Os autores gostariam de agradecer a Xuan Du para a construção do diagrama conceitual da Figura 1. Este trabalho foi financiado por subvenções do Conselho de Pesquisa de Ciências Naturais e Engenharia (NSERC) do Canadá.

1. Referência Interferômetro Construção e Mensuração FSR <ol><li> Construção <ol><li> Criar uma caixa de acrílico open-top. Esta estrutura deve ser grande o suficiente para caber confortavelmente em um 16 em x 16 em x 16 em caixa de isopor. </li><li> Fabricar uma estante de 3 estágios para abrigar os componentes ópticos, que irá sentar-se na caixa de acrílico o open-top e será completamente fechado pela caixa de isopor para isolamento térmico. Dois furos elevados na caixa de Styrofoam tem de estar presente para permitir que as fibras para entrar e sair de todo o invólucro. </li><li> Na 3 ª etapa: Uma fibra do acoplador direccional 3 dB de saída deve ser fixado a um controlador de polarização, que por sua vez conduz a uma porta de entrada de um 3 dB do acoplador direccional separado. </li><li> Na fase 2 nd: formar um laço com cerca de 16 metros de fibra óptica provenientes de outra porta do primeiro acoplador direccional 3 dB de saída. Dirigir esta fibra para a porta de entrada dos restantes segunda 3 dB direccional acoplador na fase 3 rd. </li><li> Encher a caixa de acrílico com 50% de raspas de gelo misturado com 50% de água líquida, como para formar um banho de gelo e, consequentemente, manter a temperatura dos componentes ópticos perto de 0 ° C. </li></ol></li><li> Medição FSR <ol><li> Configure o laser sonda no comprimento de onda desejado. Empregar um gerador de função de modo a que a sua saída está ligada a um divisor de potência de 3 dB. Uma das saídas do divisor de 3 dB deve ser ligado ao osciloscópio para fins de controlo e a outra saída é para ser utilizado directamente para sintonizar a frequência do laser. </li><li> Alimentar a saída do laser, como a entrada para o acoplador direccional 1 de 3 dB. </li><li> As duas saídas da 2 ª 3 dB acoplador direcional são para transportar sinais photomixed ao fotodetector equilibrada (BPD). Finalmente, conecte o cabo do BPD saída para um canal de entrada do osciloscópio. </li><li> Linearmente analisar a frequência do laser por supplying o módulo de laser com um sinal de rampa gerado a partir do gerador de forma de onda (com uma tensão de pico-a-pico de 1 V e a frequência de varrimento de 100 Hz). O sinal de saída do DBP será sinusoidal no osciloscópio. </li><li> Sintonizar o controlador de polarização como para maximizar a tensão de pico-a-pico da forma de onda sinusoidal. </li><li> Para medir o FSR, configure a laser para saída de onda contínua, definindo o gerador de forma de onda para o modo DC. Ajustar a tensão do gerador de forma de onda para que o sinal transmitido a partir da DBP oscila em torno de 0 V (isto é. Do ponto de quadratura). Inspecione o sinal de saída através de um analisador de espectro elétrico. O sinal monitorado deve aparecer como uma função sinc-quadrado, em que a localização do primeiro zero, mais próxima do máximo global (com frequência zero) corresponde ao FSR. Para minimizar o ruído de medição, defina o analisador de espectro elétrico para o modo de cálculo da média. </li></ol></li></ol> 2. Fibra Puxando 13 </sup&gt; Preâmbulo: O objectivo deste procedimento é de aproximadamente corresponde a fase de fotões que viajam no estreitamento para aqueles do microcavidade de modo que o acoplamento eficiente pode ocorrer. Como a fibra é puxada, a parte central, que se situa entre os dois grampos vai apoiar a transição de um modo único dentro de uma fibra regular, para vários modos dentro de um guia de ondas formadas pelo revestimento de sílica inicial tornando-se o núcleo e o ar tornar-se o revestimento, e depois a um único modo. O núcleo de sílica da fibra vai praticamente desaparecem na secção central, onde as condições de propagação temporariamente multimodo satisfeitos, será contrariada pelo encolhimento contínuo do diâmetro da fibra. <ol><li> Corrigir o suporte da fibra para a platina motorizada translacional. </li><li> Connectorize duas seções de fibra óptica com conectores FC / APC em uma extremidade de cada seção. Retire o revestimento tampão das extremidades não conectadas com uma stripper fibra, limpe-os com acetona primeiro e then isopropanol, unir as facetas finais e fusão emenda-los juntos. </li><li> Para monitorizar a perda no cone, ligar uma sonda de laser no modo de potência constante de uma extremidade da fibra, enquanto a outra extremidade da fibra está ligada a um fotodetector (PD). A saída do TP tem de ser ligado a um osciloscópio. Ajuste as configurações do osciloscópio como para medir a tensão de saída PD, que é proporcional à potência de laser transmitido. </li><li> Gravar o valor inicial da tensão de saída PD e continuar a monitorizar até que o passo 2.9. </li><li> Prender a fibra para o suporte da fibra e da imagem da fibra com um microscópio óptico. </li><li> Libertar hidrogénio de tal modo que ele começa a fluir próximo do cone, à espera de ar a sair do tubo e para a pressão do canal de estabilizar. Uma vez que a taxa de fluxo para o gás de hidrogénio atinge 110 