Biz Fen ve Kanada Discovery Hibe Mühendislik Araştırma Konseyi (NSERC) bu yayın ve fonlama sponsorluk için Thorlabs kabul. Biz bu video makale yapımında üretim yardımı için Bryce Cyr ve Douglas Rennehan ederim.

SIBA bindirme tekniğin temel ilkesi Şekil 1 &#39;de gösterilmiştir. Şekil 2, deneysel düzenek bir şemasıdır. 1. Optik Yakalama Kurulumu İşlemin bu bölümü için kitleri kurulumu ile ilgili ayrıntılı bilgi için optik hapsi kitine manuel 9 veya optik güç ölçüm modülü kılavuzu 10 bakın. Çığ fotodiyot (APD), bir kadran pozisyon algılayıcı yerine kullanıldığını unutmayın. Optik bindirme kitine dahil değildir vidalar için, kapağı vida ve donanım kiti (Thorlabs, HW-Kit2) içinde olanları kullanın. Lazer açıkken Göz koruması her zaman giyilmelidir. Işın güvenli bir alanda ve mücevher gibi yansıtıcı aksesuarlar, içinde yer olduğundan emin olun, kaçınılmalıdır. Lazer diyot kullanırken Ayrıca, elektrostatik deşarj koruması önerilir. <ol><li> Optik cımbız seti (Thorlabs, OTKB / M) ve kuvvet ölçüm ayarlamaurement modülü (Thorlabs, OTKBFM) kendi kılavuzları olarak başına. Bir silikon tabanlı çığ fotodiyot (APD) (Thorlabs, APD110A) kadranda pozisyon algılayıcı yerine kuvvet ölçüm modülünün (Thorlabs, OTKBFM) arasında kullanılır. </li><li> Bir koaksiyel kablo üzerinden bir osiloskop (Tektronics, TDS1012) için AKB bağlayın. </li><li> Kiriş genleştirici içine bir yarı-dalga plakası (Thorlabs, AHWP05M-980) ekleyin. Yarım dalga plakası iki lens tüpleri (Thorlabs, SM1L03) arasında tespit edilir. </li></ol> 2. Nanofabrikasyona <ol><li> Dört özdeş parçalar halinde bir altın kaplamalı testi slayt (EMF Corp, Cr / Au) kesin. Ticari olarak temin edilebilen slaytlar bir alternatif olarak, aynı zamanda da, 200 ° C arasında yükseltilmiş bir sıcaklıkta, bir alt tabaka 1 inç kare cam slayt üzerine E-ışın demeti tarafından biriktirilen bir tortu, 2 nm Ti yapışma tabakası ile 100 nm kalınlığındaki film, Au kullanılmıştır en az 1 saat. Bu, bir yumuşak polikristal film üretir. </li><li> Girdi olarak çift nanohole yapısının bir bitmap görüntü oluşturmaodaklanmış iyon demeti (FIB) sistemi bir bitmap olduğunu. Görüntü iki katı daire, 190 nm merkezine uzaklığı bir merkezi olan çapı 160 nm oluşur. Bu şablon, yaklaşık 15 nm bir ipucu ayrımı oluşturur. Çevreler arasında, isteğe bağlı bir ince çizgi uçları arasındaki herhangi bir kalıntı metal kaldırmak için yerleştirilebilir. Şekil 3a örnek bitmap görüntüsü gösterir. </li><li> Bir FIB (Hitachi, FB-2100) frezeleme sistemi kullanılarak çift nanohole yapısı Fabrikasyona. Bir FIB freze desen (bitmap karanlık alan FIB öğütülmüş alır) içine adım 2.2 &#39;de bitmap dönüştürme. 