Name: utilization of plasmonic and photonic crystal nanostructures for enhanced micro- and nanoparticle manipulation
Uploaded: 2011-09-27T12:00:00
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Nous tenons également à remercier Xiaoyu Miao et Ben Wilson pour le développement le plus des méthodes décrites à l&#39;intérieur. Ce travail a été financé par la National Science Foundation (DBI 0.454.324) et le National Institute of Health (R21 EB005183) et par PHS NRSA T32 GM07270 partir NIGMS d&#39;ECK.

1. Au hasard de fabrication de nanoparticules tableau 8,10,12,14 <ol><li> Le tableau est formé de nanoparticules de Au en créant d&#39;abord un modèle qui est constitué d&#39;une couche dense de sphères de latex adsorbées au hasard avec un diamètre moyen de 454 nm. Ceci est réalisé par évaporation d&#39;or d&#39;abord sur une lamelle de verre d&#39;une épaisseur de 20 nm à l&#39;aide de chrome comme couche d&#39;adhérence. </li><li> La monocouche sphère en polystyrène est alors auto-assemblé...

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	<li>Jones, T. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electromechanics of Particles. , (1995).</li><li>Ashkin, A. <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+neutral+particles+using+lasers.">Optical trapping and manipulation of neutral particles using lasers.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 4853-4853 (1997).</li><li>Neuman, K. C., Chadd, E. H., Liou, G. F., Bergman, K., 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=Characterization+of+photodamage+to+Escherichia+coli+in+optical+traps.">Characterization of photodamage to Escherichia coli in optical traps.</a> Biophys. J. 77, 2856-2856 (1999).</li><li>Chiou, P. C., Ohta, A. T., Wu, M. 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J., Garcia de Abajo, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quidant+Nano-optical+Trapping+of+Rayleigh+Particles+Escherichia+coli+Bacteria+with+Resonant+Optical+Antennas.">Quidant Nano-optical Trapping of Rayleigh Particles Escherichia coli Bacteria with Resonant Optical Antennas.</a> Nano Letters. 9, 3387-3391 (2009).</li><li>Righini, M., Zelenina, A. S., Girard, C., 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=Parallel+and+Selective+Trapping+in+a+Patterned+Plasmonic+Landscape.">Parallel and Selective Trapping in a Patterned Plasmonic Landscape.</a> Nature Physics. 3, 477-480 (2007).</li><li>Miao, X., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+dielectrophoresis+force+and+torque+induced+by+localized+surface+plasmon+resonance+of+a+cap-shaped+Au+nanoparticle+array.">Large dielectrophoresis force and torque induced by localized surface plasmon resonance of a cap-shaped Au nanoparticle array.</a> Opt. Lett. 32, 295-297 (2007).</li><li>Wilson, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Manipulation of Nanoparticles and Biological Samples through Enhanced Optical Forces [dissertation]. , (2009).</li><li>Miao, X. Y., Wilson, B. K., Pun, S. H., Lin, L. Y. <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+micron/submicron+sized+particles+and+biomolecules+through+plasmonics.">Optical manipulation of micron/submicron sized particles and biomolecules through plasmonics.</a> Optics Exp. 16, 13517-13525 (2008).</li><li>Wilson, B. K., Mentele, T., Bachar, S., Knouf, E., Bendoraite, A., Tewari, M., Pun, S. H., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructure-enhanced+laser+tweezers+for+efficient+trapping+and+alignment+of+particles.">Nanostructure-enhanced laser tweezers for efficient trapping and alignment of particles.</a> Optics. Exp. 18, 16005-16013 (2010).</li><li>Miao, X., Wilson, B. K., Cao, G., Pun, S. H., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trapping+and+Rotation+of+Nanowires+Assisted+by+Surface+Plasmons.">Trapping and Rotation of Nanowires Assisted by Surface Plasmons.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 15, 1515-1520 (2009).</li><li>Miao, X. Y., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trapping+and+manipulation+of+biological+particles+through+a+plasmonic+platform.">Trapping and manipulation of biological particles through a plasmonic platform.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 13, 1655-1662 (2007).</li><li>Miao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Plasmonics for Micro/Nano Manipulation and Optofluidics [dissertation]. , (2008).</li></ol>

