Bu çalışma JSPS KAKENHI, hibe numaraları JP16K17988 ve JP16K05996 tarafından ve Kabine Ofisi tarafından işletilen Yapısal Malzemeler için Yenilikçi Ölçme ve Analiz (SIP-IMASM) Birimi D66&#39;nın D66 Birimi Stratejik Yenilik Geliştirme Programı tarafından desteklenmiştir. Yazarlar Drs&#39;a da minnettarlar. Satoshi Kishimoto ve Kimiyoshi Naito CFRP materyalleri için NIMS&#39;de.

1. Numune üzerindeki Mikro / Nano-ölçekli Izgaranın Onaylanması <ol><li> Numunenin İşlenmesi <ol><li> Numuneyi, mikroskop altında kullanılan spesifik yükleme cihazı ( örn., 1 x 5 x 30 mm 3 ) ile istenen boyuta getirin ve böylece yüzeyin , ilgilenilen bölgeden 1.5 kat daha büyük olmasını sağlayın. </li><li> Otomatik bir cila makinesi üzerinde sırayla kaba ve ince kum kağıdı kullanarak ardarda gözlemlenecek olan numune yüzeyini ( örn., 1 x 30 mm2) parlatın ( örn. SiC folyo # 320&#39;yi 3 dakika boyunca ve sonra # 800&#39;ü 1 dakika 150 rpm&#39;de kullanın Ve 30 N). Her parlatma adımından sonra numuneyi su kullanarak temizleyin. </li><li> Aynı numune yüzeyini, otomatik parlatma makinesinde sırayla kaba ve ince parlatma çözümleri kullanarak parlatın ( örn., DP-Spray P 15 dakika boyunca 5 dakika, P 1 μm 8 dakika boyunca ve P 0.25 μm&#39;de 10 dakika 150 rpm&#39;de kullanın ve 30 N). Numuneyi her polisinden sonra su kullanarak temizleyinAdım at. </li></ol></li><li> Numuneye Periyodik Bir Desen Var Olmasaydı Mikro / Nano Ölçekli Izgaranın Üretilmesi NOT: Numune yüzeyindeki mikro / nano ölçekte doğal periyodik bir model mevcutsa, bu adım atlanabilir. Izgara imalat yöntemini aşağıdakilerden seçin: ultraviyole (UV) veya ısıtma nanoimprint lithography (NIL) 26 , elektron ışını litografi (EBL) 2 ve odaklanmış iyon demiri (FIB) frezeleme 6 . NOT: Izgara üretim süreci burada UV NIL örnek olarak verilmiştir. <ol><li> Bir pipet kullanarak numune yüzeyine 2 mL UV direnci bırakın. </li><li> Örtüyü 60 saniye süreyle 1,500 rpm&#39;de bir spin kaplayıcı kullanarak numune yüzeyine astar. </li><li> 0.2 MPa&#39;lık bir basınçta bir nano-baskı kalıbını direnç tabakasına bastırın. Rezistansı 30 saniye boyunca 375 nm dalga boyunda UV&#39;ye maruz bırakın. </li><li> Nanoimprint kalıplarını numune yüzeyinden ayın. </li></ol&gt; </li><li> Mikroskop Kullanarak Numune Üzerindeki Izgaranın Gözlemlenmesi <ol><li> Ġyon kaplayıcısı kullanarak ızgara yüzeyinde 3-10 nm kalınlıkta bir platin veya altın tabakası örün ( örn., 30 μA&#39;lik bir püskürtme akımı ile 3 Pa&#39;da 30 saniye süreyle kaplama) kaplayın. </li><li> Numuneyi bir lazer tarama mikroskopu (LSM) 23 içine koyun. NOT: Bir transmisyon elektron mikroskopu (TEM) 5 , bir atomik kuvvet mikroskopu (AFM) 12 veya bir taramalı elektron mikroskopu (SEM) 7 gibi diğer mikroskoplar da kullanılabilir. </li><li> Mikrofondaki görüntü kayıt yazılımında &quot;Yakala&quot; ve &quot;Dosya | Dışa Aktar | Resim Dosyası&quot; nı tıklayarak mikroskop kullanarak odaklamayı ayarlayın ve bir ızgaralı görüntüyü kaydedin. </li></ol></li><li> Izgaranın Grid Pitchinin (nm veya μm) Grid Görüntüsünden Hesaplanması <ol><li> 10 gr&#39;dan daha fazla ortalama değeri hesaplayınId, tarama veya objektif bozulmasının potansiyel etkisini önlemek için ızgaralı görüntünün orta bölümünde bulunur. NOT: Numunedeki ızgaralar, oda sıcaklığında birkaç gün boyunca saklanabilir. </li></ol></li></ol> 2. Yükleme Testinde Izgaralı Görüntülerin Elde Edilmesi <ol><li> Mikroskopta Yükleme Testinin Hazırlanması <ol><li> Numuneyi, çekme, basma, ısıtma veya elektrikli yükleme cihazı gibi bir yükleme cihazına mikroskop altında sabitleyin. NOT: Izgara aralığı 20 nm&#39;den düşükse, bir TEM veya AFM kullanılmalıdır. Izgara aralığı 20 nm ila 10 um ise, bir SEM kullanılabilir. Izgara aralığı 400 nm&#39;den büyükse bir LSM kullanılabilir. </li><li> Spesifik gerekliliklere göre yük hızını ( örneğin 0.01 mm / s) ve yük veya yer değiştirme artımlı adımı ( örn. 0.5 N / adım veya 0.024 mm / adım) ayarlayın. Yükü ve yer değiştirmeyi sıfıra ayarlayın. </li><li> Şebekeyi sörf yapınGözlem düzleminde as. Mikroskop örnek aşamasını hareket ettirerek veya döndürerek düşük bir büyütme altında ilgi alanı seçin. </li><li> Görüntüdeki ızgara aralığını 1.8 × bir piksel boyutundan büyük yaparak uygun bir büyütme seçin. NOT: Genellikle, görüntüdeki ızgaranın aralığını 2 pikselden fazla yapmak daha iyidir. Bir ızgara aralığı daha fazla piksel karşılık geldiğinde, deformasyon ölçümünün doğruluğu artar; ancak ölçüm alanının boyutu o kadar küçüktür. </li></ol></li><li> Yükleme Testinde Izgaralı Görüntülerin Toplanması <ol><li> Mikroskop görüntü kayıt yazılımında &quot;Yakala&quot; ve &quot;Dosya | Dışa Aktar | Resim Dosyası&quot; nı tıklayarak yüklemeden önce ilgi alanının bir ızgaralı görüntüsünü kaydedin. </li><li> Yükleme cihazının işletim yazılımını kullanarak ilk yük adımı ( örneğin 0,5 N veya 0,024 mm) uygulayarak numuneyi mikroskop üzerine yerinde yüklemeye başlayın. </li><li> RecMikroskop görüntü kayıt yazılımındaki &quot;Yakala&quot; ve &quot;Dosya | Dışa Aktar | Resim Dosyası&quot; nı tıklayarak ilk yük aşamasından ( örneğin 0.5 N veya 0.024 mm&#39;de) sonra ilgi alanının bir ızgara görüntüsü elde edin. Mikroskopun büyütme ve çalışma mesafesinin değişmeden kalmasını sağlayın. </li><li> Yükleme cihazını kullanarak her bir yük adımı uygulayarak numuneyi yüklemeye devam edin. Her bir yük adımı sonrasında, numune kırıldığında veya belirli bir değere ulaşılana kadar ( örneğin, 19 kez yükleyin ve 19 grid resmini, 1 N, 1,5 N, 2,0 N, ..., 10 N, 0.5 olarak aralıklarla kaydedin) ızgara görüntüsünü kaydedin. N veya 0.024 mm aralıklarla 0.048 mm, 0.072 mm, 0.096 mm, ..., 0.48 mm&#39;de). Mikroskopun büyütme ve çalışma mesafesinin değişmediğinden emin olun. NOT: Izgara görüntüleri keyfi olarak uzun bir süre kaydedilebilir. </li></ol></li></ol> 3. Örnekleme Öncesi ve Sonrası Örnekleme Hareketsizliklerinin Üretimiormation <ol><li> Izgaralı Görüntülerde Izgara Eğrilerinin (piksel) Tahmini <ol><li> Yüklemeden önce, bir görüntü işleme yazılımında ( örn., Microsoft Paint) iki bitişik ızgaranın merkezleri arasındaki mesafeyi ölçerek ızgara görüntüsündeki ızgara aralığını (birim: piksel) tahmin edin. </li><li> Maksimum yükte ızgara görüntüsündeki ızgara aralığını tahmin edin. </li></ol></li><li> Örnekleme Aralığının Belirlenmesi (piksel) <ol><li> Izgara eğimleri önce ve deformasyon 1.8 ila 2.5 piksel arasında olduğunda adım 3.2.2&#39;ye geçin. Izgara aralıkları deformasyondan önce ve sonra 2,4 ve 3,6 piksel arasında olduğunda adım 3.2.3&#39;e geçin. Izgara aralıkları deformasyondan önce ve sonra 3.2 pikselden büyük olduğunda 3.2.4 adımına atlayın. </li><li> Örnekleme adımını T = 2 piksel olarak ayarlayın. Adım 3.3&#39;e atlayın. </li><li> Örnekleme adımını T = 3 piksel olarak ayarlayın. Adım 3.3&#39;e atlayın. </li><li> Örnek alma aralığı T&#39;yi pozitif olarak ayarlayınDeformasyon öncesi ve sonrası 0.75x ve 1.25x ızgara aralıkları, bol miktarda simülasyon sonucundan tespit edilmiştir22. NOT: 3.2.1 ve 3.2.4 adımlarındaki gereksinimleri karşılayan 2 pozitif tam sayı varsa, örnekleme aralığı olarak daha büyük tam sayı seçmek daha iyidir. Gereksinimleri karşılayan 3 veya daha fazla pozitif tam sayı varsa, örnekleme aralığından biraz daha büyük olduğu sürece orta tamsayıyı seçmek daha iyidir. </li></ol></li><li> Deformasyondan Önce Numune Alma Köşeleri Oluşturma <ol><li> Deformasyondan önce ızgara görüntüsünü açın. X yönünün yatay olarak sağa olduğunu varsayıldığında, y yönü dikey olarak aşağı doğrudur ve koordinat (0, 0) sol üst köşede bulunur, x görüntüsünün W genişliğini ve y yönündeki görüntü yüksekliğini hesaplar . NOT: y yönü aşağıdaki gibi tanımlanabilir:Dikey olarak yukarıya. </li><li> Y yönünde moiré saçak oluşturmak için adım 3.3.3&#39;e gidin. X yönünde moiré saçak oluşturmak için adım 3.3.7&#39;ye geçin. </li><li> Izgara görüntüsünü bir alçak geçiren filtre (LPF) kullanarak ızgaralı bir görüntüye işleyin. Örneğin, ana yönlendirmenin ızgaraya dik doğrultu olarak tanımlandığı, ana yönü x olan ızgarayı bastırmak için bir FT algoritması kullanın. Filtre boyutunu