Name: optical trapping of nanoparticles
Uploaded: 2013-01-15T13:00:00
Duration: 13 min 39 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Optical Trapping of Nanoparticles at JoVE.com

हम इस और प्राकृतिक विज्ञान और कनाडा डिस्कवरी अनुदान के इंजीनियरिंग अनुसंधान परिषद (NSERC) से प्रकाशन के धन को प्रायोजित करने के लिए Thorlabs को स्वीकार करते हैं. हम इस वीडियो लेख के निर्माण में उत्पादन सहायता के लिए Bryce Cyr और डगलस Rennehan धन्यवाद.

चित्रा 2 प्रयोगात्मक सेटअप के एक योजनाबद्ध है. SIBA फँसाने तकनीक के सिद्धांत चित्रा 1 में सचित्र है. 1. ऑप्टिकल फँसाने सेटअप प्रक्रिया के इस खंड के लिए किट स्थापित करने के बारे में जानकारी के लिए ऑप्टिकल फँसाने किट के लिए 9 मैनुअल या ऑप्टिकल शक्ति माप मॉड्यूल 10 पुस्तिका का संदर्भ लें. ध्यान दें कि एक हिमस्खलन photodiode (APD) के बजाय एक वृत्त का चतुर्थ भाग स्थिति डिटेक्टर का प्रयोग किया जाता है. ऑप्टिकल फँसाने किट में शामिल नहीं शिकंजा के लिए, टोपी स्क्रू और हार्डवेयर किट (Thorlabs, HW-KIT2) में लोगों का उपयोग करें. नेत्र संरक्षण सभी समय पर पहना जाना चाहिए जब लेजर पर है. चाहिए और सुनिश्चित करें कि बीम एक सुरक्षित क्षेत्र के भीतर निहित और चिंतनशील सामान, गहने जैसे बचना होगा. इसके अलावा, electrostatic छुट्टी संरक्षण जब लेजर डायोड से निपटने की सलाह दी जाती है. <ol><li> ऑप्टिकल चिमटी से नोचना (Thorlabs, / OTKB एम) किट और बल meas सेटurement मॉड्यूल (Thorlabs, OTKBFM) के रूप में उनके संबंधित मैनुअल के अनुसार. एक हिमस्खलन सिलिकॉन आधारित (APD) photodiode (Thorlabs, APD110A) बल माप मॉड्यूल (Thorlabs, OTKBFM) के स्थान पर प्रयोग किया जाता है वृत्त का चतुर्थ भाग स्थिति डिटेक्टर. </li><li> एक समाक्षीय केबल के माध्यम से एक आस्टसीलस्कप (Tektronics, TDS1012) APD कनेक्ट. </li><li> जोड़ें बीम विस्तारक अंदर एक आधे लहर थाली (Thorlabs,-980 AHWP05M). आधे लहर थाली दो लेंस ट्यूब (Thorlabs, SM1L03) के बीच fastened है. </li></ol> 2. Nanofabrication <ol><li> सोने में लिपटे एक परीक्षण स्लाइड (EMF कॉर्प, सीआर / एयू) चार समान टुकड़ों में काटें. व्यावसायिक रूप से उपलब्ध स्लाइड के लिए एक विकल्प के रूप में, हम भी एक 2 एनएम तिवारी आसंजन एक 1 इंच वर्ग गिलास स्लाइड पर ई - बीम बयान द्वारा लिए 200 डिग्री सेल्सियस के एक ऊंचा सब्सट्रेट तापमान पर जमा परत के साथ एक 100 एनएम मोटी Au फिल्म का इस्तेमाल किया कम से कम 1 घंटा. यह एक चिकनी polycrystalline फिल्म उत्पादन. </li><li> इनपुट के रूप में डबल nanohole संरचना के एक बिटमैप छवि बनाएँकेंद्रित आयन बीम प्रणाली (FIB) एक बिटमैप है. छवि को दो ठोस हलकों, 190 एनएम के बीच दूरी के एक केंद्र के साथ व्यास में 160 एनएम के