Мы признаем, Thorlabs для авторов этой публикации и финансирование со стороны естествознания и техники исследовательского совета (NSERC) Канады Discovery Грант. Мы благодарим Bryce Cyr и Дуглас Rennehan по производству помощь в создании этого видео статьи.

Принцип технику захвата SIBA показано на рисунке 1. Рисунок 2 представляет собой схему экспериментальной установки. 1. Оптический установки треппинга Для этой части процедуры, обратитесь к оптическим комплект захвата руководства 9 или оптическая сила измерительного модуля руководства 10 для информации о настройке комплектов. Обратите внимание, что лавинного фотодиода (APD) используется вместо детектора позиции квадранта. Для винтов не входит в комплект оптического захвата, используйте те, в колпачок и аппаратного комплекта (Thorlabs, HW-KIT2). Защита глаз следует носить все время, когда лазер включен. Убедитесь, что луч, содержащиеся в безопасный район и отражающий аксессуары, такие как ювелирные изделия, следует избегать. Кроме того, защиту от электростатического разряда целесообразно при работе с лазерными диодами. <ol><li> Установка оптического пинцета комплект (Thorlabs, OTKB / M) и силой измерениярений модуль (Thorlabs, OTKBFM) в соответствии с их соответствующих руководствах. Кремниевых лавинных фотодиодов (APD) (Thorlabs, APD110A) используется вместо измерения силы модуля (Thorlabs, OTKBFM) квадрант датчик положения. </li><li> Подключите APD на осциллограф (Tektronics, TDS1012) через коаксиальный кабель. </li><li> Добавить полуволновой пластинки (Thorlabs, AHWP05M-980) внутри расширителя пучка. Полуволновой пластинки крепится между двумя объектива трубы (Thorlabs, SM1L03). </li></ol> 2. Nanofabrication <ol><li> Вырезать с золотым покрытием тест слайд (EMF Corp, Cr / Au) на четыре одинаковых кусков. В качестве альтернативы коммерчески доступны слайды, мы также использовали толщиной 100 нм Au фильм с 2 нм Ti адгезии слоя, нанесенного по электронной лучевого осаждения на 1 квадратный дюйм предметное стекло при повышенной температуре подложки 200 ° C в течение по крайней не менее 1 часа. Это приводит к гладкой поликристаллической пленки. </li><li> Создание растрового изображения с двойным nanohole структуры качестве входных данных длясфокусированного ионного пучка (FIB) система растрового изображения. Изображение состоит из двух твердых кругах, 160 нм в диаметре, с центром в центре расстоянии 190 нм. Этот шаблон создает чаевые разделения около 15 нм. Между кругами, дополнительно тонкие линии могут быть размещены для удаления остатков металла между советами. Рис.3 показан пример изображения растрового изображения. </li><li> Изготовление двойного nanohole структуры с помощью FIB (Hitachi, FB-2100) фрезерные системы. Преобразование растрового изображения в шаге 2.2 в шаблон FIB фрезерования (темная область в растровом получает измельченный на FIB). Использование ионных ускоряющее напряжение 40 кВ, луч предельного отверстия диаметром 15 мкм до 60 увеличением K раз. Mill восемьдесят проходит для каждого двойного nanohole с 5 мкс дозу время на каждом проходе. Рис. 3б показан типичный результате структура. Повторять по мере необходимости. Несколько наноотверстий должны быть сделаны, чтобы учесть ошибки. </li><li> Добавить регистрация маркеры, либо с помощью FIB и / или чи указать примерное расположение двойной nanohole (ы). </li><li> При необходимости, принимать изображение SEM из отверстия точно оценить качество структуры и чаевых разделения. </li></ol> 3. Микрофлюидных палата Технологическая схема изготовления микрофлюидных камеры показано на рисунке 4. <ol><li> Залить 10 г полидиметилсилоксана (PDMS) базы (Dow Corning Канада, Sylgard 184 Силиконовый эластомер Base) и дополнительно 1 г отвердителя (Dow Corning Канада, Sylgard 184 Силиконовый эластомер отвердителя) в одноразовые чашки. Смешайте в течение нескольких минут. </li><li> Эвакуировать смеси в вакуумную камеру, пока все пузырьки ушли. </li><li> Залить 1,5 г PDMS на 9 см блюдо диаметром Петри. Спин слой PDMS на дне чашки Петри при 950 оборотов в минуту в течение 65 сек. Рис. 4, б показан результат. Толщина не является критическим, пока он находится под 80 мкм; золотая пленка находится в нижней микроскопом объективностирабочая е &#39;расстояние. </li><li> Аккуратно место 3-5 # 1.5 покровные (Fisher Scientific, 12-541-B) на PDMS, что они не пересекаются и эвакуироваться в течение 30 мин, как показано на рисунке 4с. </li><li> Если