 가둠 모델을 요약도. 12 전체 둘레 의존 포논 가둠 기능 (도를 (2) c) 로그 정규 분포 함수로 선택 일반 크기 분포 함수 (도 2 (B)) 상에 투영된다. 반값 (도 2 E), 및 주파수 시프트 (도 2 (...

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Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model

우리는 분석적으로 정의 된 다중 입자 포논 가둠 모델을 이용한 라만 분광기를 이용하여 정량 방식으로 반도체 나노 결정의 크기 분포를 결정하는 방법을 보여준다. 얻어진 결과는 투과 전자 현미경 및 광 발광 스펙트럼과 같은 다른 크기의 분석 기술과 우수한 일치한다.

다중 입자 Phonon은 감금 모델 라만 분광학을 이용하여 나노 결정 크기 분포의 특성

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

13.4K 조회수.  Eindhoven University of Technology.  우리는 분석적으로 정의 된 다중 입자 포논 가둠 모델을 이용한 라만 분광기를 이용하여 정량 방식으로 반도체 나노 결정의 크기 분포를 결정하는 방법을 보여준다. 얻어진 결과는 투과 전자 현미경 및 광 발광 스펙트럼과 같은 다른 크기의 분석 기술과 우수한 일치한다. 

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Controlling the Size, Shape and Stability of Supramolecular Polymers in Water

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do so is highly important in view of a number of applications in functional soft matter including electronics, biomedical engineering, and sensors. In the past, successful strategies to control the size and shape of supramolecular polymers typically focused on the use of templates2,3, end cappers4 or selective solvent techniques5. 
Here we disclose a strategy based on self-assembling discotic amphiphiles that leads to the control over stack length and shape of ordered, chiral columnar aggregates. By balancing electrostatic repulsive interactions on the hydrophilic rim and attractive non-covalent forces within the hydrophobic core of the polymerizing building block, we manage to create small and discrete spherical objects6,7. Increasing the salt concentration to screen the charges induces a sphere-to-rod transition. Intriguingly, this transition is expressed in an increase of cooperativity in the temperature-dependent self-assembly mechanism, and more stable aggregates are obtained. 
For our study we select a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) core connected to a hydrophilic metal chelate via a hydrophobic, fluorinated L-phenylalanine based spacer (Scheme 1). The metal chelate selected is a Gd(III)-DTPA complex that contains two overall remaining charges per complex and necessarily two counter ions. The one-dimensional growth of the aggregate is directed by &pi;-&pi; stacking and intermolecular hydrogen bonding. However, the electrostatic, repulsive forces that arise from the charges on the Gd(III)-DTPA complex start limiting the one-dimensional growth of the BTA-based discotic once a certain size is reached. At millimolar concentrations the formed aggregate has a spherical shape and a diameter of around 5 nm as inferred from 1H-NMR spectroscopy, small angle X-ray scattering, and cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM). The strength of the electrostatic repulsive interactions between molecules can be reduced by increasing the salt concentration of the buffered solutions. This screening of the charges induces a transition from spherical aggregates into elongated rods with a length &gt; 25 nm. Cryo-TEM allows to visualise the changes in shape and size. In addition, CD spectroscopy permits to derive the mechanistic details of the self-assembly processes before and after the addition of salt. Importantly, the cooperativity -a key feature that dictates the physical properties of the produced supramolecular polymers- increases dramatically upon screening the electrostatic interactions. This increase in cooperativity results in a significant increase in the molecular weight of the formed supramolecular polymers in water.

The goal of this experiment is to determine and control the size, shape and stability of self-assembled discotic amphiphiles in water. For aqueous based supramolecular polymers such level of control is very difficult. We apply a strategy using both repulsive and attractive interactions. The experimental techniques applied to characterize this system are broadly applicable.

물에 Supramolecular 폴리머의 크기, 모양과 안정성을 제어

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do ...

연구

공학

Synthesis of Phase-shift Nanoemulsions with Narrow Size Distributions for Acoustic Droplet Vaporization and Bubble-enhanced Ultrasound-mediated Ablation

High-intensity focused ultrasound (HIFU) is used clinically to thermally ablate tumors. To enhance localized heating and improve thermal ablation in tumors, lipid-coated perfluorocarbon droplets have been developed which can be vaporized by HIFU. The vasculature in many tumors is abnormally leaky due to their rapid growth, and nanoparticles are able to penetrate the fenestrations and passively accumulate within tumors. Thus, controlling the size of the droplets can result in better accumulation within tumors. In this report, the preparation of stable droplets in a phase-shift nanoemulsion (PSNE) with a narrow size distribution is described. PSNE were synthesized by sonicating a lipid solution in the presence of liquid perfluorocarbon. A narrow size distribution was obtained by extruding the PSNE multiple times using filters with pore sizes of 100 or 200 nm. The size distribution was measured over a 7-day period using dynamic light scattering. Polyacrylamide hydrogels containing PSNE were prepared for in vitro experiments. PSNE droplets in the hydrogels were vaporized with ultrasound and the resulting bubbles enhanced localized heating. Vaporized PSNE enables more rapid heating and also reduces the ultrasound intensity needed for thermal ablation. Thus, PSNE is expected to enhance thermal ablation in tumors, potentially improving therapeutic outcomes of HIFU-mediated thermal ablation treatments.