ızgara aralığına yakın olacak şekilde ayarlayın. </li><li> Izgara görüntüsünü, sadece birkaç yatay çizgide gri değerlerini çıkartarak inceltin; örnekleme aralığı T ( T ≥2) y = k piksel ( k = 0) ( Şekil 1 ) arasındaki mesafeyle ( diğer bir deyişle yalnızca griyi Y = k piksel, y = k + T piksel, ..., y = k + iT piksel örnekleme hatlarındaki değerleri , burada i bir po&#39;durSitatif tam sayı). Son örnekleme çizgisinin ( k + iT) koordinatını, görüntü yüksekliğinden ( H) daha düşük yapın. </li><li> Yatay örnekleme çizgileri ile görüntünün tam alan yoğunluğu enterpolasyonunu (doğrusal veya B-spline) gerçekleştirerek y yönünde bir örnekleme hareli deseni oluşturun. </li><li> 1 piksel artan adımında k değiştirerek ( yani, inceltmenin başlangıç ​​noktasını y = k olarak değiştirerek) 3.3.4 ve 3.3.5 adımlarını tekrarlamak suretiyle y yönünde diğer T -1 örnekleme hareli desenleri oluşturun Piksel; k = 1, ..., T -1). </li><li> Adım 3.3.3&#39;te x&#39;ten y&#39;ye değiştirilerek x yönünde T adımlı uzamsal faz kaydırmalı örnekleme hareli desenleri oluşturmak için adım 3.3.3-3.3.6&#39;daki aynı işlemleri kullanın; görüntü yüksekliği H&#39;yi görüntü genişliği W olarak değiştirin Ve y&#39;yi 3.3 adımlarında x olarak değiştirme.4-3.3.6. NOT: x yönündeki örnekleme aralığı y yönündeki örnekleme yelpazesinden farklı olabilir. </li></ol></li><li> Deformasyon Sonrası Numune Alma Köşeleri Üretimi <ol><li> Tüm ızgaraları farklı yüklerde açın. Izgara görüntülerinin sayısının N olduğunu varsayalım . </li><li> Adımları 3.3.3-3.3.6 N kez tekrarlayarak y yönünde T- adım uzaysal faz kaydırmalı moiré saçaklardan N grup oluşturun. </li><li> Adım 3.3.7&#39;yi N kez tekrarlayarak x adımında N- adım uzaysal faz kayması moiré saçaklardan N grup oluşturun. </li></ol></li></ol> 4. Yükleme Testinde Numunenin Deformasyon Ölçümü <ol><li> Deformasyondan Önce ve Sonra Moir Saçılmaların Hassasiyetlerinin Belirlenmesi <ol><li> Deformasyona uğramadan önce T- adım moiré saçaklardaki yoğunlukları çıkartınAdım 3.3.5 ve 3.3.6&#39;da y yönünde; Adım 3.3.7&#39;deki x yönündeki moiré yoğunluklarını belirleyin. Aşağıdaki denklem 23 kullanılarak j ( j = x , y ) yönünde deformasyon öncesi T- basamağını ( T ≥2) moiré yoğunluklarını tanımlayın: <img alt="Denklem 1" src="/files/ftp_upload/55739/image001.jpg" /> (1) Burada p j , j ( j = x , y ) yönünde deformasyon öncesi ızgara aralığıdır, A modüle edilmiş genliktir ve D arka planı ve yüksek frekanslı yoğunlukları içerir. </li><li> Adım 3.4.2&#39;de y doğrultusunda deformasyon sonrasında T-adım moiré saçaklarının yoğunluklarını çıkartın ve adım 3.4.3&#39;te x yönündeki moiré yoğunluklarını belirleyin. Deformasyondan sonraki T- kademeli ( T ≥ 2) moiré yoğunluklarını tanımlayın.J ( k ), p j , A ve D&#39; yi I &#39; m, j ( k ), p &#39; ye değiştirerek yukarıdaki aynı denklemi (Denklem 1) kullanarak j ( j = x , y ) J , A &#39;ve D &#39; olarak gösterilir, burada üst simge tekli terim deformasyondan sonra anlamına gelir. NOT: Örnekleme perdesi T ≥ 3 piksel ise, bu adımı dikkate almayın ve adım 4.3&#39;e geçin. </li></ol></li><li><ol><li> Aşağıdaki denklem kullanılarak deformasyon öncesi iki aşamalı örnekleme moiré yoğunlukları ( Şekil 1a ) arasındaki çarpımsal parazitten çarpma moiré saçakları yeniden yapılandırın . <img alt="Denklem 2" src="/files/ftp_upload/55739/image002.jpg" /> (2) Burada çoklu, j yoğunluğu için o duruyor oDeformasyon öncesi j ( j = x , y ) yönündeki yeniden yapılandırılmış çarpım moiré saçaklar. </li><li> Fringe merkezleme tekniği 24 kullanılarak deformasyon öncesi yeniden yapılandırılmış çarpma moiré saçaklarını işleyin. Yeniden yapılandırılmış çoğaltma moiré&#39;nin merkez çizgilerindeki saçak siparişlerine ardışık tam sayı ve yarı tam sayı f j = [1, 1.5, 2, 2.5, ...] atayın. NOT: Çarpım moiresi saçakları çok yoğunsa, iki basamaklı örnekleme harnezinin saçak siparişleri önce belirlenebilir ( yani, f j ( 0) = [1, 0, 2, 0, 3, 0, ...] ve F j (1) = [0, 1.5, 0, 2.5, 0, 3.5, ...]). Çarpma moiresi saçaklarının saçak sırası f j = f j (0) + f j (1) = [1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, ...] olacaktır. Sert gövde yer değiştirmesi gerinme sonucunu etkilemez. </li><li> Aşağıdaki denklemleri kullanarak örnekleme adımına göre deformasyona uğramadan önce numunenin göreli gerginliğini ölçün 23 <img alt="Denklem 3" src="/files/ftp_upload/55739/image003.jpg" /> (3) <img alt="Denklem 4" src="/files/ftp_upload/55739/image004.jpg" /> (4) Burada u j_rela ve ε j_rela sırasıyla j ( j = x , y ) doğrultusunda deformasyona uğramadan önce numunenin nispi yer değiştirmesi ve göreli gerginliğini temsil eder ve γ xy_rela deformasyon öncesi göreli makaslama gerilmesini ifade eder. </li><li> X ve y yönlerinde deformasyon yapıldıktan sonra numunenin N çarpı boyunca deformasyona uğramasından sonra, I multi, j , I m, j (0), I m, j değişkeni değişen örneklerin göreli soylarını belirlemek için 4.2.1-4.2.3 adımlarını tekrarlayın </I &#39; çoklu, j , I &#39; denklemlerinde (2) - (4) &#39;de pj, A , D, uj_rela ( j = x , y ), εj_rela ve γxy_rela (J = x, y), ε &#39; j_rela ve γ &#39; xy_rela , sırasıyla, m &#39;, j &#39; , Burada üst simge tekli terim deformasyondan sonra anlamına gelir. </li><li> J ( j = x , y ) doğrultusundaki gerçek normal gerinimi ε j&#39;yi belirleyin; bu, ızgara aralığı ile absolut olan makaslama gerinimi γ xy&#39;nin göreli değişimidürE deformasyon öncesi ve sonrası göreli soylardan gelen yükün sebep olduğu ızgara açısının varyasyonu 20 . <img alt="Denklem 5" src="/files/ftp_upload/55739/image005.jpg" /> (5) <img alt="Denklem 6" src="/files/ftp_upload/55739/image006.jpg" /> (6) </li></ol></li><li> Deformasyon Ölçümü Örnekleme Aralığı T ≥ 3 pikseldir <ol><li> Uzamsal faz kaydırma tekniğini kullanarak k = 0 olduğunda şekil değiştirmeden önce j ( j = x , y ) yönündeki örnekleme moiresi saçaklarının fazını hesaplayın ( Şekil 1b ) 21 <img alt="Denklem 7" src="/files/ftp_upload/55739/image007.jpg" /> (7) </li><li> Deformasyondan sonra k = 0 iken j ( j = x , y ) yönündeki örnekleme moiresi saçaklarının fazını, φ m&#39;nin yerine geçerek elde edin , <eM&gt; j ve I m, j ( k ) ile sırasıyla, eşitlik (7) &#39;de m&gt; j ve I m, j ( k )&#39; dir. N yük için N kez tekrarlayın. NOT: Adım 4.3.1 ve 4.3.2&#39;deki faz dağılımlarında çok fazla rastgele gürültü varsa fazları yumuşatmak için bir gün / cos filtresi 25 kullanılabilir. </li><li> Deformasyondan önce ve sonra j ( j = x , y ) yönündeki örnekleme moiresi saçaklarının faz farkını belirleyin ( yani, Δ φ m, j = φ &#39; m, j - φ m, j ). </li><li> Deplasmanın u j , normal gerinim ε j dağılımlarını ölçün <eM&gt; j ( j = x , y ) yönü ve yükün neden olduğu numunenin kayma gerginliği γ xy . Aşağıdaki denklemleri 6 ve 21&#39;i kullanın <img alt="Denklem 8" src="/files/ftp_upload/55739/image008.jpg" /> (8) <img alt="Denklem 9" src="/files/ftp_upload/55739/image009.jpg" /> (9) <img alt="Denklem 10" src="/files/ftp_upload/55739/image010.jpg" /> (10) NOT: Gerinim dağılımlarında çok fazla gürültü varsa, ortalama bir düzeltici filtre kullanılabilir, bu filtrenin boyutu 2 kılavuz sahadan küçüktür. </li></ol></li><li> Sonuç Depolama <ol><li> Harman tüyleri, aşamaları (örnekleme aralığı T ≥ 3 pikselden), yer değiştirmeleri ve soyları, .tif veya .bmp dosyaları gibi resimler biçiminde ve .txt veya .csv gibi metin biçiminde kaydedin. dosyaları. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Weller, R., Shepard, B. <a target="_blank" href="https://science.report/pub/12945776">Displacement measurement by mechanical interferometry.</a> Proc. Soc. Exp. Stress Anal. 6 (1), 35-38 (1948).</li>
<li>Kishimoto, S., Egashira, M., Shinya, N. <a target="_blank" href="http://opticalengineering.spiedigitallibrary.org/article.aspx?articleid=1072427">Microcreep deformation measurements by a moiré method using electron beam lithography and electron beam scan.</a> Opt. Eng. 32 (3), 522-526 (1993).</li>
<li>Ifju, P., Han, B. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s11340-010-9404-9">Recent applications of moiré interferometry.</a> Exp. Mech. 50 (8), 1129-1147 (2010).</li>