покровные переехал и сложены друг на друга во время эвакуации, мягко перемещать их друг от друга. Внимание должно быть принято, чтобы держать PDMS под покровные тонким и равномерным. </li><li> Если манипуляция покровные было необходимо, эвакуировать чашки Петри снова в течение 30 мин. </li><li> Убрать чашку Петри с вакуумной камерой и варить на плите в течение 20 мин при 85 ° C. </li><li> С помощью лезвия бритвы, вырезать одну из крышки скользит затем аккуратно приподнимите слайд, используя тонкий пинцет чаевых. Тонким слоем PDMS будет оставаться на покровное как PDMS больше клея на скольжение стеклянной крышкой, чем PMMA блюдо Петри как показано на рисунке 4e. </li><li> Вырежьте 3 х 3 мм окном в PDMS с лезвием бритвы, как на рисунке 4F. Это окно лягут в камеру, где пanoparticle решение будет сохранен. </li></ol> 4. Подготовка проб <ol><li> Изготовление предметное стекло микроскопа с ¾ &quot;диаметр отверстия в центре использованием акрила. Это может быть достигнуто с лазерным резаком. Другие материалы могут быть использованы как хорошо. Золотом образец будет помещен внутрь отверстия. </li><li> Лента окружности отверстия с двухсторонней ленты. Используйте лезвие, чтобы сократить избыток ленты. </li><li> Место стекло микроскопа на покровное, PDMS лицевой стороной вверх. </li><li> Разведите раствор полистирола наносферы (Thermo Scientific, 3020A) с 1% вес / объем до 0,05% вес / объем использованием деионизированной воды. Микропипетки могут быть использованы. </li><li> Добавить несколько капель раствора в окно PDMS. Добавить падение на золото образца, где наноотверстий находятся. </li><li> Место золота образца в покровные, что наноотверстий находятся внутри окна PDMS. Убедитесь, что пузырьков нет внутри камеры. Нажмите золото проба против покровное и промокните излишки раствора. </li><li> При использовании объективного нефти погружения (как в данном случае, но не обязательно), добавить каплю иммерсионного масла на противоположной стороне покровного стекла, под окном PDMS. Обратите внимание на расположение наноотверстий. </li><li> Вставьте стекло микроскопа в держатель слайдов, нефть вниз, а затем опустите держатель слайдов до погружения нефти вступает в контакт с объектива микроскопа. </li><li> Примерно выровнять слайд этапе такая, что индикатор знаки под цели. </li><li> Следите линий индикатора, ведущих к наноотверстий. Позиция слайд такое, что индикатор знаки и другие открытые участки очищаются от центра экрана. Чрезмерное пропускания света может привести к повреждению APD. </li><li> Включите лазер. Как зеркальные не совершенен, место недалеко от центра экрана от лазерного луча должна появиться. </li><li> С помощью программного обеспечения управления этапе пьезо, дальнейшего совершенствования выравнивание по всем трем осям. </li></ol> 5. Сбор данных <ol><li> С Хельр показателя знаки, положение месте рядом с известным местоположением nanohole. Наноотверстий будет слишком мала, чтобы быть решены и должны появляться только в виде пятен. </li><li> Пропускание света через образец указывается уровень сигнала на экране осциллографа. Дальнейшее выравнивание образца, чтобы максимизировать пропускание света. Будьте осторожны с показателем знаков и видимых и невидимых царапин, как светопропускание будет высока в этих областях. Наноотверстий покажет резких скачков пропускания света в то время как царапины имеют более постепенных изменений. </li><li> Использование Фазовые пластины, отрегулируйте поляризации света для высокой светопроницаемости, как дважды nanohole структуры поляризованы. </li><li> Чтобы свести к минимуму шум, построить RC фильтр с макета, 200 кОм, резистор и конденсатор 100 пФ и подключить его после APD через коаксиальный кабель. Эти значения могут быть скорректированы для лучшей производительности, с учетом пропускной способности сбора данных требуется. </li><li> Подключите осциллограф и данные Acquisition модуль (Omega, USB-4711A) с фильтром RC с коаксиальным кабелям и Т-адаптером. </li><li> Попробуйте напряжения APD с помощью модуля сбора данных в течение требуемого времени. Приобретение раз, как правило, в сотни секунд. В этом случае пользовательский пакет программного обеспечения был использован для сбора данных. Напряжение дискретизации 2000 раз в секунду. </li><li> Использование Matlab, фильтровать полученные данные использованием Савицкого-Голея фильтр и построить ее в зависимости от времени на графике. </li></ol>