40 kV, 60 K kat büyütme altında 15 mikron çaplı diyafram sınırlayıcı bir ışın bir iyon hızlanan voltaj kullanın. Mill seksen her geçişte 5 μsec dozu zaman her çift nanohole için geçer. Şekil 3b tipik sonuçlanan yapısını göstermektedir. Gerektiği gibi tekrarlayın. Hataları olanak sağlayacak şekilde birden çok nanoholes yapılmalıdır. </li><li> Ya FIB ve / veya h kullanarak, kayıt işaretleri eklemeve çift-nanohole (lar) ın yaklaşık yerini gösterir. </li><li> İsteğe bağlı olarak, doğru yapı kalitesi ve bahşiş ayırma değerlendirmek için delik SEM görüntüsü alır. </li></ol> 3. Mikroakışkan Odası Mikroakışkan oda imalatı için bir işlem akış diyagramıdır, Şekil 4&#39;te gösterilmiştir. <ol><li> Bir tek fincan içine polidimetilsiloksan (PDMS) baz (Dow Corning Türkiye, Sylgard 184 Silikon Elastomer Base) 10 gr ve sertleştirici ilave 1 g (Dow Corning Türkiye, Sylgard 184 Silikon Elastomer Kürleme) dökün. Bir kaç dakika için karıştırın. </li><li> Tüm kabarcıklar bitene kadar vakum odasında karışımı boşaltın. </li><li> 9 cm çaplı Petri kabı içine PDMS 1,5 g dökün. 65 sn. Şekil 4b için 950 rpm&#39;de Petri kabı alt Spin kat PDMS sonucunu gösterir. Kalınlığı 80 mikron altında olduğu sürece önemli değildir; altın film alt mikroskop objectiv içindeE çalışma mesafesi. </li><li> Yavaşça yer 3-5 # 1.5 Şekil 4c &#39;de gösterildiği gibi, 30 dakika boyunca üst üste gelir ve tahliye olmayan bu gibi PDMS üzerine lamelleri (Fisher Scientific, 12-541-B). </li><li> Lamelleri taşındı ve tahliye sırasında birbirlerinin üst üste yığılmış, hafifçe birbirlerine onları hareket ettirin. Dikkat ince ve düzgün lamelleri altında PDMS tutmak için alınmalıdır. </li><li> Lamelleri manipülasyonu gerekli ise, 30 dakika için tekrar Petri tahliye. </li><li> Vakum bölmesinden Petri kabı çıkarın ve 85 az 20 dakika sıcak plaka üzerinde pişirin ° C. </li><li> Bir jilet kullanarak, kapağı biri yavaşça ince uçlu cımbız kullanarak slayt kadar gözetlemek kayıyor kesip. PDMS Şekil 4e gibi PMMA Petri kabı dışında cam kapak kayma daha yapıştırıcı olarak PDMS ince bir tabaka lamel kalacak. </li><li> Şekil 4f gibi bir jilet ile PDMS bir 3 x 3 mm pencere kesip. Bu pencere odasına oluşacağı nanoparticle çözüm tutulacaktır. </li></ol> 4. Örnek Hazırlanması <ol><li> Akrilik kullanılarak merkezinde bir ¾ &quot;çapında bir delik ile bir mikroskop slaydı imal. Bu, bir lazer kesme makinesi ile gerçekleştirilebilmektedir. Diğer malzemeler de kullanılabilir. Altın örnek delik içine yerleştirilir. </li><li> Çift taraflı bant ile deliğin Bant çevresi. Aşırı bant kesmek için jilet kullanın. </li><li> Lamel üzerine yerleştirin mikroskop lamı, PDMS yukarı bakacak. </li><li> W / v w / v deiyonize su kullanılarak 0.05% 1 &#39;den% polistiren Nanokürecikli solüsyonu (Thermo Scientific, 3020A) seyreltin. Bir mikropipet kullanılabilir. </li><li> PDMS pencere içinde çözelti bir kaç