ml / min, inflamar-la perto da saída com um isqueiro para aquecer a fibra. </li><li> Usando um programa LabVIEW costume, linearmente puxar a fibra. Note-se que durante o pulling processo, o núcleo de fibra desaparece gradualmente enquanto vários modos de revestimento tornar-se dominante na orientação da luz através da seção de fibra cônico. A intensidade transmitida através da fibra óptica deve oscilar devido à interferência multimodo. </li><li> Continue a puxar a fibra para reduzir a largura do cone de fibra até que suporta apenas um único modo de revestimento. Uma vez que a intensidade transmitida deixa de variar, pare de puxar a fibra. </li><li> Solte o suporte de fibra a partir da fase de tradução e fixá-lo perto do palco piezoelétrico. </li></ol> 3. Preparação e entrega de soluções <ol><li> Prepare a 22:00, 13:00, e 100 fM soluções compostas de 50 nm de raio microesferas de poliestireno monodisperso em soro fisiológico tamponado com fosfato de Dulbecco (DPBS). Além disso, criar uma solução DPBS puro. </li><li> Coloque as soluções em uma centrífuga, escalonar as suas posições dentro dela para fins de equilíbrio, e dar início a um ciclo de fiação 30 min. </li><li> Após completion, colocar firmemente as soluções em um exsicador, evacuar-lo, e bombardeiam as soluções com ondas de ultra-sons durante 30 min. </li><li> Retire as soluções e colocá-las de lado perto da configuração da experiência. </li><li> Construa um suporte para um sistema de entrega de fluido de pequeno porte. <ol><li> Após a limpeza duas virolas, inserir dicas de seringas em ambas as extremidades de um segmento de microtúbulos e enroscar os fios para as pontas de seringas. Individualmente conectar uma das virolas para uma terceira ponta da seringa e o outro para o conector Luer Lock de um conjunto de cilindro-êmbolo. </li><li> Prenda a ponta da seringa exposta ao estande e sustentá-lo por trás da amostra. Os líquidos deve ser capaz de fluir para a amostra sem derramamento significativo. </li></ol></li><li> Em termos do Artigo 5 º do Protocolo, coloque o barril com uma solução adequada e injetá-lo manualmente através do sistema de microfluídica durante a experiência. </li></ol> 4. Configuração e interligações do sistema <ol><li> Conecte os lase sonda<html> r para um acoplador direccional de 10 dB. A porta acoplado é ligado à porta de entrada do interferómetro de referência, enquanto o porta transmitida está ligado a um controlador de polarização seguido pela fibra cónica. </li><li> Reorientar os objetivos do microscópio para adquirir duas imagens nítidas de cone de fibra. </li><li> Ligue a saída da fibra afunilada para um PD. A saída deste DP deve ser ligado a um canal de entrada diferente do osciloscópio. </li><li> Montagem da amostra sobre o nanopositioner e fazer ajustes grosseiros para deslocá-lo de modo que é próximo do centro do cone de fibra. </li><li> Injectar DPBS para a amostra. Faça ajustes grosseiros de tal forma que o cone de fibra vem na vista das duas câmeras CCD. Ajustar o nanopositioner para estabelecer o acoplamento do cone da fibra para o microcavidade. </li><li> Digitalizar o comprimento de onda do laser como obter um mergulho ressonância apropriada no osciloscópio. </li></ol> 5. Detecção de Nanopartículas ONTEÚDO &quot;&gt; Para obter os dados: Configurar as definições de disparo do osciloscópio e, usando software caseiro, recolher vestígios osciloscópio para posterior processamento. <ol><li> Registam-se os dados para a solução tampão como referência. </li><li> Registam-se os dados para as soluções de nanopartículas de menor a concentração mais elevada. </li><li> Observe as mudanças de freqüência que ocorrem devido a nanopartículas de ligação na microcavidade. </li></ol> 6. Pós-Processamento de Dados Os dados coletados podem ser processados ​​por um programa MATLAB auto-escrito. O programa deve: <ol><li> Leia os traços de referência do interferômetro e realizar um ajuste de mínimos quadrados para as curvas senoidais. As fases da sinusoidal equipada são utilizados para estimar o jitter de laser em tempo real. </li><li> Leia os traços de transmissão da cavidade e realizar um ajuste de mínimos quadrados para a função dupla de Lorentz. Freqüências ópticas correspondentes aos mergulhos de ressonância (ν 1,ν 2) e as suas larguras totais a meia altura (FWHM do, representado por δν 1, δν 2) são determinadas por comparação do sinal de transmissão para o sinal interferômetro. </li><li> Obter o fator de cada mergulho indivíduo qualidade de Q i = ν i / δν i, onde i pode ser de 1 (ressonância esquerda) ou 2 (ressonância direita). </li><li> Calcular, como é convencional, as freqüências ópticas dos mergulhos de ressonância através da digitalização tensão laser, onde os rendimentos de jitter a laser maior ruído de medição. </li><li> Recolha a frequência de ressonância média média ν = (1 + ν ν 2) / 2 e a frequência de divisão Δν = ν 2 - ν uma para cada medição, pondo-os como uma função do tempo. Quando uma nanopartícula se liga na superfície da microcavidade, mudanças repentinas de ambos freqüência de ressonância média e sho freqüência splitULD 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>