<li>Zhang, H., Wu, C., Liu, Z., Xie, H. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/25/9/095002">A curved surface micro-moiré method and its application in evaluating curved surface residual stress.</a> Meas. Sci. Technol. 25 (9), 095002(2014).</li>
<li>Zhang, H., Liu, Z., Wen, H., Xie, H., Liu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subset+geometric+phase+analysis+method+for+deformation+evaluation+of+HRTEM+images%5BTitle%5D)+AND+%22Ultramicroscopy%22%5BJournal%5D)">Subset geometric phase analysis method for deformation evaluation of HRTEM images.</a> Ultramicroscopy. 171, 34-42 (2016).</li>
<li>Wang, Q., Kishimoto, S., Xie, H., Liu, Z., Lou, X. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0026271412005094">In situ high temperature creep deformation of micro-structure with metal film wire on flexible membrane using geometric phase analysis.</a> Microelectron. Reliab. 53 (4), 652-657 (2013).</li>
<li>Wang, Q., Kishimoto, S. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0960-1317/22/10/105021">Simultaneous analysis of residual stress and stress intensity factor in a resist after UV-nanoimprint lithography based on electron moiré fringes.</a> J. Micromech. Microeng. 22 (10), 105021(2012).</li>
<li>Kishimoto, S., Wang, Q., Xie, H., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+of+the+surface+structure+of+butterfly+wings+using+the+scanning+electron+microscopic+moir%C3%A9+method%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Study of the surface structure of butterfly wings using the scanning electron microscopic moiré method.</a> Appl. Opt. 46 (28), 7026-7034 (2007).</li>
<li>Li, C., Liu, Z., Xie, H., Wu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+3D+SEM+Moir%C3%A9+method+for+micro+height+measurement%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Novel 3D SEM Moiré method for micro height measurement.</a> Opt. Express. 21 (13), 15734-15746 (2013).</li>
<li>Xie, H., Wang, Q., Kishimoto, S., Dai, F. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2732548">Characterization of planar periodic structure using inverse laser scanning confocal microscopy moiré method and its application in the structure of butterfly wing.</a> J. Appl. Phys. 101 (10), 103511(2007).</li>
<li>Tang, M., Xie, H., Wang, Q., Zhu, J. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/21/5/055110">Phase-shifting laser scanning confocal microscopy moiré method and its applications.</a> Meas. Sci. Technol. 21 (5), 055110(2010).</li>
<li>Xie, H., Kishimoto, S., Asundi, A., Boay, C. G., Shinya, N., Yu, J., Ngoi, B. K. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-4484/11/1/305">In-plane deformation measurement using the atomic force microscope moiré method.</a> Nanotechnology. 11 (1), 24(2000).</li>
<li>Xie, H., Liu, Z., Fang, D., Dai, F., Gao, H., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/15/9/007">A study on the digital nano-moiré method and its phase shifting technique.</a> Meas. Sci. Technol. 15 (9), 1716(2004).</li>
<li>Wang, Q., Kishimoto, S., Yamauchi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-directional+structural+characterization+of+hexagonal+packed+nanoparticles+by+hexagonal+digital+moir%C3%A9+method%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Three-directional structural characterization of hexagonal packed nanoparticles by hexagonal digital moiré method.</a> Opt. Lett. 37 (4), 548-550 (2012).</li>
<li>Liu, Z., Lou, X., Gao, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143816609003054">Deformation analysis of MEMS structures by modified digital moiré methods.</a> Opt. Lasers Eng. 48 (11), 1067-1075 (2010).</li>
<li>Li, Y., Xie, H., Chen, P., Zhang, Q. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/22/2/025301">Theoretical analysis of moiré fringe multiplication under a scanning electron microscope.</a> Meas. Sci. Technol. 22 (2), 025301(2010).</li>
<li>Patorski, K., Wielgus, M., Ekielski, M., Kaźmierczak, P. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0957-0233/24/3/035402">AFM nanomoiré technique with phase multiplication.</a> Meas. Sci. Technol. 24 (3), 035402(2013).</li>
<li>Wang, Q., Ri, S., Takashita, Y., Ogihara, S., et al. Chapter 33: Full-field measurements of principal strains and orientations using moiré fringes. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/book/10.1007/978-3-319-22446-6">Advancement of Optical Methods in Experimental Mechanics</a>. Yoshida, S., et al. 3, Springer. 251-259 (2017).</li>
<li>Wang, Z., Han, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+iterative+algorithm+for+phase+extraction+of+randomly+phase-shifted+interferograms%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Advanced iterative algorithm for phase extraction of randomly phase-shifted interferograms.</a> Opt. Lett. 29 (14), 1671-1673 (2004).</li>
<li>Wang, Q., Xie, H., Hu, Z., Zhang, J., Sun, J., Liu, G. <a target="_blank" href="https://www.scientific.net/AMM.83.185">Residual thermo-creep deformation of copper interconnects by phase-shifting SEM moiré method.</a> Appl. Mech. Mater. 83, 185-190 (2011).</li>
<li>Ri, S., Fujigaki, M., Morimoto, Y. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s11340-009-9239-4">Sampling moiré method for accurate small deformation distribution measurement.</a> Exp. Mech. 50 (4), 501-508 (2010).</li>
<li>Ri, S., Muramatsu, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theoretical+error+analysis+of+the+sampling+moir%C3%A9+method+and+phase+compensation+methodology+for+single-shot+phase+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Theoretical error analysis of the sampling moiré method and phase compensation methodology for single-shot phase analysis.</a> Appl. Opt. 51 (16), 3214-3223 (2012).</li>
<li>Wang, Q., Ri, S., Tsuda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Digital+sampling+Moir%C3%A9+as+a+substitute+for+microscope+scanning+Moir%C3%A9+for+high-sensitivity+and+full-field+deformation+measurement+at+micron%2Fnano+scales%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Digital sampling Moiré as a substitute for microscope scanning Moiré for high-sensitivity and full-field deformation measurement at micron/nano scales.</a> Appl. Opt. 55 (25), 6858-6865 (2016).</li>
<li>Dai, F., Wang, Z. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/263926500_Automatic_fringe_patterns_analysis_using_digital_processing_techniques_I_Fringe_center_method">Automatic fringe patterns analysis using digital processing tehniques: I fringe center method.</a> Acta Photonica Sinica. 28, 700-706 (1999).</li>
<li>Gutmann, B., Weber, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase-shifter+calibration+and+error+detection+in+phase-shifting+applications%3A+a+new+method%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Phase-shifter calibration and error detection in phase-shifting applications: a new method.</a> Appl. Opt. 37 (32), 7624-7631 (1998).</li>
<li>Wang, Q., Kishimoto, S., Tanaka, Y., Kagawa, Y. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143816613000845">Micro/submicro grating fabrication on metals for deformation measurement based on ultraviolet nanoimprint lithography.</a> Opt. Lasers Eng. 51 (7), 944-948 (2013).</li>
<li>Min-Jin, T., Hui-Min, X., Yan-Jie, L., Xiao-Jun, L., Dan, W. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0256-307X/29/9/098101">A new grating fabrication technique on metal films using UV-nanoimprint lithography.</a> Chin. Phys. Lett. 29 (9), 098101(2012).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Açıklanan teknikte, zorlu bir adım, numunede periyodik bir desen mevcut değilse mikro / nano ölçekli ızgaralı veya ızgaralı (ızgaralı olarak kısaltılmış) üretimdir26. Izgara aralığı deformasyona uğramadan önce üniform olmalı çünkü deformasyon ölçümü için önemli bir parametredir. Malzeme metal, metal alaşım veya seramik ise, UV veya ısıtma nanoimprint litografi (NIL) 27 , elektron ışını litografi (EBL) 2 , odaklanmış iyon demeti (F...