damla ekleyin. Nanoholes bulunan altın numune üzerine bir damla ekleyin. </li><li> Nanoholes PDMS penceresinin içinde olduğu gibi lamelleri üstüne yerleştirin altın örnek. Emin kabarcıkları odasının içinde mevcut olmadığından emin olun. Lamel ve dab herhangi bir aşırı çözüme karşı altın örnek basın. </li><li> Bir yağ immersiyon objektif (durum burada olduğu gibi, ama gerekli değil) kullanıyorsanız, PDMS pencerenin altında, lamel karşı tarafta daldırma bir damla yağ ekleyin. Nanoholes yerini not edin. </li><li> Immersiyon yağı mikroskop objektif ile temas edinceye kadar slayt tutucu, aşağı bakacak şekilde yağ, ve sonra daha düşük slayt tutucu içine mikroskop slayt yerleştirin. </li><li> Kabaca gösterge işaretleri hedefi altında olduğu gibi slayt aşamada hizalayın. </li><li> Nanoholes kadar lider gösterge çizgileri izleyin. Gösterge işaretleri ve diğer açık alanlarda ekranın merkezinden silinir böyle Pozisyon slayt. Aşırı ışık iletimi AKB zarar verebilir. </li><li> Lazer açın. Dikroik ayna mükemmel değil gibi, lazer ışını gelen ekranın ortasına yakın bir noktada görünmelidir. </li><li> Piezo aşamada kontrol yazılımı kullanarak, ayrıca tüm üç eksende hizalama rafine. </li></ol> 5. Veri Toplama <ol><li> Hel ilegösterge işaretleri p, konumu bilinen bir nanohole konuma nokta yakındır. Nanoholes çözülecek çok küçük olacak ve lekeler olarak sadece görünmelidir. </li><li> Örnek aracılığıyla ışık geçirgenliği osiloskopta sinyal seviyesi ile gösterilir. Işık geçirgenliği maksimize etmek gibi başka örnek hizalayın. Gösterge işaretleri ve ışık iletimi bu alanlarda yüksek olacak gibi görünür ve görünür olmayan çizikler dikkatli olun. Çizikler daha tedrici değişiklikler sergilemektedir ederken Nanoholes ışık geçirgenliği ani sıçramaları gösterecektir. </li><li> Çift-nanohole yapı polarize olarak waveplate kullanılarak, en yüksek ışık iletimi için ışık polarizasyon ayarlayın. </li><li> , Gürültüyü en aza indirgemek breadboard, 200 kohm direnç ve 100 pF kondansatör ile bir RC filtre oluşturmak ve koaksiyel kablo üzerinden AKB sonra bağlamak için. Bu değerler gerekli veri toplama bant genişliği dikkate alınarak, en iyi performans için ayarlanabilir. </li><li> Osiloskop ve veri müktesebat bağlayınkoaksiyel kablolar ve T adaptörü ile RC filtresi ition modülü (Omega, USB-4711A). </li><li> İstediğiniz zaman için veri toplama modülü kullanılarak AKB voltaj tadabilirsiniz. Toplama kez saniye yüzlerce tipik olarak. Bu durumda, özel bir yazılım paketi veri toplama için kullanılmıştır. Gerilimi saniyede 2,000 kez örneklenir. </li><li> Matlab kullanarak, bir Savitzky-Golay filtresi kullanılarak elde edilen verilere filtre ve bir grafik üzerinde zamana karşı bu arsa. </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>