Phase-shift nanoemulsions (PSNE) can be vaporized using high intensity focused ultrasound to enhance localized heating and improve thermal ablation in tumors. In this report, the preparation of stable PSNE with a narrow size distribution is described. Furthermore, the impact of vaporized PSNE on ultrasound-mediated ablation is demonstrated in tissue-mimicking phantoms.

음향 액적 기화 및 버블이 강화 된 초음파로 인한 박리에 대한 좁은 크기 분포와 위상 - 교대 Nanoemulsions의 합성

High-intensity  focused ultrasound (HIFU) is used clinically to thermally ablate tumors. To  enhance localized heating and improve thermal ablation in ...

Scanning-probe Single-electron Capacitance Spectroscopy

The integration of low-temperature scanning-probe techniques and single-electron capacitance spectroscopy represents a powerful tool to study the electronic quantum structure of small systems - including individual atomic dopants in semiconductors. Here we present a capacitance-based method, known as Subsurface Charge Accumulation (SCA) imaging, which is capable of resolving single-electron charging while achieving sufficient spatial resolution to image individual atomic dopants. The use of a capacitance technique enables observation of subsurface features, such as dopants buried many nanometers beneath the surface of a semiconductor material1,2,3. In principle, this technique can be applied to any system to resolve electron motion below an insulating surface.
As in other electric-field-sensitive scanned-probe techniques4, the lateral spatial resolution of the measurement depends in part on the radius of curvature of the probe tip. Using tips with a small radius of curvature can enable spatial resolution of a few tens of nanometers. This fine spatial resolution allows investigations of small numbers (down to one) of subsurface dopants1,2. The charge resolution depends greatly on the sensitivity of the charge detection circuitry; using high electron mobility transistors (HEMT) in such circuits at cryogenic temperatures enables a sensitivity of approximately 0.01 electrons/Hz&frac12; at 0.3 K 5.

Scanning-probe single-electron capacitance spectroscopy facilitates the study of single-electron motion in localized subsurface regions. A sensitive charge-detection circuit is incorporated into a cryogenic scanning probe microscope to investigate small systems of dopant atoms beneath the surface of semiconductor samples.

스캐닝 프로브 단일 전자 용량 분광학

The integration of low-temperature scanning-probe techniques and single-electron capacitance spectroscopy represents a powerful tool to study the ...

Quantum State Engineering of Light with Continuous-wave Optical Parametric Oscillators

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states are indeed the resources for implementing various protocols, ranging from enhanced metrology to quantum communication and computing. A variety of devices can be used to generate non-classical states, such as single emitters, light-matter interfaces or non-linear systems3. We focus here on the use of a continuous-wave optical parametric oscillator3,4. This system is based on a non-linear &#967;2 crystal inserted inside an optical cavity and it is now well-known as a very efficient source of non-classical light, such as single-mode or two-mode squeezed vacuum depending on the crystal phase matching. 
Squeezed vacuum is a Gaussian state as its quadrature distributions follow a Gaussian statistics. However, it has been shown that number of protocols require non-Gaussian states5. Generating directly such states is a difficult task and would require strong &#967;3 non-linearities. Another procedure, probabilistic but heralded, consists in using a measurement-induced non-linearity via a conditional preparation technique operated on Gaussian states. Here, we detail this generation protocol for two non-Gaussian states, the single-photon state and a superposition of coherent states, using two differently phase-matched parametric oscillators as primary resources. This technique enables achievement of a high fidelity with the targeted state and generation of the state in a well-controlled spatiotemporal mode.

We describe the reliable generation of non-Gaussian states of traveling optical fields, including single-photon states and coherent state superpositions, using a conditional preparation method operated on the non-classical light emitted by optical parametric oscillators. Type-I and type-II phase-matched oscillators are considered and common procedures, such as the required frequency filtering or the high-efficiency quantum state characterization by homodyning, are detailed.

연속파 광 파라 메트릭 발진기와 빛의 양자 상태 공학

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states ...