Mikro / nano ölçekli deformasyon ölçümleri, gelişmiş malzemelerin mekanik özelliklerini, istikrarsız davranışlarını, artık gerilmelerini ve çatlak oluşumlarını değerlendirmek için hayati önem taşır. Optik teknikler temassız, tam alanlı ve tahribatsız olduğundan, son birkaç on yıl boyunca deformasyon ölçümü için çeşitli optik yöntemler geliştirilmiştir. Son yıllarda, mikro / nano ölçekli deformasyon ölçüm teknikleri ağırlıklı olarak moiré yöntemleri 1 , 2 , 3 , 4 , geometrik faz analizi (GPA) 5 , 6 , Fourier dönüşümü (FT), dijital görüntü korelasyonu (DIC) ve Elektronik benekli desen interferometrisi (ESPI). Bu teknikler arasında GPA ve FT, çoklu frekanslar mevcut olduğu için karmaşık deformasyon ölçümleri için uygun değildir. DIC yöntemi simAncak gürültüye karşı güçsüzdür çünkü deformasyon taşıyıcısı rasgele benektir. Son olarak, ESPI titreşime karşı oldukça duyarlıdır. Mikro / nano ölçekli moiré yöntemleri arasında şu anda en çok kullanılan yöntemler, elektron tarama moiré 7 , 8 , 9 , lazer tarama moiré 10 , 11 ve atomik kuvvet mikroskopu (AFM) moiré 12 gibi mikroskop tarama moiré yöntemlerdir Ve dijital / üst üste moiré 13 , 14 , 15 yöntemi ve çarpma / kısmi moiré yöntemi 16 , 17 gibi bazı mikroskop tabanlı moiré yöntemleri. Tarama moiré yönteminin geniş bir görüş alanı, yüksek resoLution ve rassal gürültüye duyarsızlık. Bununla birlikte, geleneksel tarama moiré yöntemi, 2 boyutlu şekil değiştirme ölçümleri için uygun değildir, çünkü örneklemin veya tarama yönünün 90 ° döndürülmesi ve iki yönde moiré saçaklar oluşturmak için iki kez tarama yapılması gereklidir [ 18] . Döndürme ve çift tarama işlemleri, dönme hatasını getirir ve uzun sürebilir ve 2D gerinim ölçüm hassasiyetini, özellikle kayma gerginliğini ciddi şekilde etkiler. Zamansal faz kaydırma tekniği 19 , 20 deformasyon ölçüm doğruluğunu iyileştirebilmesine rağmen zaman ve dinamik testler için uygun olmayan özel bir faz kaydırma cihazı gerektirir. Örnekleme moiré yöntemi 21 , 22 , deplasman ölçümlerinde yüksek bir doğruluk derecesine sahiptir ve şu anda özellikle otomobiller p köprüleri üzerinde sapma ölçümleri için kullanılmaktadıreşek. Örnekleme moiré yöntemini mikro / nano-ölçekli 2D gerinim ölçümlerine genişletmek için, 2 piksel örneklemeli moiré saçaklardan, ölçmelerin iki kat daha hassas olduğu geniş bir görüş alanı olan yeniden yapılandırılmış bir çarpma moiré yöntemi 23 geliştirildi. Tarama moiré yöntemi tutulur. Dahası, mekansal faz kaydırmalı örnekleme moiré yöntemi, çok pikselli örneklemeli moiré saçaklardan geliştirildi ve yüksek hassasiyetli gerinim ölçümleri yapılmasına olanak sağladı. Bu protokol detaylı gerinim ölçme prosedürünü tanıtacak ve araştırmacılara ve mühendislere deformasyonun nasıl ölçüleceğini, malzemelerin ve ürünlerin üretim süreçlerini iyileştirmeyi öğrenmesine yardımcı olması bekleniyor.