होते हैं. इस टेम्पलेट के लगभग 15 एनएम के एक टिप जुदाई बनाता है. हलकों के बीच, एक वैकल्पिक पतली रेखा के सुझावों के बीच में किसी भी अवशेषों धातु निकालने के लिए रखा जा सकता है चित्रा 3a. एक उदाहरण बिटमैप छवि से पता चलता है. </li><li> डबल nanohole FIB (Hitachi, FB-2100) मिलिंग प्रणाली का उपयोग कर संरचना बनाना. एक FIB मिलिंग पैटर्न (बिटमैप में अंधेरे क्षेत्र FIB द्वारा milled हो जाता है) में 2.2 चरण में बिटमैप कन्वर्ट. 40 केवी, एक 60 कश्मीर बार बढ़ाई के तहत 15 सुक्ष्ममापी व्यास के एपर्चर सीमित बीम का एक आयन त्वरक वोल्टेज का उपयोग करें. अस्सी मिल μsec 5 खुराक समय के साथ प्रत्येक पारित पर प्रत्येक डबल nanohole के लिए गुजरता चित्रा 3b एक ठेठ जिसके परिणामस्वरूप संरचना से पता चलता है. दोहराएँ के रूप में की जरूरत है. एकाधिक nanoholes के रूप में त्रुटियों के लिए अनुमति देने के लिए किया जाना चाहिए. </li><li> पंजीकरण मार्करों जोड़ें, या तो FIB और / या ज द्वारा उपयोगऔर डबल nanohole (ओं) अनुमानित स्थान को इंगित करने के लिए. </li><li> वैकल्पिक रूप से, छेद के एक SEM छवि के लिए सही संरचना गुणवत्ता और टिप जुदाई का मूल्यांकन करने के लिए ले. </li></ol> 3. Microfluidic चैंबर Fabricating microfluidic कक्ष के लिए एक प्रक्रिया प्रवाह आरेख 4 चित्र में दिखाया गया है. <ol><li> एक डिस्पोजेबल कप में polydimethylsiloxane (PDMS) आधार (डॉव Corning कनाडा, Sylgard 184 सिलिकॉन elastomer बेस) के 10 ग्राम और इलाज के एजेंट के एक अतिरिक्त 1 जी (डॉव Corning कनाडा, Sylgard 184 सिलिकॉन elastomer इलाज एजेंट) डालो. कुछ मिनट के लिए मिश्रण. </li><li> निर्वात चैम्बर में मिश्रण खाली जब तक सभी बुलबुले चले गए हैं. </li><li> एक 9 सेमी व्यास पेट्री डिश में PDMS की 1.5 ग्राम डालो. 65 सेकंड 4b. चित्रा के लिए 950 rpm पर पेट्री डिश के तल पर स्पिन कोट PDMS परिणाम से पता चलता है. मोटाई के रूप में लंबे समय के रूप में यह 80 सुक्ष्ममापी तहत है महत्वपूर्ण नहीं है, फिल्म सोना नीचे खुर्दबीन objectiv भीतर हैई काम दूरी. </li><li> धीरे से 3-5 जगह # 1.5 ऐसी है कि वे ओवरलैप और खाली नहीं 30 मिनट के लिए रूप में चित्रा 4c में दिखाया PDMS पर coverslips (फिशर साइंटिफिक, 12-541 बी). </li><li> यदि coverslips चले गए और निकासी के दौरान एक दूसरे के शीर्ष पर एक stacked, धीरे से उन्हें ले जाने के एक दूसरे से दूर. सावधानी पतली और वर्दी coverslips तहत PDMS रखने के रूप में लिया जाना चाहिए. </li><li> यदि coverslips के हेरफेर के लिए आवश्यक था, फिर पेट्री डिश को खाली करने के 30 मिनट के लिए. </li><li> निर्वात चैम्बर से पेट्री डिश में निकालें और 85 पर 20 मिनट के लिए गर्म थाली पर पकाना डिग्री सेल्सियस </li><li> एक रेजर ब्लेड का प्रयोग, बाहर