L&#39;importance de ces méthodes de piégeage est qu&#39;ils diminuent l&#39;intensité optique nécessaires pour le piégeage soutenue de quelque part sur ​​l&#39;ordre de 10 3 uW / um de 2 à quelque part sur ​​l&#39;ordre de 10 uW / um 2. 10,11 Les limitations de ces techniques sont que le tableau de nanoparticules d&#39;or les expériences de chauffage des questions qui doivent être surmontés. Pour surmonter ce problème, une structure cristalline 2D photoniques qui est co...

<table border="1"><tr><td> Nom du produit </td><td> Tapez </td><td> Société </td><td> Nombre de catalogue </td><td> Commentaire </td></tr><tr><td> Microscope Axio Imager </td><td> D1M </td><td> Zeiss </td><td> D1M </td><td> Zeiss Axio Imager.D1M </td></tr><tr><td> Objectif de microscope </td><td> 50x/0.55 </td><td> Zeiss </td><td></td><td> LD EC Epiplan - Neofluar 50x/0.55 HD DIC </td></tr><tr><td> Caméra microscope Zeiss </td><td> AxioCam MRc </td><td> Zeiss </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Laser hélium-néon </td><td> 35 mW </td><td> Recherche Électro-Optique </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Atténuateur variable </td><td> ND à variation continue </td><td> Thorlabs </td><td> NDC-100C-4M </td><td> Pour le réglage de l&#39;intensité de microscope </td></tr><tr><td> Jeu de filtres Zeiss </td><td> Définir le filtre # 17 </td><td> Zeiss </td><td> 488017-9901-000 </td><td> Définir le filtre # 17 </td></tr><tr><td> Lames de microscope </td><td> 0,5 mm d&#39;épaisseur </td><td> VWR </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 3T3 noyaux de cellules de souris </td><td></td><td colspan="2"> Fred Hutchinson Cancer Research Center </td><td> Magasin le plus froid possible </td></tr><tr><td> Colorant orange d&#39;acridine </td><td></td><td colspan="2"> Fred Hutchinson Cancer Research Center </td><td></td></tr><tr><td> Albumine de sérum bovin </td><td> 1 à 10 la ration en PBS </td><td colspan="2"> Fred Hutchinson Cancer Research Center </td><td></td></tr><tr><td> 454 nm sphères de latex de polystyrène </td><td></td><td> Polysciences, Inc </td><td></td><td></td></tr><tr><td> carbodiimide (EDC) </td><td> 1-éthyl-3-(3-diméthylaminopropyl) </td><td> G-Biosciences </td><td> BC25-1 </td><td></td></tr><tr><td> or (pour les dépôts) </td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Réfléchissantes réseau de diffraction a statué </td><td></td><td> Edmund Optics </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Tampon phosphate salin (PBS) </td><td> Dulbecco tampon phosphate salin (PBS-D) (1X) </td><td> Invitrogen </td><td> 14190-144 </td><td></td></tr></table>

utilization of plasmonic and photonic crystal nanostructures for enhanced micro- and nanoparticle manipulation