<table><tbody><tr><td>Automatic Polishing Machine</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>LaboPol-30, Labor Force-100</td><td></td></tr><tr><td>Carbon Fiber Reinforced Plastic</td><td>Mitsubishi Plastics, Inc.&amp;nbsp;</td><td>HYEJ16M95DHX1</td><td></td></tr><tr><td>Computer</td><td>DELL Japan</td><td>VOSTRO</td><td>Can be replaced with another computer with C++ programming language</td></tr><tr><td>Image Recording Software</td><td>Lasertec Corporation</td><td>LMEYE7</td><td>Installed in a laser scanning microscope</td></tr><tr><td>Ion Coater</td><td>Japan Electron Optics Laboratory Ltd.</td><td>JEC3000F</td><td></td></tr><tr><td>Laser Scanning Microscope</td><td>Lasertec Corporation</td><td>OPTELICS HYBRID</td><td></td></tr><tr><td>Nanoimprint Device</td><td>Japan Laser Corporation&amp;nbsp;</td><td>EUN-4200</td><td>Can be replaced with a electron beam lithography device or a focused ion beam milling device</td></tr><tr><td>Nanoimprint Mold</td><td>SCIVAX Corporation</td><td>3.0&amp;mu;m pitch</td><td>Customized</td></tr><tr><td>Nanoimprint Resist</td><td>Toyo Gosei Co., Ltd&amp;nbsp;</td><td>PAK01</td><td></td></tr><tr><td>Polishing Solution</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>DP-Spray P 15&amp;mu;m, 1&amp;mu;m, 0.25&amp;mu;m</td><td>Use from coarse to fine</td></tr><tr><td>Pipet</td><td>AS ONE Corporation</td><td>10mL</td><td></td></tr><tr><td>Sand Paper</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>SiC Foil #320, #800</td><td>Use from coarse to fine</td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>MIKASA Corporation</td><td>MS-A100</td><td></td></tr></tbody></table>