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

Производство и свободный доступ к этой статье проводится при финансовой поддержке Thorlabs.

В настоящее время установка имеет эффективные возможности захвата благодаря структуре nanohole. Это nanohole ловушки ~ 10 нм масштабе диэлектрических частиц при низкой оптической интенсивности. Другие новые оптические ловушки включают оптических дипольных антенн 11, шепчущей галереи в режиме оптические резонаторы и волноводы 12,13 14; однако, они обычно работают в пертурбативного режима, который ограничен обратной четвертой масштабирования порядке необходимой оптической мощности по сравнению с частицей размера, в отличие от SIBA и дважды nanohole ловушку. Альтернативные формы диафрагмы также были представлены для захвата, такие как прямоугольные плазмонных нанопор 15. Другие благоприятных качеств показал двойное nanohole ловушки включают размер частиц-селективные поведения 7, в одном месте захвата (чтобы ограничить многочастичных захвата) и простота изготовления 16. В качестве альтернативы использованию FIB, дважды наноотверстий могут быть изготовлены с использованием коллоидного литографияУ 6. Захват биологических материалов больших размеров поляризуемости и включает бактерии, 3, живые клетки 17,2,18, вирус табачной мозаики 3 и манипуляции и растяжение нитей ДНК привязанным на конце с большим диэлектрических частиц 19; однако, прямого захвата меньше биологических образцов без модема остается сложной. Этот захват конфигурация способна улавливать мелкие частицы диэлектрика в нижней интенсивности света, чем обычные пинцета светом и круговой nanohole, что позволяет небольшим биологических частиц, которое состоится в течение длительного периода времени без повреждения или модема. Кроме того, захват события демонстрируют высокое отношение сигнал-шум позволяет это настройка для работы в качестве чувствительного датчика и определять наименьшую биологические частицы, такие как вирусы и белки. В самом деле, 20 нм сферы полистирола имеют показатель преломления 1,59, что сопоставимо с наименьшим биологических частицтаких как вирусы. Этот метод может стать надежной и зрелой техникой для иммобилизации и манипулирования наночастицами, в том числе биологических частиц. Применение этой техники включают интеграцию в микрофлюидных окружающей среды. Вместо одного микрофлюидных камеры, канал будет использоваться для динамического контроля окружающей среды, идеально подходит для преломления зондирования индекса. Такие установки будут установлены в одном микрофлюидных чипов приведет к более стабильной и надежной установки и быстрого анализа растворенных веществ. Другим вариантом является разработка схемы обнаружения флуоресценции для характеристики одного люминесцентными метками вирусов, полупроводниковых квантовых точек и зеленого флуоресцентного белка. Эта установка также имеет потенциал для внесения изменений в биосенсора для одного вируса или белка, что позволяет очень маленькие образцы для анализа. Разработка лекарств 21 и болезнями и инфекциями обнаружения 22 выиграли бы от одного детектора белка. Комбинационного спеctroscopy может быть включено для обнаружения сигналов комбинационного частиц и одного обязательного мероприятия. Двойной nanohole структура позволяет сильного местного усовершенствования поля на советы, подходящие для чаевых повышенной спектроскопии комбинационного рассеяния 23. Весьма специфический без наклеек методом свойств материалов также будет возможно с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния 24.