कटौती एक कवर के फिसल जाता है तो धीरे ठीक टिप चिमटी का उपयोग कर स्लाइड जिज्ञासा. PDMS की एक पतली परत coverslip पर रहने के रूप PDMS चित्रा 4e में के रूप में PMMA पेट्री डिश से कांच के कवर पर्ची के लिए चिपकने वाला है. </li><li> चित्रा 4f में के रूप में एक रेजर ब्लेड के साथ एक 3 एक्स 3 मिमी PDMS में खिड़की काटें. इस विंडो कक्ष फार्म जाएगा जहाँ nanoparticle समाधान रखा जाएगा. </li></ol> 4. नमूना तैयार <ol><li> एक ¾ &quot;ऐक्रेलिक का उपयोग कर केंद्र में व्यास छेद के साथ एक खुर्दबीन स्लाइड बनाना. यह एक लेजर कटर के साथ पूरा किया जा सकता है अन्य सामग्री के रूप में अच्छी तरह से इस्तेमाल किया जा सकता है. सोने नमूना छेद के अंदर रखा जाएगा. </li><li> टेप डबल पक्षीय टेप के साथ छेद की परिधि. एक रेजर ब्लेड का प्रयोग करने के लिए अतिरिक्त टेप में कटौती. </li><li> Coverslip करने पर प्लेस खुर्दबीन स्लाइड, PDMS का सामना करते हैं. </li><li> 1% से polystyrene nanosphere (थर्मो वैज्ञानिक, 3020A) w / v 0.05% w / v विआयनीकृत पानी का उपयोग कर समाधान पतला. एक micropipette इस्तेमाल किया जा सकता है. </li><li> PDMS विंडो में समाधान की कुछ बूँदें जोड़ें. सोने नमूना जहां nanoholes स्थित हैं पर एक बूंद जोड़ें. </li><li> ऐसी है कि nanoholes PDMS खिड़की के अंदर हैं coverslips के शीर्ष पर सोने नमूना रखें. सुनिश्चित करें कि बुलबुले कक्ष के अंदर मौजूद नहीं हैं. Coverslip थपका और किसी भी अतिरिक्त समाधान के खिलाफ सोने नमूना दबाएँ. </li><li> एक तेल विसर्जन उद्देश्य (मामले के रूप में यहाँ है, लेकिन जरूरी नहीं) का उपयोग अगर coverslip के विपरीत पक्ष पर PDMS खिड़की के नीचे विसर्जन के तेल की एक बूंद जोड़ें. Nanoholes के स्थान का नोट ले लो. </li><li> स्लाइड धारक, तेल नीचे का सामना करना पड़ रहा है, तो और कम स्लाइड धारक खुर्दबीन स्लाइड में सम्मिलित करें जब तक विसर्जन तेल माइक्रोस्कोप उद्देश्य के साथ संपर्क में आता है. </li><li> मोटे तौर पर स्लाइड ऐसी है कि सूचक निशान उद्देश्य नीचे चरण पंक्ति. </li><li> सूचक nanoholes करने के लिए अग्रणी लाइनों का पालन करें. स्थिति ऐसी है कि सूचक के निशान और अन्य खुले क्षेत्रों स्क्रीन के केंद्र से मंजूरी दे दी है स्लाइड. अत्यधिक प्रकाश संचरण APD को नुकसान पहुंचा सकता है. </li><li> लेजर पर मुड़ें. Dichroic दर्पण के रूप में सही नहीं है, लेजर बीम से स्क्रीन के केंद्र के पास एक जगह दिखाई देनी चाहिए. </li><li> Piezo मंच नियंत्रण सॉफ्टवेयर का उपयोग करना, आगे सभी तीन अक्षों पर संरेखण परिष्कृत. </li></ol> 5. डाटा अधिग्रहण <ol><li> हेल ​​के साथसूचक के निशान के पी, जगह एक ज्ञात nanohole स्थान के करीब स्थिति. nanoholes भी हल किया जाना छोटा हो जाएगा और धब्बे के रूप में ही दिखाई