Surface Enhanced Raman Spectroscopy Detection of Biomolecules Using EBL Fabricated Nanostructured Substrates

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules is reported. The entire sequence of relevant experimental steps is described, involving the fabrication of nanostructured substrates using electron beam lithography, immobilization of biomolecules on the substrates, and their characterization utilizing surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). Three different designs of nano-biological systems are employed, including protein A, glucose binding protein, and a dopamine binding DNA aptamer. In the latter two cases, the binding of respective ligands, D-glucose and dopamine, is also included. The three kinds of biomolecules are immobilized on nanostructured substrates by different methods, and the results of SERS imaging are reported. The capabilities of SERS to detect vibrational modes from surface-immobilized proteins, as well as to capture the protein-ligand and aptamer-ligand binding are demonstrated. The results also illustrate the influence of the surface nanostructure geometry, biomolecules immobilization strategy, Raman activity of the molecules and presence or absence of the ligand binding on the SERS spectra acquired.

We describe the fabrication and characterization of nano-biological systems interfacing nanostructured substrates with immobilized proteins and aptamers. The relevant experimental steps involving lithographic fabrication of nanostructured substrates, bio-functionalization, and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) characterization, are reported. SERS detection of surface-immobilized proteins, and probing of protein-ligand and aptamer-ligand binding is demonstrated.

표면 EBL 날조 된 나노 구조 기판을 사용하여 생체 분자의 라만 분광학 감지 강화

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules ...

Resonance Raman Spectroscopy of Extreme Nanowires and Other 1D Systems

This paper briefly describes how nanowires with diameters corresponding to 1 to 5 atoms can be produced by melting a range of inorganic solids in the presence of carbon nanotubes. These nanowires are extreme in the sense that they are the limit of miniaturization of nanowires and their behavior is not always a simple extrapolation of the behavior of larger nanowires as their diameter decreases. The paper then describes the methods required to obtain Raman spectra from extreme nanowires and the fact that due to the van Hove singularities that 1D systems exhibit in their optical density of states, that determining the correct choice of photon excitation energy is critical. It describes the techniques required to determine the photon energy dependence of the resonances observed in Raman spectroscopy of 1D systems and in particular how to obtain measurements of Raman cross-sections with better than 8% noise and measure the variation in the resonance as a function of sample temperature. The paper describes the importance of ensuring that the Raman scattering is linearly proportional to the intensity of the laser excitation intensity. It also describes how to use the polarization dependence of the Raman scattering to separate Raman scattering of the encapsulated 1D systems from those of other extraneous components in any sample.

The paper describes a method for producing extreme nanowires by melt infiltration into carbon nanotubes and how 1D systems may be characterized and investigated using Resonance Raman Spectroscopy to determine vibrational and optical excitation energies.

극단적 인 나노 와이어 및 기타 1D 시스템의 공명 라만 분광법

This paper briefly describes how nanowires with diameters corresponding to 1 to 5 atoms can be produced by melting a range of inorganic solids in the ...

Characterization of Full Set Material Constants and Their Temperature Dependence for Piezoelectric Materials Using Resonant Ultrasound Spectroscopy

During the operation of high power electromechanical devices, a temperature rise is unavoidable due to mechanical and electrical losses, causing the degradation of device performance. In order to evaluate such degradations using computer simulations, full matrix material properties at elevated temperatures are needed as inputs. It is extremely difficult to measure such data for ferroelectric materials due to their strong anisotropic nature and property variation among samples of different geometries. Because the degree of depolarization is boundary condition dependent, data obtained by the IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) impedance resonance technique, which requires several samples with drastically different geometries, usually lack self-consistency. The resonant ultrasound spectroscopy (RUS) technique allows the full set material constants to be measured using only one sample, which can eliminate errors caused by sample to sample variation. A detailed RUS procedure is demonstrated here using a lead zirconate titanate (PZT-4) piezoceramic sample. In the example, the complete set of material constants was measured from room temperature to 120 &#176;C. Measured free dielectric constants <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/53461/image001.jpg" /> and&#160;<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/53461/image002.jpg" /> were compared with calculated ones based on the measured full set data, and piezoelectric constants d15 and d33 were also calculated using different formulas. Excellent agreement was found in the entire range of temperatures, which confirmed the self-consistency of the data set obtained by the RUS.

This protocol describes the procedure of measuring the temperature dependence of the full set material constants of piezoelectric materials using resonant ultrasound spectroscopy (RUS).

풀 세트 재질 상수의 특성 및 공명 초음파​​ 분광법을 사용하여 압전 재료에 대한 그들의 온도 의존성

During the operation of high power electromechanical devices, a temperature rise is unavoidable due to mechanical and electrical losses, causing the ...