<table border="1"><tbody><tr><td> Имя </td><td> Производитель </td><td> Серийный номер </td><td> Комментарии </td></tr><tr><td> Погружение нефти </td><td> Каргиль Labs </td><td> 16484 </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> Sylgard 184 Силиконовый эластомер Kit </td><td> Dow Corning Канаде </td><td></td><td> Количество: 1 Содержит как PDMS основы и отвердителя </td></tr><tr><td> Золото покрытием слайды теста </td><td> EMF Corp </td><td> Cr / Au </td><td> Количество: 1 Слой Ti адгезии может использоваться также </td></tr><tr><td> Нет 1.5 Покровные </td><td> Fisher Scientific </td><td> 12-541-B </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> Focused Ion Beam-системы </td><td> Hitachi </td><td> FB-2100 </td><td></td></tr><tr><td> Портативный модуль сбора данных </td><td> Omega Engineering </td><td> USB-4711A </td><td> Quantity: 1 </td></tr><tr><td> Линейная стадия </td><td> Паркер </td><td> 4034M </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> Лазерный диод руководителя и контролера </td><td> Sacher Lasertechnik группы </td><td> TEC 120 </td><td> Количество: 1 Руководство перестраиваемый Литтров лазерная система </td></tr><tr><td> Цифровой осциллограф </td><td> Tektronics </td><td> TDS1012 </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> 20 нм Стандарты наносферы Размеры </td><td> Thermo Scientific </td><td> 3020A </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> 1 &quot;Крепление объектива </td><td> Thorlabs </td><td> LMR1 </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> 0,3 &quot;Объектив труб </td><td> Thorlabs </td><td> <a href="http://www.thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=SM1L03" target="_blank">SM1L03</a> </td><td> Количество: 2 </td></tr><tr><td> Освоения ND фильтра 4,0 </td><td> Thorlabs </td><td> NE40A </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> Алюминиевый Breadboaй </td><td> Thorlabs </td><td> MB1824 </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> Лавинный фотодиод </td><td> Thorlabs </td><td> APD110A </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> Цифровой оптический измеритель мощности </td><td> Thorlabs </td><td> PM100 </td><td> Количество: 1 Вышло из употребления, другие будут делать </td></tr><tr><td> Измерение силы Модуль </td><td> Thorlabs </td><td> OTKBFM </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> Кинематическая Зеркало горе </td><td> Thorlabs </td><td> KM200-E03 </td><td> Количество: 1 С ближней ИК Зеркало качество лазерной </td></tr><tr><td> Лазерный диод постоянного тока Driver </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255R </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> LD1255 оптический Таблица Монтажная пластина </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255P </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> Конная Ахроматические полуволновой пластинки </td><td> Thorlabs </td><td> AHWP05M-980 </td><td> Количество: 1 690 - 1200 нм </td></tr><tr><td> Оптический пинцет Kit </td><td> Thorlabs </td><td> OTKB / M </td><td> Количество: 1 Метрическая или Британская </td></tr><tr><td> Сообщение держатель базы </td><td> Thorlabs </td><td> BA2 </td><td> Количество: 2 </td></tr><tr><td> Блок питания </td><td> Thorlabs </td><td> PS-12DC-американского </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> Кабель питания </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255-CAB </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> Правый угол плиты </td><td> Thorlabs </td><td> AP90 </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> Прямоугольный зажим сообщение </td><td> Thorlabs </td><td> RA90 </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> Нержавеющая сталь Оптический сообщение </td><td> Thorlabs </td><td> TR3 </td><td> Количество: 1 </td></tr><tr><td> Таблица Clamp </td><td> Thorlabs </td><td> CL1 </td><td> Количество: 2 Вышло из употребления, другие будут делать </td></tr><tr><td> Тепловой датчик </td><td> Thorlabs </td><td> PM210 </td><td> Количество: 1 Для цифровой измеритель оптической мощности </td></tr><tr><td> 100 пФ конденсатор </td><td></td><td></td><td> Количество: 1 Любой бренд, не критично </td></tr><tr><td> 200 кОм резистора </td><td></td><td></td><td> Количество: 1 Любой бренд, не критично </td></tr><tr><td> Акриловый лист </td><td></td><td></td><td> Количество: 3 &quot;х 1&quot; Любой бренд, не критично </td></tr><tr><td> Ассортимент коаксиальные кабели, провода и разъемы </td><td></td><td></td><td> По мере необходимости </td></tr><tr><td> Макетировать </td><td></td><td></td><td> Количество: 1 Любой бренд, не критично </td></tr><tr><td> Вогнутая линза </td><td></td><td></td><td> Количество: 1 Любой бренд, не критично </td></tr><tr><td> Алмазный резак </td><td></td><td></td><td> Количество: 1 Любой бренд, не критично </td></tr><tr><td> Двусторонний скотч </td><td></td><td></td><td> Любой бренд, не критично </td></tr><tr><td> Бритва </td><td></td><td></td><td> Количество: 1 Любой бренд, не критично </td></tr><tr><td> Пинцет </td><td></td><td></td><td> Количество: 1 Любой бренд, тонкой наконечником </td></tr></tbody></table>