Bu makalenin Üretim ve Serbest Giriş Thorlabs tarafından desteklenmektedir.

Geçerli kurulum nanohole yapısı sayesinde etkili yakalama yetenekleri vardır. Düşük optik yoğunluklarda Bu nanohole tuzakları ~ 10 nm çaplı dielektrik parçacıklar. Gerekli optik güç karşı parçacığın ters dördüncü dereceden ölçeklendirme ile sınırlıdır, ancak bunlar genellikle pertürbatif rejimi faaliyet; Diğer roman optik tuzakları optik kutuplu anten 11, fısıldayan-galeri-modlu optik rezonatörler 12,13 ve dalga kılavuzlarının 14 içerir boyutu, SIBA ve çift nanohole tuzak aksine. Alternatif diyafram şekiller de böyle bir dikdörtgen plasmonik gözeneklere 15 olarak bindirme için sunulmuştur. Çift-nanohole tuzağı ile gösterilen diğer avantajlı özellikleri parçacık boyutu-seçici davranış 7, bir tek tutucu konum (çoklu parçacık tutucu sınırlamak için) 16 ve imalat kolaylığı içerir. FIB bir kullanmaya bir alternatif olarak, çift-nanoholes bir koloidal litografi kullanılarak imal edilebiliry 6. Büyük kutuplanabilirlik ve boyutta biyolojik materyallerin Trapping hücreleri 17,2,18, tütün mozaik virüsü 3 ve manipülasyon yaşayan ve büyük dielektrik parçacıklar 19 ucunda gergin DNA iplikçiklerinin germe, bakteriler 3 dahil etmiştir; daha küçük ancak, doğrudan yakalama tethering olmadan biyolojik örnekler zor kalır. Bu bindirme yapılandırma küçük biyolojik partiküller hasar veya birleştirme olmaksızın uzun süreler için yapılacak sağlayan, geleneksel ışık cımbız ve dairesel nanohole daha düşük ışık şiddetlerinde küçük dielektrik parçacıkları hapseden yeteneğine sahiptir. Ayrıca, yakalama olayları bu kurulumu hassas bir sensör olarak çalışmak ve bu tür virüsler ve proteinler gibi küçük biyolojik partiküller, algılamasını sağlayan bir yüksek sinyal-gürültü oranı sergilemektedir. Aslında, 20 nm polistiren küreleri küçük biyolojik partiküller karşılaştırılabilir 1.59 bir refraktif indekse sahipvirüs gibi. Bu yöntem biyolojik partiküller dahil nanoparçacıkların immobilizasyonu ve manipülasyon için güvenilir ve olgun bir teknik, haline gelebilir. Bu tekniğin Uygulamaları mikroakışkan ortama entegrasyonu bulunmaktadır. Bunun yerine, tek bir mikroakışkan odasının, bir kanal dinamik kırılma endeksi algılama için ideal ortamı kontrol etmek için kullanılacak. Böyle bir kurulum daha istikrarlı ve sağlam kurulum ve çözünenlerin hızlı analizi için önde gelen bir tek mikroakışkan çip kuracaklardır. Başka bir seçenek tek floresan etiketli virüsler, yarıiletken kuantum noktaları ve yeşil floresan protein karakterizasyonu için floresans saptama şeması gelişmedir. Bu kurulum da çok küçük numunelerin analiz edilmesi sağlayan, tek bir virüs ya da protein için bir biyosensör içine modifikasyonu için bir potansiyele sahiptir. İlaç keşfi 21 ve hastalık ve enfeksiyon saptanması 22 tek bir proteinin dedektör yararlanacak. Raman SPEctroscopy parçacıklar ve bir bağlayıcı olayları Raman sinyalleri tespit etmek için dahil edilebilir. Çift nanohole yapısı ucu-geliştirilmiş Raman spektroskopisi 23 için uygun ucunda güçlü yerel alanda geliştirmeleri sağlar. Malzeme nitelemesi bir çok özel etiket içermeyen yöntemi de Raman spektroskopisi 24 ile mümkün olacaktır.