micro/nano-scale strain distribution measurement from sampling moir&#233; fringes

Bu çalışma, tam saha mikro / nano ölçekli deformasyon ölçümleri için örnekleme moiré tekniğinin ölçüm prosedürü ve ilkelerini açıklamaktadır. Geliştirilen teknik iki şekilde gerçekleştirilebilir: yeniden yapılandırılmış çarpma moiré yöntemi veya uzamsal faz kaydırmalı örnekleme moiré yöntemi. Örnek ızgara payı yaklaşık 2 piksel olduğunda, bir deformasyon ölçümü için bir çarpma moiré paterni yeniden oluşturmak için 2 piksel örnekleme moiré saçaklar oluşturulur. Hem yer değiştirme hem de gerinim duyarlılıkları, aynı geniş görüş alanında geleneksel tarama moiré yönteminin iki katı kadar yüksektir. Örnek ızgara aralığı 3 pikselden daha yakın veya çok olduğunda, çok piksel örnekleme moiré saçaklar oluşturulur ve bir tam alan deformasyon ölçümü için bir mekansal faz kaydırma tekniği birleştirilir. Gerinim ölçüm hassasiyeti belirgin şekilde geliştirilmiş ve otomatik toplu ölçüm kolayca başarılabilir.Her iki yöntem de, geleneksel moiré tekniklerinde olduğu gibi, numuneyi veya tarama çizgilerini döndürmeden bir tek atışlı ızgara görüntüsünden iki boyutlu (2D) gerinim dağılımlarını ölçebilir. Örnek olarak, iki karbon elyaf takviyeli plastik numunenin kesilme soyları da dahil olmak üzere, iki boyutlu deplasman ve gerinim dağılımları üç noktalı bükülme testlerinde ölçüldü. Önerilen yöntemin, çeşitli malzemelerin mekanik özelliklerinin, çatlak oluşumlarının ve artık gerilmelerin tahribatsız nicel değerlendirmelerinde önemli bir rol oynaması beklenmektedir.

İki karbon elyaf takviyeli plastik (CFRP) numunesinin (# 1 ve # 2) 2D deplasman ve gerinim dağılımları, moire oluşturma prensibi 23&#39;e ve ölçüm sürecine ( Şekil 1 ) göre ölçülmüştür. CFRP örnekleri 10-11 um çaplı K13D karbon elyaflarından ve epoksi reçinelerden yapılmıştır. CFRP # 1&#39;in deformasyonu, iki aşamalı örnekleme moiré saçaklarından yeniden yapılandırılmış çarpma moiré yöntemi ku...

Watch this Scientific Journal Video about Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling MoirÃ© Fringes at JoVE.com

Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling Moir&#233; Fringes

Mikro / nano ölçekte yüksek hassasiyetli gerinim dağılımı ölçümleri için 2-piksel ve çok piksel örnekleme yöntemleri içeren örnekleme moiré tekniği burada sunulmuştur.

Örneklemeden Mozaik Saçaklardan Mikro / Nano-Ölçekli Gerinim Dağılım Ölçümü

This work describes the measurement procedure and principles of a sampling moir&#233; technique for full-field micro/nano-scale deformation measurements. ...

micronano-scale-strain-distribution-measurement-from-sampling-moir

Research

JoVE Journal

Engineering

12.2K Görüntüleme.  National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST).  Mikro / nano ölçekte yüksek hassasiyetli gerinim dağılımı ölçümleri için 2-piksel ve çok piksel örnekleme yöntemleri içeren örnekleme moiré tekniği burada sunulmuştur. 