चाहिए. </li><li> नमूने के माध्यम से प्रकाश संचरण आस्टसीलस्कप पर संकेत स्तर से संकेत दिया है. इसके अलावा नमूना संरेखित करें के रूप में प्रकाश के संचरण को अधिकतम करने के लिए. सूचक निशान और दृश्य और गैर दृश्य खरोंच के रूप में प्रकाश के संचरण को इन क्षेत्रों में अधिक हो जाएगा सावधान रहो. Nanoholes प्रकाश संचरण में अचानक कूदता दिखा जबकि खरोंच अधिक क्रमिक परिवर्तन का प्रदर्शन होगा. </li><li> Waveplate का प्रयोग, उच्चतम प्रकाश संचरण के लिए प्रकाश ध्रुवीकरण को समायोजित करने के रूप में डबल nanohole संरचना polarized है. </li><li> शोर को कम करने के लिए, breadboard, 200 KΩ अवरोध और 100 पीएफ संधारित्र के साथ एक आर.सी. फिल्टर बनाने के लिए और यह एक समाक्षीय केबल के माध्यम से APD के बाद कनेक्ट. इन मूल्यों को सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन के लिए समायोजित किया जा सकता है, डेटा आवश्यक अधिग्रहण की बैंडविड्थ पर विचार. </li><li> डेटा और acquis आस्टसीलस्कप कनेक्टition समाक्षीय केबल और टी अनुकूलक के साथ आर सी फिल्टर करने के लिए मॉड्यूल (ओमेगा, USB-4711A). </li><li> APD वांछित समय के लिए डाटा अधिग्रहण मॉड्यूल का उपयोग कर वोल्टेज नमूना. अधिग्रहण बार सेकंड के सैकड़ों में आम तौर पर कर रहे हैं. इस मामले में, एक कस्टम सॉफ्टवेयर पैकेज डाटा अधिग्रहण के लिए इस्तेमाल किया गया था. वोल्टेज प्रति सेकंड 2,000 बार में नमूना है. </li><li> Matlab का उपयोग, अधिग्रहीत एक Savitzky Golay फिल्टर का उपयोग कर डेटा फ़िल्टर और यह एक ग्राफ पर समय बनाम साजिश. </li></ol>

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वर्तमान सेटअप प्रभावी फँसाने nanohole की संरचना के कारण क्षमता है. यह nanohole जाल ~ 10 एनएम पैमाने पर कम तीव्रता में ऑप्टिकल ढांकता हुआ कणों. तथापि, वे आम तौर पर घबड़ाहटपूर्ण शासन में काम करते हैं, जो व्युत्क्रम आवश्यक ऑप्टिकल शक्ति बनाम कण के चौथे क्रम स्केलिंग द्वारा सीमित है, अन्य उपन्यास ऑप्टिकल जाल ऑप्टिकल द्विध्रुवीय 11 एंटेना, फुसफुसा गैलरी मोड ऑप्टिकल resonators 12,13 और 14 waveguides शामिल SIBA और डबल nanohole जाल के विपरीत आकार,. वैकल्पिक एपर्चर आकार भी एक आयताकार plasmonic nanopore 15 के रूप में फँसाने, के लिए प्रस्तुत किया गया है. अन्य अनुकूल जाल डबल nanohole दिखाया गुणों कण आकार चयनात्मक 7 व्यवहार, एक एकल फँसाने स्थान (बहु - कण फँसाने की सीमा) और 16 निर्माण की आसानी शामिल हैं. एक FIB का उपयोग करने के लिए एक विकल्प के रूप में, डबल nanoholes एक कोलाइडयन लिथोग्राफ का उपयोग करके निर्मित किया जा सकता है6 y. फँसाने बड़े polarizability और आकार के जैविक सामग्री के 3 बैक्टीरिया शामिल किया गया है, 17,2,18 कोशिकाओं, तम्बाकू मोज़ेक वायरस 3 और हेरफेर रहने वाले और