High Resolution Phonon-assisted Quasi-resonance Fluorescence Spectroscopy

High resolution optical spectroscopy methods are demanding in terms of either technology, equipment, complexity, time or a combination of these. Here we demonstrate an optical spectroscopy method that is capable of resolving spectral features beyond that of the spin fine structure and homogeneous linewidth of single quantum dots (QDs) using a standard, easy-to-use spectrometer setup. This method incorporates both laser and photoluminescence spectroscopy, combining the advantage of laser line-width limited resolution with multi-channel photoluminescence detection. Such a scheme allows for considerable improvement of resolution over that of a common single-stage spectrometer. The method uses phonons to assist in the measurement of the photoluminescence of a single quantum dot after resonant excitation of its ground state transition. The phonon&#39;s energy difference allows one to separate and filter out the laser light exciting the quantum dot. An advantageous feature of this method is its straight forward integration into standard spectroscopy setups, which are accessible to most researchers.

The manuscript describes a method of phonon-assisted quasi-resonant fluorescence spectroscopy that incorporates both laser-limited resolution and photoluminescence (PL) spectroscopy. This method utilizes optical phonons to provide linewidth-limited resolution spectra of atom-like semiconductor structures in the energy domain. The method is also easily realized with a single spectrometer optical spectroscopy setup.

높은 해상도 포논 도움을 준 공명 형광 분광학

High resolution optical spectroscopy methods are demanding in terms of either technology, equipment, complexity, time or a combination of these. Here we ...

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal inks. For the photoactive absorber layer, colloidal CdTe and CdSe nanocrystals (3-5 nm) are synthesized using an inert hot injection technique and cleaned with precipitations to remove excess starting reagents. Similarly, gold nanocrystals (3-5 nm) are synthesized under ambient conditions and dissolved in organic solvents. In addition, precursor solutions for transparent conductive indium tin oxide (ITO) films are prepared from solutions of indium and tin salts paired with a reactive oxidizer. Layer-by-layer, these solutions are deposited onto a glass substrate following annealing (200-400 &#176;C) to build the nanocrystal solar cell (glass/ITO/CdSe/CdTe/Au). Pre-annealing ligand exchange is required for CdSe and CdTe nanocrystals where films are dipped in NH4Cl:methanol to replace long-chain native ligands with small inorganic Cl- anions. NH4Cl(s) was found to act as a catalyst for the sintering reaction (as a non-toxic alternative to the conventional CdCl2(s) treatment) leading to grain growth (136&#177;39 nm) during heating. The thickness and roughness of the prepared films are characterized with SEM and optical profilometry. FTIR is used to determine the degree of ligand exchange prior to sintering, and XRD is used to verify the crystallinity and phase of each material. UV/Vis spectra show high visible light transmission through the ITO layer and a red shift in the absorbance of the cadmium chalcogenide nanocrystals after thermal annealing. Current-voltage curves of completed devices are measured under simulated one sun illumination. Small differences in deposition techniques and reagents employed during ligand exchange have been shown to have a profound influence on the device properties. Here, we examine the effects of chemical (sintering and ligand exchange agents) and physical treatments (solution concentration, spray-pressure, annealing time and annealing temperature) on photovoltaic device performance.

This protocol describes the synthesis and solution deposition of inorganic nanocrystals layer by layer to produce thin film electronics on non-conductive surfaces. Solvent-stabilized inks can produce complete photovoltaic devices on glass substrates via spin and spray coating following post-deposition ligand exchange and sintering.

완전 해결 가공 된 무기 나노 결정 태양 광 발전 장치의 제작

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

Measuring Spray Droplet Size from Agricultural Nozzles Using Laser Diffraction

When making an application of any crop protection material such as an herbicide or pesticide, the applicator uses a variety of skills and information to make an application so that the material reaches the target site (i.e., plant). Information critical in this process is the droplet size that a particular spray nozzle, spray pressure, and spray solution combination generates, as droplet size greatly influences product efficacy and how the spray moves through the environment. Researchers and product manufacturers commonly use laser diffraction equipment to measure the spray droplet size in laboratory wind tunnels. The work presented here describes methods used in making spray droplet size measurements with laser diffraction equipment for both ground and aerial application scenarios that can be used to ensure inter- and intra-laboratory precision while minimizing sampling bias associated with laser diffraction systems. Maintaining critical measurement distances and concurrent airflow throughout the testing process is key to this precision. Real time data quality analysis is also critical to preventing excess variation in the data or extraneous inclusion of erroneous data. Some limitations of this method include atypical spray nozzles, spray solutions or application conditions that result in spray streams that do not fully atomize within the measurement distances discussed. Successful adaption of this method can provide a highly efficient method for evaluation of the performance of agrochemical spray application nozzles under a variety of operational settings. Also discussed are potential experimental design considerations that can be included to enhance functionality of the data collected.

We present protocols to be used in the measurement of spray droplet size from agricultural nozzles used in both aerial and ground based agrochemical applications. These methods presented were developed to provide consistent and repeatable droplet size data both inter- and intra-laboratory, when using laser diffraction systems.

레이저 회절을 사용하여 농업 노즐에서 측정 스프레이 물방울 크기

When making an application of any crop protection material such as an herbicide or pesticide, the applicator uses a variety of skills and information to ...