Video: Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling Moiré Fringes

Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

Fotonik Kristal Yavaş Işık Dalga Kılavuzları Ve Çürükler Üretimi ve Karakterizasyonu

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

Mühendislik

Measuring Material Microstructure Under Flow Using 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is presented. The SANS shear cell consists of a concentric cylinder Couette geometry that is sealed and rotating about a horizontal axis so that the vorticity direction of the flow field is aligned with the neutron beam enabling scattering from the 1-2 plane of shear (velocity-velocity gradient, respectively). This approach is an advance over previous shear cell sample environments as there is a strong coupling between the bulk rheology and microstructural features in the 1-2 plane of shear. Flow-instabilities, such as shear banding, can also be studied by spatially resolved measurements. This is accomplished in this sample environment by using a narrow aperture for the neutron beam and scanning along the velocity gradient direction. Time resolved experiments, such as flow start-ups and large amplitude oscillatory shear flow are also possible by synchronization of the shear motion and time-resolved detection of scattered neutrons. Representative results using the methods outlined here demonstrate the useful nature of spatial resolution for measuring the microstructure of a wormlike micelle solution that exhibits shear banding, a phenomenon that can only be investigated by resolving the structure along the velocity gradient direction. Finally, potential improvements to the current design are discussed along with suggestions for supplementary experiments as motivation for future experiments on a broad range of complex fluids in a variety of shear motions.

A shear cell is developed for small-angle neutron scattering measurements in the velocity-velocity gradient plane of shear and is used to characterize complex fluids. Spatially resolved measurements in the velocity gradient direction are possible for studying shear-banding materials. Applications include investigations of colloidal dispersions, polymer solutions, and self-assembled structures.

1-2 Düzlem Flow-Küçük Açı Nötron Saçılma kullanma Malzeme Mikroyapı altında Akış Ölçme

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is ...

Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

A thermally and mechanically stabilized fiber interferometer suited for examining ultra-high quality factor microcavities is fashioned. After assessing its free spectral range (FSR), the module is put in parallel with a fiber taper-microcavity system and then calibrated through isolating and eliminating random shifts in the laser frequency (i.e. laser jitter noise). To realize the taper-microcavity junction and to maximize the optical power that is transferred to the resonator, a single-mode optical fiber waveguide is pulled. Solutions containing polystyrene nanobeads are then prepared and flown to the microcavity in order to demonstrate the system&#8217;s ability to sense binding to the surface of the microcavity. Data is post-processed via adaptive curve fitting, which allows for high-resolution measurements of the quality factor as well as the plotting of time-dependent parameters, such as resonant wavelength and split frequency shifts. By carefully inspecting steps in the time-domain response and shifting in the frequency-domain response, this instrument can quantify discrete binding events.

A reference interferometer technique, which is designed to remove undesirable laser jitter noise for nanodetection, is utilized for probing an ultra-high quality factor microcavity. Instructions for assembly, setup, and data acquisition are provided, alongside the measurement process for specifying the cavity quality factor.

Nanodetection için bir referans Interferometer Uygulanması

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

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus have potential applications in nonlinear optics, which requires extraordinary optical intensity. One of the most studied nonlinearities in plasmonics is nonlinear absorption, including saturation and reverse saturation behaviors. Although scattering and absorption in nanoparticles are closely correlated by the Mie theory, there has been no report of nonlinearities in plasmonic scattering until very recently. 
Last year, not only saturation, but also reverse saturation of scattering in an isolated plasmonic particle was demonstrated for the first time. The results showed that saturable scattering exhibits clear wavelength dependence, which seems to be directly linked to the localized surface plasmon resonance (LSPR). Combined with the intensity-dependent measurements, the results suggest the possibility of a common mechanism underlying the nonlinear behaviors of scattering and absorption. These nonlinearities of scattering from a single gold nanosphere (GNS) are widely applicable, including in super-resolution microscopy and optical switches. 
In this paper, it is described in detail how to measure nonlinearity of scattering in a single GNP and how to employ the super-resolution technique to enhance the optical imaging resolution based on saturable scattering. This discovery features the first super-resolution microscopy based on nonlinear scattering, which is a novel non-bleaching contrast method that can achieve a resolution as low as l/8 and will potentially be useful in biomedicine and material studies.

Saturable and reverse saturable scattering were discovered in isolated plasmonic particles and adopted as a novel non-bleaching contrast method in super-resolution microscopy. Here the experimental procedures of detecting and extracting nonlinear scattering are explained in detail, as well as how to enhance resolution with the aid of saturated excitation microscopy.

Tek plasmonik Nanoparçacığı gelen doğrusal olmayan Saçılma Ölçülmesi

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform Poly(N-isopropylacrylamide) Microgels

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this work, we use single particle tracking of fluorescently labeled PNIPAM microgels as a showcase for tuning microgel size by a rapid non-stirred precipitation polymerization procedure. This approach is well suited for prototyping new reaction compositions and conditions or for applications that do not require large amounts of product. Microgel synthesis, particle size and structure determination by dynamic and static light scattering are detailed in the protocol. It is shown that the addition of functional comonomers can have a large influence on the particle nucleation and structure. Single particle tracking by wide-field fluorescence microscopy allows for an investigation of the diffusion of labeled tracer microgels in a concentrated matrix of non-labeled microgels, a system not easily investigated by other methods such as dynamic light scattering.

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform PolyN-isopropylacrylamide Microgels

Non-stirred precipitation polymerization provides a rapid, reproducible prototyping approach to the synthesis of stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) microgels of narrow size distribution. In this protocol synthesis, light scattering characterization and single particle fluorescence tracking of these microgels in a wide-field microscopy setup are demonstrated.

Kontrollü Sentezi ve yüksek Düzgün Poli Floresan Takibi (<em&gt; K</em&gt; -isopropylacrylamide) Mikrojeller

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this ...

Kimya

Measurement of Particle Size Distribution in Turbid Solutions by Dynamic Light Scattering Microscopy

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a technique used to measure the size distribution of polymer solutions or colloidal particles. Although this technique is widely used for the assessment of polymer solutions, it is difficult to measure the particle size in concentrated solutions due to the multiple scattering effect or strong light absorption. Therefore, the concentrated solutions should be diluted before measurement. Implementation of the confocal optical component in a dynamic light scattering microscope1 helps to overcome this barrier. Using such a microscopic system, both transparent and turbid systems can be analyzed under the same experimental setup without a dilution. As a representative example, a size distribution measurement of a temperature-responsive polymer solution was performed. The sizes of the polymer chains in an aqueous solution were several tens of nanometers at a temperature below the lower critical solution temperature (LCST). In contrast, the sizes increased to more than 1.0 &#181;m when above the LCST. This result is consistent with the observation that the solution turned turbid above the LCST.