<table border="1"><tbody><tr><td> Isim </td><td> Üretici </td><td> Seri numarası </td><td> Yorumlar </td></tr><tr><td> Daldırma Yağ </td><td> Cargille Labs </td><td> 16484 </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> Sylgard 184 Silikon Elastomer Takımı </td><td> Dow Corning Türkiye </td><td></td><td> Miktar: 1 PDMS baz ve kürleme maddesi hem de içerir </td></tr><tr><td> Altın Kaplamalı Testi Slaytlar </td><td> EMF Corp </td><td> Cr / Au </td><td> Miktar: 1 Ti bir yapışma tabakası hem de kullanılabilir </td></tr><tr><td> Hayır 1.5 lameller </td><td> Fisher Scientific </td><td> 12-541-B </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> Odaklanmış İyon Beam Sistemi </td><td> Hitachi </td><td> FB-2100 </td><td></td></tr><tr><td> Taşınabilir Veri Toplama Modülü </td><td> Omega Mühendislik </td><td> USB-4711A </td><td> Suantity: 1 </td></tr><tr><td> Doğrusal Sahne </td><td> Parker </td><td> 4034M </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> Lazer Diyot ve Baş Kontrolörü </td><td> Sacher Lasertechnik Grubu </td><td> TEC 120 </td><td> Miktar: 1 Manuel Ayarlanabilir Littrow Lazer Sistemi </td></tr><tr><td> Dijital Osiloskop </td><td> Tektronics </td><td> TDS1012 </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> 20 nm Nanokürecikli Boyut Standartları </td><td> Thermo Scientific </td><td> 3020A </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> 1 &quot;Objektif Yuvası </td><td> Thorlabs </td><td> LMR1 </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> 0.3 &quot;Lens Tüp </td><td> Thorlabs </td><td> <a href="http://www.thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=SM1L03" target="_blank">SM1L03</a> </td><td> Adet: 2 </td></tr><tr><td> Emici ND 4,0 Filtre </td><td> Thorlabs </td><td> NE40A </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> Alüminyum Breadboard </td><td> Thorlabs </td><td> MB1824 </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> Çığ Photodiode </td><td> Thorlabs </td><td> APD110A </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> Dijital Optik Güç Metre </td><td> Thorlabs </td><td> PM100 </td><td> Miktar: 1 Atıl, başkaları yapacak </td></tr><tr><td> Kuvvet Ölçüm Modülü </td><td> Thorlabs </td><td> OTKBFM </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> Kinematik Ayna Dağı </td><td> Thorlabs </td><td> KM200-E03 </td><td> Miktar: 1 Yakın IR Lazer Kalite Aynalı </td></tr><tr><td> Lazer Diyot Sabit Akım Sürücü </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255R </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> LD1255 Optik Masa Montaj Plakası </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255P </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> Atlı Akromatik Yarım Dalga Plakalı </td><td> Thorlabs </td><td> AHWP05M-980 </td><td> Miktar: 1 690 - 1200 nm </td></tr><tr><td> Optik Cımbız Seti </td><td> Thorlabs </td><td> OTKB / M </td><td> Miktar: 1 Metrik veya İngiliz </td></tr><tr><td> Tutucu Bankası Ver </td><td> Thorlabs </td><td> BA2 </td><td> Adet: 2 </td></tr><tr><td> Güç Kaynağı </td><td> Thorlabs </td><td> PS-12DC-ABD </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> Güç Kaynağı Kablosu </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255-CAB </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> Sağ Açılı Plaka </td><td> Thorlabs </td><td> AP90 </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> Sağ Açı Post Kelepçe </td><td> Thorlabs </td><td> RA90 </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> Paslanmaz Çelik Optik Mesaj </td><td> Thorlabs </td><td> TR3 </td><td> Miktar: 1 </td></tr><tr><td> Tablo Kelepçe </td><td> Thorlabs </td><td> CL1 </td><td> Adet: 2 Atıl, başkaları yapacak </td></tr><tr><td> Termal Sensör </td><td> Thorlabs </td><td> PM210 </td><td> Miktar: 1 Dijital optik güç metre için </td></tr><tr><td> 100 pF Kondansatör </td><td></td><td></td><td> Miktar: 1 Herhangi bir marka, kritik değil </td></tr><tr><td> 200 KOhm Direnç </td><td></td><td></td><td> Miktar: 1 Herhangi bir marka, kritik değil </td></tr><tr><td> Akrilik Levha </td><td></td><td></td><td> Adet: 3 &quot;x 1&quot; Herhangi bir marka, kritik değil </td></tr><tr><td> Koaksiyel kablolar, teller ve konektörler Çeşitliliği </td><td></td><td></td><td> Gibi gerekli </td></tr><tr><td> Breadboard </td><td></td><td></td><td> Miktar: 1 Herhangi bir marka, kritik değil </td></tr><tr><td> İçbükey Mercek </td><td></td><td></td><td> Miktar: 1 Herhangi bir marka, kritik değil </td></tr><tr><td> Elmas keski </td><td></td><td></td><td> Miktar: 1 Herhangi bir marka, kritik değil </td></tr><tr><td> Çift Taraflı Bant </td><td></td><td></td><td> Herhangi bir marka, kritik değil </td></tr><tr><td> Jilet </td><td></td><td></td><td> Miktar: 1 Herhangi bir marka, kritik değil </td></tr><tr><td> Cımbız </td><td></td><td></td><td> Miktar: 1 Herhangi bir marka, ince uçlu </td></tr></tbody></table>