Os autores não têm nada a revelar.

Esta configuração atual é capaz de sondar uma variedade de microcavidades WGM, como microdiscos, microesferas e microtoroids, sem necessidade de qualquer controle de feedback para a fonte de laser da sonda. Uma proporção considerável de sinal-para-ruído (SNR) para a detecção pode ser obtida, devido às melhorias deslocamento passo fornecidas por comprimento de percurso e de efeitos induzidos de retroespalhamento por partículas. Dada a simplicidade eo baixo custo do próprio interferômetro de referência, este...

Interesse de pesquisa tem aumentado significativamente no uso de modo sussurrando-gallery (WGM) microcavidades com o propósito de nanodetection e Biossensoriais 1-8. Trata-se de fator de qualidade ultra-alta (Q) cavidades ópticas que são proficientes na identificação de partículas biológicas minúsculas, até o nível de proteína único 2. Ou seja, monitorar mudanças na ressonância e frequência dividida para transmissão com extraordinária sensibilidade 9-11 pode ser ativado por confinamento da cavidade de energia da luz dentro de um pequeno volume de modo. As variações nas propriedades ópticas de um ressonador são a causa desses deslocamentos, que por sua vez origina a partir da ligação de moléculas discretas ou nanopartículas. Um exemplo menos sofisticada de uma estrutura WGM tridimensional para tais aplicações é uma microesfera de sílica, que pode ser fabricada com uma superfície lisa por perto atomicamente simplesmente ablação de uma fibra óptica desenhados usando um laser de CO 2. Como é sabido,High Q-factores da ordem de 10 9 pode ser atingido 1. A frequência ressonante de uma microcavidade é convencionalmente monitorizado pela digitalização da frequência óptica de uma fonte de laser sintonizável, enquanto, simultaneamente, foto-detecção da transmissão óptica que é capturado num osciloscópio. Uma desvantagem inerente desta técnica é a incerteza associada com a localização das gotas na transmissão que surge da flutuação de comprimento de onda do laser ou jitter laser. Para superar esta complicação, um interferómetro pode ser usado juntamente com uma microcavidade para produzir um sinal de referência para cancelar o jitter de laser e aumentar a sensibilidade observada 2. Entrada de luz é dividida em dois caminhos ópticos: o feixe de referência que passa através do interferómetro (com uma gama espectral livre ou FSR grande o suficiente para evitar que o laser de jittering espaçamento uma frequência FSR passado durante a medição) e o feixe de detecção que interacts com o microresonator WGM. Este recurso agiliza experimentos em comparação com configurações mais avançadas, tais como a de WGM detecção implica a combinação de um laser de realimentação distribuída (DFB) e niobato de lítio periodicamente poled (PPLN) doubler 12. Nesta publicação, uma técnica interferômetro para monitoramento baseado fator ultra-alta qualidade microcavidade da matéria em nanoescala é descrito 3. Os procedimentos de configuração e aquisição de dados que são necessários para alcançar este objetivo estão descritas, ilustrando como fator de qualidade da cavidade pode ser determinado através de interferometria de referência.