optical trapping of nanoparticles

Оптический захват представляет собой метод иммобилизации и манипулирование мелкими предметами в смягченной форме с помощью света, и она была широко применяется в захват и манипулирование небольшой биологических частиц. Ashkin и сотрудники впервые продемонстрировали оптический пинцет с помощью одного сфокусированного пучка 1. Одна ловушка пучка может быть описано точно, используя пертурбативной формулировке градиент силы в случае малых частиц режима Рэлея 1. В пертурбативного режима, оптическая мощность, необходимую для улавливания частиц масштабах, как обратно пропорционально четвертой степени от размера частиц. Высокое оптическое полномочий может привести к повреждению диэлектрических частиц и вызывают отопления. Например, в ловушке латекса сферы из 109 нм в диаметре были уничтожены 15 мВт пучка в 25 сек 1, которая имеет серьезные последствия для биологического материала 2,3. Самоиндуцированной обратное влияние (ВНС) оптического захвата была предложена в ловушку 50 нм полистирола сферы внепертурбативной режима 4. В непертурбативной режима, даже небольшие частицы с малым контрастом диэлектрической проницаемости в фоновом режиме может существенно влиять на окружающих электромагнитных полей и вызывают большой оптической силой. Как частица попадает освещенной апертуры, пропускание света резко возрастает из-за диэлектрических нагрузки. Если частица пытается покинуть диафрагмы, снижение передач приводит к изменению импульса наружу из отверстия и, по третьему закону Ньютона, результаты в силу частицы внутрь в отверстие, улавливая частицы. Пропускание света можно контролировать, а значит, ловушка может стать датчик. Техника SIBA захвата могут быть дополнительно улучшены с помощью двойного nanohole структуры. Двойной nanohole структура была показана, чтобы дать сильное местное повышение поля 5,6. Между двумя острыми кончиками дважды nanohole, маленькая частица может вызвать большие изменения в оптических transmissioп, тем самым вызывая большой оптической силой. В результате, меньше наночастицы могут быть захвачены, такие как 12 нм силикатных сфер 7 и 3,4 нм гидродинамического радиуса бычий сывороточный альбумин белка 8. В этой работе, экспериментальной конфигурации используются для захвата наночастиц описана. Во-первых, мы подробно сборки захвата установку, которая основана на Thorlabs оптический пинцет Kit. Далее мы объясним, нанофабрикации процедуру дважды nanohole в металлической пленке, изготовление микрофлюидных камеры и подготовки проб. Наконец, мы подробно процедура сбора данных и обеспечивают типичные результаты для улавливания наносферы 20 нм полистирола.