optical trapping of nanoparticles

Optik tuzakla ışık kullanarak yumuşak bir şekilde küçük nesneleri hareketsizleştirir ve işlemek için bir teknik olduğunu ve yaygın olarak küçük biyolojik parçacıkları hapseden ve manipüle tatbik edilmiştir. Ashkin ve arkadaşları ilk tek odaklanmış ışın 1 kullanarak optik cımbız gösterdi. Tek ışın tuzak küçük parçacıkların Rayleigh rejim 1 olduğu durumda da pertürbatif gradyan kuvvet formülasyonu kullanılarak tam olarak tarif edilebilir. Pertürbatif rejimde, optik güç parçacık boyutu ters dördüncü kuvvet gibi bir parçacık terazi yakalama için gereklidir. Yüksek optik güçler dielektrik parçacıklar zarar ve ısıtma neden olabilir. Örneğin, çapı 109 nm tuzağa lateks küreler biyolojik madde 2,3 için ciddi sonuçları vardır 25 sn 1, bir 15 mW ışın tarafından tahrip edilmiştir. A self-indüklenen arka eylem (SIBA) optik bindirme 50 nm polistiren küreler yakalamak için önerilennon-pertürbatif rejimi 4. Olmayan bir pertürbatif rejimde, arka küçük dielektrik kontrast ile daha küçük bir parçacık anlamlı ortam elektromanyetik alan etkisi ve geniş optik kuvvet neden olabilir. Bir parçacık ışıklı bir diyafram girerken, ışık geçirgenliği nedeniyle dielektrik yükleme önemli ölçüde artar. Parçacık diyafram terk çalışırsa, azalmış iletim parçacık yakalama, deliğe, Newton&#39;un Üçüncü Kanunu, parçacık içeri üzerinde bir kuvvet sonuçları delikten ivme dışa bir değişiklik neden olur ve. Işık iletimi takip edilebilir, bundan dolayı, tutucu bir algılayıcı olabilir. SIBA bindirme tekniği ayrıca bir çift nanohole yapısı kullanılarak geliştirilebilir. Çift-nanohole yapı, güçlü bir yerel alan geliştirme 5,6 vermek için gösterilmiştir. Çift nanohole iki sivri uçları arasındaki, küçük bir parçacık optik transmissio büyük bir değişikliğe neden olabilirn, böylece geniş optik kuvvet inducing. Sonuç olarak, daha küçük nanopartiküller örneğin, 12 nm silikat küreler 7 ve 3.4 nm hidrodinamik çapı sığır serum albümin proteinleri 8 olarak, sıkışabilir. Bu çalışmada, nanoparçacık bindirme için kullanılan deneysel konfigürasyonu özetlenmiştir. İlk olarak, ayrıntılı bir Thorlabs Optik Cımbız Seti dayanmaktadır bindirme kurulum montaj. Sonra, metal bir film mikroakışkan odasının imalat ve numune hazırlama çift nanohole arasında Nanofabrikasyona prosedürü açıklar. Nihayet, biz ayrıntılı veri toplama prosedürü ve 20 nm polistiren nanokürecikler yakalama için tipik sonuçlar sağlar.