<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

Um interferômetro de fibra térmica e mecanicamente estabilizado adequado para examinar microcavidades fator de ultra-alta qualidade é formado. Depois de avaliar a sua faixa espectral livre (FSR), o módulo é colocado em paralelo com um sistema de cone-microcavidade fibra e, em seguida, calibrados por meio de isolar e eliminar mudanças aleatórias na frequência do laser (ou seja, a laser ruído jitter). Para realizar a junção afunilada-microcavidade e para maximizar a potência óptica que é transferida para o ressonador, um único modo de guia de ondas de fibra óptica é puxado. Soluções contendo nanobeads poliestireno são então preparados e transportados para o microcavidade, a fim de demonstrar a capacidade do sistema para detectar ligação à superfície da microcavidade. Os dados são pós-processados ​​via curva adaptável encaixe, o que permite medições de alta resolução do fator de qualidade, bem como a plotagem dos parâmetros dependentes do tempo, tais como comprimento de onda ressonante e freqüência divisão turnos. Com cuidadoinspecionando passos na resposta no domínio do tempo e mudança na resposta no domínio da freqüência, este instrumento pode quantificar eventos de ligação discretos.

Depois, seguindo o protocolo, os traços podem ser compilados e montado. Figura 3a mostra a estrutura típica de ressonância das microesferas, tal como apresentado no vídeo, para que a divisão de frequência é observada em um meio de DPBS. Um ajuste de mínimos quadrados para a função dupla de Lorentz indica que o factor das depressões de ressonância esquerdo e direito são de qualidade respectivamente 2,1 x 10 8 a 3,8 x 10 8 num ambiente aquoso. As frequências ópticas do...

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Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

Uma técnica interferômetro de referência, que é projetado para remover indesejável ruído jitter laser para nanodetection, é utilizado para sondar um fator microcavidade ultra-alta qualidade. Instruções de montagem, instalação e aquisição de dados são fornecidos, juntamente com o processo de medição para especificar o fator de qualidade da cavidade.

Implementação de um interferômetro de Referência 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

9.2K visualizações.  University of Victoria.  Uma técnica interferômetro de referência, que é projetado para remover indesejável ruído jitter laser para nanodetection, é utilizado para sondar um fator microcavidade ultra-alta qualidade. Instruções de montagem, instalação e aquisição de dados são fornecidos, juntamente com o processo de medição para especificar o fator de qualidade da cavidade. 

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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.

Análise de Contato Interfaces para únicos dispositivos de nanofios de GaN

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

Engenharia

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.

Preparação e Utilização de fotocataliticamente atividade segmentada Ag | ZnO e Coaxial TiO<sub&gt; 2</sub&gt;-AG nanofios feitos por Templated Electrodeposition

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.

Tomografia de raios-X de energia dispersiva para 3D Elemental Mapeamento de nanopartículas individuais

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.

Detecção e recuperação de paládio, do ouro e cobalto Metais da Mina Urbana Usando novos sensores / adsorventes Designados com poros em nanoescala em forma de roda de carroça

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.

Processo de fabricação de base de silicone dielétricos Elastomer Atuadores

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.

Métodos experimentais avançados para baixa temperatura Magnetotransporte Medição de novos materiais

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.

Faísca Plasma Sintering aparelho utilizado para a Formação de titanato de estrôncio 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.

Implementação experimental de um novo método de fabricação de compósitos: expondo desencapadas fibras na superfície composta pelo método suave camada

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.

Fabricação de dispositivos de refração-índice-combinada para microfluídica 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.

Concepção e implementação de um manipulador robótico sob medida para ultra-som extra corpórea

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