<html> Типичный след приобретение показано на рисунке 5а. Захват событий характерно внезапное, с острым краем, показывая четкую переключение между двумя уровнями мощности передачи. Как частиц подлежат броуновского движения, захвата события будут происходить случайным образом. За 20 нм частиц, передачи изменений от захвата были обычно около 5-10% и захвата раза, около 10-300 сек. Типичное время для достижения захвата событий за власть и концентрация указанных выше на порядок минуту. Из-за стерических затруднений это редкость увидеть несколько захвата частиц одновременно, хотя, как только частица освобожден, он, как правило, с последующей захвата событий. В зависимости от качества результатов, может быть некоторое увеличение шумового сигнала в ловушку государства. Этот шум увеличение происходит от броуновского движения частиц в ловушке. Без захваченных частиц, этот источник шума нет. <html> _content &quot;&gt; Некоторые артефакты могут появляться в результатах, которые не являются показателем захвата событий. результаты, показывающие, дрейфующие, медленные изменения в передаче в течение минуты, как показано на рисунке 5б, должны быть отброшены. Другие артефакты могут также присутствовать такие как несогласованные изменения передач, чрезмерный шум или нет захвата на всех. Например, пузырьки могут привести к разрывным скачков интенсивности, если не соблюдать осторожность, чтобы убедиться, что камера без пузырьков. Эти пузырьки будут по-разному реагировать на захват событий в терминах динамического поведение и изменение интенсивности, и поэтому они легко идентифицируются. Такие симптомы могут быть вызваны плохой дважды nanohole структуры, загрязнений или механических колебаний. тихо, низкой активностью настройки рекомендуется размещать эту установку. Кроме того, позволяющие лазерных и этапе решить несколько минут после выравнивания может помочь также. s/ftp_upload/4424/4424fig1.jpg &quot;/&gt; Рисунок 1 субволновых апертурой оптической передачи: а) без частицы, б) увеличение передачи из-за диэлектрических частиц, в) Если частица попытки уйти, снижение импульса света (T) вызовет силы (F) на частицу, чтобы. вытащить его обратно в дыру, г) красное смещение кривой пропускания вызвано частиц, что приводит к изменению передачи t. <img alt="Рисунок 2" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig2.jpg" /> На рис. 2) Общая схема захвата установку, расширение красный круг показано в пункте б), б) расширение показывает двойной nanohole, и наносферы в PDMS камеры, в) SEM изображение двойной nanohole структуры. Сокращения, используемые: LD = лазерного диода; ODF = оптическая плотность фильтра; HWP = полуволновой пластинки; BE = расширитель пучка; MR = зеркало, MO = объектива микроскопа; О.И. MO = нефти погруженийния объектива микроскопа; DH = двойной nanohole; APD = лавины фотоприемника. <img alt="Рисунок 3" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig3.jpg" /> Рисунок 3) Пример растрового рисунка используется в изготовлении FIB;. Б) изображений СЭМ дважды nanohole. <img alt="Рисунок 4" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig4.jpg" /> Рисунок 4. Диаграмма процесса изготовления микрофлюидных камеры. <img alt="Рисунок 5" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig5.jpg" /> Рисунок 5. (А) Типичные приобретение захвата события с 20 нм сферы полистирола. (Б) бедным приобретения показывает острую дрейфующей.

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

Optical Trapping of Nanoparticles

Следующие настройки подход подробности малой мощности оптического захвата диэлектрических наночастиц с использованием двойного nanohole в металлической пленке.

Оптический захват наночастиц

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

Research

JoVE Journal

Engineering

22.2K Views.  University of Victoria. Следующие настройки подход подробности малой мощности оптического захвата диэлектрических наночастиц с использованием двойного nanohole в металлической пленке.

Video: Optical Trapping of Nanoparticles

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

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

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

Поликристаллического кремния тонкопленочные солнечные элементы с Плазмонных повышенной световой захвата

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

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

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

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

Строительство и испытания монет клетки литий-ионных батарей

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

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

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

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

Изготовление метаматериалов с использованием метода вытяжки

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

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

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

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

Строительство микроскопа высокого разрешения с обычными и голографические оптические возможности отлова

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

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

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

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

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

Анализируя движение Навплия &#39;<em&gt; Артемии Салина</em&gt; &#39;Оптическими слежения плазмонных наночастиц

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

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

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

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

Интеграция легкими прилипания Серебряные наноструктур в гидрогенизированное микрокристаллическая кремниевых солнечных элементов по трансферная печать

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

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

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

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

Запись брэгговских решеток в Multicore Fibers

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

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

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

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

Компактный объектив менее цифровой голографический микроскоп для MEMS осмотра и определения характеристик

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

Electroactive Polymer Nanoparticles Exhibiting Photothermal Properties

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

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

Свойства Электроактивный полимер наночастицы Участие фототермические

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

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

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

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

Оптическая ловушка Загрузка Диэлектрические микрочастицами In Air

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