Une méthode pour manipuler la position et l&#39;orientation des particules submicroniques non destructive serait un outil incroyablement utile pour la recherche biologique fondamentale. Peut-être la force la plus largement utilisée pour réaliser la manipulation physique non invasif de petites particules a été diélectrophorèse (DEP). 1 Cependant, DEP sur son propre manque de la polyvalence et la précision qui sont souhaités lors de la manipulation des cellules, car il se fait traditionnellement avec des électrodes fixes. Pinces optiques, qui utilisent une durée de trois dimensions du gradient du champ électromagnétique d&#39;exercer des forces sur de petites particules, de réaliser cette polyvalence souhaitée et la précision. 2 Toutefois, un inconvénient majeur de cette approche est l&#39;intensité du rayonnement élevées requises pour atteindre la force nécessaire pour piéger une particule qui peut endommager les échantillons biologiques 3 Une solution qui permet de piégeage et de tri avec une intensité moindre optiques sont optoélectroniques pincettes (OET), mais OET ont des limites à la manipulation fine de petites particules;.. étant DEP technologie basée met également contrainte sur la propriété de la solution 4 , 5 Cet article vidéo décrivent deux méthodes qui diminuent l&#39;intensité du rayonnement nécessaire pour la manipulation optique des cellules vivantes et aussi de décrire une méthode pour le contrôle de l&#39;orientation. La première méthode est une pince à épiler plasmonique qui utilisent une nanoparticule d&#39;or aléatoire (AUNP) tableau comme un substrat pour l&#39;échantillon comme dans la Figure 1. Le tableau AUNP convertit les photons incidents dans les plasmons de surface localisés (LSP) qui se composent de résonance moments dipolaires qui rayonnent et de générer un champ de rayonnement à motifs avec un gradient important dans la solution de cellules. Le travail initial sur les plasmons de surface améliorée piégeage par Righini et al et de notre propre modélisation ont montré les champs générés par le substrat plasmonique de réduire l&#39;intensité initiale requise par l&#39;amélioration du champ de gradient qui piège les particules. 6,7,8 L&#39;approche plasmonique permet de bien contrôler l&#39;orientation des particules ellipsoïdales et les cellules avec de faibles intensités optiques à cause de la conversion d&#39;énergie plus efficaces optiques en énergie mécanique et un champ de rayonnement dipolaire-dépendante. Ces champs sont présentés dans la figure 2 et les intensités faibles piégeage sont détaillés dans les figures 4 et 5. Les principaux problèmes avec des pincettes plasmonique sont que le LSP générer une quantité considérable de chaleur et le piégeage est à seulement deux dimensions. Cette chaleur génère des flux de convection et thermophorèse qui peut être assez puissant pour expulser les particules submicroniques du piège de 9,10. La seconde approche que nous allons décrire est l&#39;utilisation des nanostructures périodiques diélectriques à la lumière incidente dispersent de façon très efficace dans des modes de diffraction, comme le montre la figure 6 11. Idéalement, il faudrait rendre cette structure d&#39;un matériau diélectrique pour éviter les problèmes de chauffage mêmes expérimentés avec les pincettes, mais plasmonique dans notre approche en aluminium revêtu de réseau de diffraction est utilisé comme une nanostructure unidimensionnelle diélectriques périodiques. Même s&#39;il n&#39;est pas un semi-conducteur, il n&#39;a pas l&#39;expérience de chauffage importants et efficacement les petites particules piégées avec des intensités faibles piégeage, comme le montre la figure 7. L&#39;alignement des particules avec le substrat grille valide conceptuellement l&#39;idée que un cristal photonique en 2-D pourraient permettre une rotation précise des particules non sphériques microns de taille 10. L&#39;efficacité de ces pièges optiques sont augmentées en raison de l&#39;amélioration des champs produits par les nanostructures décrites dans ce document.

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Utilization of Plasmonic and Photonic Crystal Nanostructures for Enhanced Micro- and Nanoparticle Manipulation

Brucelles plasmonique et nanostructures cristaux photoniques sont présentés à produire des améliorations utiles dans le contrôle de l&#39;efficacité et l&#39;orientation de piégeage optique des micro-et nano-particules.

L&#39;utilisation de nanostructures cristal plasmonique et photoniques pour la manipulation des micro-et nanoparticules améliorée

A method to manipulate the position and orientation of submicron particles nondestructively would be an incredibly useful tool for basic biological ...

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