<html> Tipik bir toplama izleme Şekil 5a &#39;de gösterilmiştir. Bir bindirme olayı iki iletim güç düzeyleri arasında açık bir geçiş gösteren, keskin kenarlı, karakteristik ani oldu. Parçacıklar Brownian hareketi tabi olduğundan, yakalama olayları rasgele meydana gelecektir. 20 nm parçacıklar için, tuzakla iletim değişiklikleri 10-300 sn civarında,% 5-10 ve tuzakla kez etrafında genellikle vardı. Yukarıda özetlenen güç ve konsantrasyon için bir yakalama olayı gerçekleştirmek için tipik zaman bir dakika sırasını üzerindedir. Bir parçacık serbest kez, genellikle bir sonraki yakalama olayı takip ediyor olsa da sterik nedeniyle o, aynı anda birden fazla parçacık hapsi görmek nadirdir. Sonuç kalitesine bağlı olarak, yakalama durumunu sinyal gürültü içinde bir artış olabilir. Bu gürültü artışı sıkışıp parçacık Brownian hareketi geliyor. Sıkışıp parçacık olmadan, bu gürültü kaynağı mevcut değildir. <html> _content &quot;&gt; Bazı eser bindirme etkinlik gösteren olmayan sonuçlar da ortaya çıkabilir. Şekil 5b&#39;de gösterildiği gibi dakikalık bir süre boyunca transmisyon içinde sürüklenen, yavaş değişiklik gösteren sonuçlar, atılmalıdır. diğer eser de mevcut olabilir öyle bakım odası kabarcık serbest olmasını sağlamak için alınan değilse tutarsız iletim değişiklikleri, tüm aşırı gürültü veya bindirme. Örneğin, kabarcıklar süreksiz yoğunluğu atlar neden olabilir. Bu kabarcıklar dinamik açısından bindirme olayları farklı şekilde cevap verecektir davranış ve şiddetindeki değişim, ve bu yüzden anlaşılırdır. Böyle belirtiler kötü bir çift nanohole yapısı, kirletici veya mekanik titreşimlerin neden olabilir. sessiz, düşük aktiviteli ayarı yüksek bu kurulum yerleştirilmesi tavsiye edilmektedir. Ayrıca, lazer ve izin hizaladıktan sonra birkaç dakika yerleşmek sahne de yardımcı olabilir. s/ftp_upload/4424/4424fig1.jpg &quot;/&gt; Şekil 1 Subwavelength diyafram optik iletim: a) parçacık olmadan; dielektrik parçacık nedeniyle b) Artan iletim, c) partikül girişimleri terk etmek, ışık momentum (DT) azalma olarak parçacık üzerine bir kuvvet (F) neden olur. deliğe geri çekin; d) iletim DT değişikliği neden parçacık nedeniyle iletim eğrisi Red-kayması. <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/4424/4424fig2.jpg" /> . Şekil 2, kırmızı daire genişlemesi) b kurulum yakalama a) Genel şematik gösterilir; b) Genişleme çift nanohole gösteren ve PDMS odası içinde nanokürecikler; çift nanohole yapısı c) SEM görüntüsü. Kullanılan kısaltmalar: LD = lazer diyot; ODF = optik yoğunluk filtresi; HWP = yarım dalga plakası; BE = ışın genişletici; MR = ayna; MO = mikroskop objektif; OI MO = yağ immersion mikroskop objektif; DH = çift nanohole; APD = çığ fotodetektör. <img alt="Şekil 3" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig3.jpg" /> Şekil 3 FIB üretiminde kullanılan a) Örnek bitmap figürü;. B) Bir çift nanohole bir SEM görüntüsü. <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/4424/4424fig4.jpg" /> Şekil 4. Mikroakışkan odası imalatı için proses şeması. <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/4424/4424fig5.jpg" /> Şekil 5. 20 nm polistiren küreleri ile olayları yakalama (a) Tipik edinimi. (B) akut drift gösteren bir fakir edinme.

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

Optical Trapping of Nanoparticles

Dielektrik düşük güç optik hapsi aşağıdaki kurulum yaklaşımı ayrıntıları metal film bir çift nanohole kullanarak nanopartiküller.

Nanopartiküllerin Optik Yakalama

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

22.1K Görüntüleme.  University of Victoria. Dielektrik düşük güç optik hapsi aşağıdaki kurulum yaklaşımı ayrıntıları metal film bir çift nanohole kullanarak nanopartiküller.

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.

Plasmonic geliştirilmiş Işık-tutucu ile Polycrystalline Silikon İnce-film Solar hücreler

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

Mühendislik

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.

İnşaat ve Lityum İyon pillerin Coin Hücre Testi

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.

Fiber Çizim Yöntemi Kullanma Fabricating meta malzeme

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.

Geleneksel ve Holografik Optik Yakalama Yetenekleri ile bir Yüksek Çözünürlüklü Mikroskop İnşaatı

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.

&#39;Nauplius Hareketi&#39;ni analiz<em&gt; Artemia salina</em&gt; &#39;Plasmonik Nanopartiküller Optik İzleme tarafından

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.

Transfer Baskı ile Hidrojene Mikrokristal Silikon Güneş Pilleri Işık Yakalama Gümüş Nanoyapıların Entegrasyonu

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.

Çok çekirdekli Fibers Bragg Izgaralar Yazma

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.

MEMS Muayene ve Karakterizasyonu için kompakt Lens az Dijital Holografik Mikroskop

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.

Elektroaktif Polimer nanopartiküller Sergileme Fototermal Özellikleri

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.

Havada Dielektrik mikropartiküllerin Optik Tuzak Yükleme

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