A protocol for the direct measurement of particle size distribution in concentrated solutions using dynamic light scattering microscopy is presented.

Dinamik ışık saçılımı Mikroskopi Bulanık Çözümleri Tane Büyüklüğü Dağılımının Ölçümü

A protocol for measuring polydispersity of concentrated polymer solutions using dynamic light scattering is described. Dynamic light scattering is a ...

Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit manipulation, and integrated single-photon detectors. Here, we present the key aspects of preparing and testing a silicon photonic quantum chip with an integrated photon source and two-photon interferometer. The most important aspect of an integrated quantum circuit is minimizing loss so that all of the generated photons are detected with the highest possible fidelity. Here, we describe how to perform low-loss edge coupling by using an ultra-high numerical aperture fiber to closely match the mode of the silicon waveguides. By using an optimized fusion splicing recipe, the UHNA fiber is seamlessly interfaced with a standard single-mode fiber. This low-loss coupling allows the measurement of high-fidelity photon production in an integrated silicon ring resonator and the subsequent two-photon interference of the produced photons in a closely integrated Mach-Zehnder interferometer. This paper describes the essential procedures for the preparation and characterization of high-performance and scalable silicon quantum photonic circuits.

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum systems. Presented here is a method for preparing and testing a silicon photonic chip for quantum measurements.

Silikon Halka Rezonatörü Foton Kaynak Kuantum Girişim ölçümü

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit ...

Construction and Operation of a Light-driven Gold Nanorod Rotary Motor System

The possibility to generate and measure rotation and torque at the nanoscale is of fundamental interest to the study and application of biological and artificial nanomotors and may provide new routes towards single cell analysis, studies of non-equilibrium thermodynamics, and mechanical actuation of nanoscale systems. A facile way to drive rotation is to use focused circularly polarized laser light in optical tweezers. Using this approach, metallic nanoparticles can be operated as highly efficient scattering-driven rotary motors spinning at unprecedented rotation frequencies in water.
In this protocol, we outline the construction and operation of circularly-polarized optical tweezers for nanoparticle rotation and describe the instrumentation needed for recording the Brownian dynamics and Rayleigh scattering of the trapped particle. The rotational motion and the scattering spectra provides independent information on the properties of the nanoparticle and its immediate environment. The experimental platform has proven useful as a nanoscopic gauge of viscosity and local temperature, for tracking morphological changes of nanorods and molecular coatings, and as a transducer and probe of photothermal and thermodynamic processes.

Plasmonic gold nanorods can be trapped in liquids and rotated at kHz frequencies using circularly-polarized optical tweezers. Introducing tools for Brownian dynamics analysis and light scatteringspectroscopy leads to a powerful system for research and application in numerous fields of science.

İnşaat ve ışık tahrik altın Nanorod Rotary Motor sistemi

The possibility to generate and measure rotation and torque at the nanoscale is of fundamental interest to the study and application of biological and ...

Full-field Strain Measurements for Microstructurally Small Fatigue Crack Propagation Using Digital Image Correlation Method

A novel measurement approach is used to reveal the cumulative deformation field at a sub-grain level and to study the influence of microstructure on the growth of microstructurally small fatigue cracks. The proposed strain field analysis methodology is based on the use of a unique pattering technique with a characteristic speckle size of approximately 10 &#181;m. The developed methodology is applied to study the small fatigue crack behavior in body centered cubic (bcc) Fe-Cr ferritic stainless steel with a relatively large grain size allowing a high spatial measurement accuracy at the sub-grain level. This methodology allows the measurement of small fatigue crack growth retardation events and associated intermittent shear strain localization zones ahead of the crack tip. In addition, this can be correlated with the grain orientation and size. Thus, the developed methodology can provide a deeper fundamental understanding of the small fatigue crack growth behavior, required for the development of robust theoretical models for the small fatigue crack&#160;propagation in polycrystalline materials.

Microstructurally small fatigue crack growth behavior is investigated using a novel methodological approach combining crack growth rate measurement and strain-field analysis to reveal the cumulative deformation field at sub-grain level.

Microstructurally küçük yorgunluk ölçülerini tam alanlı zorlanma dijital görüntü korelasyon yöntemi kullanarak yayma çatlamak

A novel measurement approach is used to reveal the cumulative deformation field at a sub-grain level and to study the influence of microstructure on the ...

Spectral and Angle-Resolved Magneto-Optical Characterization of Photonic Nanostructures

Photonic crystals are periodic nanostructures that can support a variety of confined electromagnetic modes. Such confined modes are usually accompanied by local enhancement of electric field intensity that strengthens light-matter interactions, enabling applications such as surface-enhanced Raman scattering (SERS) and surface plasmon enhanced sensing. In the presence of magneto-optically active materials, the local field enhancement gives rise to anomalous magneto-optical activity. Typically, the confined modes of a given photonic crystal depend strongly on the wavelength and incidence angle of the incident electromagnetic radiation. Thus, spectral and angular-resolved measurements are needed to fully identify them as well as to establish their relationship with the magneto-optical activity of the crystal. In this article, we describe how to use a Fourier-plane (back focal plane) microscope to characterize magneto-optically active samples. As a model system, here we use a plasmonic grating built out of magneto-optically active Au/Co/Au multilayer. In the experiments, we apply a magnetic field on the grating in situ and measure its reciprocal space response, obtaining the magneto-optical response of the grating over a range of wavelengths and incident angles. This information enables us to build a complete map of the plasmonic band structure of the grating and the angle and wavelength dependent magneto-optical activity. These two images allow us to pinpoint the effect that the plasmon resonances have on the magneto-optical response of the grating. The relatively small magnitude of magneto-optical effects requires a careful treatment of the acquired optical signals. To this end, an image processing protocol for obtaining magneto-optical response from the acquired raw data is laid out.

Photonic band structure enables understanding how confined electromagnetic modes propagate within a photonic crystal. In photonic crystals that incorporate magnetic elements, such confined and resonant optical modes are accompanied by enhanced and modified magneto-optical activity. We describe a measurement procedure to extract the magneto-optical band structure by Fourier space microscopy.

Fotonik Nanoyapıların Spektral ve Açı Çözümlü Manyeto-Optik Karakterizasyonu

Photonic crystals are periodic nanostructures that can support a variety of confined electromagnetic modes. Such confined modes are usually accompanied by ...