डीएनए बड़े ढांकता हुआ कणों 19 के साथ समाप्त होता है पर सीमित किस्में के खींच, तथापि, छोटे फँसाने के प्रत्यक्ष tethering बिना जैविक नमूने चुनौती बनी हुई है. यह फँसाने विन्यास पारंपरिक प्रकाश चिमटी और परिपत्र nanohole से कम प्रकाश की तीव्रता में छोटे ढांकता हुआ कणों को फँसाने, छोटे जैविक कणों क्षति या tethering बिना समय की लंबी अवधि के लिए आयोजित करने के लिए अनुमति के लिए सक्षम है. इसके अलावा, फँसाने घटनाओं एक उच्च संकेत करने वाली शोर अनुपात इस सेटअप एक संवेदनशील सेंसर के रूप में काम करने के लिए और वायरस और प्रोटीन के रूप में छोटी जैविक कणों का पता लगाने की अनुमति दिखा रहे हैं. वास्तव में, 20 एनएम polystyrene क्षेत्रों 1.59 अपवर्तक सूचकांक के है जो छोटी जैविक कणों के तुलनीय हैइस तरह के वायरस के रूप में. इस विधि स्थिरीकरण और नैनोकणों के हेरफेर के लिए एक विश्वसनीय और परिपक्व तकनीक जैविक कणों सहित, हो सकता है. इस तकनीक का आवेदन एक microfluidic वातावरण में एकीकरण शामिल हैं. बजाय एक microfluidic चैम्बर के एक चैनल के लिए गतिशील पर्यावरण को नियंत्रित करने के लिए, अपवर्तक सूचकांक संवेदन के लिए आदर्श के लिए इस्तेमाल किया जाएगा. इस तरह के एक सेटअप एक microfluidic चिप एक अधिक स्थिर और मजबूत सेटअप और विलेय के तेजी से विश्लेषण करने के लिए अग्रणी में स्थापित किया जाएगा. एक अन्य विकल्प एक फ्लोरोसेंट टैग वायरस, अर्धचालक क्वांटम डॉट्स और हरी फ्लोरोसेंट प्रोटीन के लक्षण वर्णन के लिए एक प्रतिदीप्ति पता लगाने की योजना के विकास है. इस सेटअप भी एक वायरस या प्रोटीन के लिए एक biosensor में संशोधन के लिए की क्षमता है, बहुत छोटे नमूनों का विश्लेषण करने के लिए अनुमति देता है. नशीली दवाओं के 21 खोज और बीमारी और संक्रमण 22 का पता लगाने एक एकल प्रोटीन डिटेक्टर से लाभ होगा. रमन विशेषctroscopy कणों और एक बंधन घटनाओं के रमन संकेतों का पता लगाने के लिए शामिल किया जा सकता है. डबल nanohole संरचना मजबूत सुझावों पर स्थानीय क्षेत्र संवर्द्धन, टिप बढ़ाया रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी 23 के लिए उपयुक्त की अनुमति देता है. एक अत्यंत विशिष्ट सामग्री लक्षण के लेबल से मुक्त विधि भी संभव हो सकता है रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग कर 24.

<table border="1"><tbody><tr><td> नाम </td><td> निर्माता </td><td> क्रम संख्या </td><td> टिप्पणियां </td></tr><tr><td> विसर्जन तेल </td><td> Cargille लैब्स </td><td> 16484 </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> Sylgard 184 सिलिकॉन elastomer किट </td><td> डॉव Corning कनाडा </td><td></td><td> मात्रा: 1 दोनों PDMS आधार और इलाज एजेंट शामिल </td></tr><tr><td> गोल्ड लेपित टेस्ट स्लाइड्स </td><td> EMF कॉर्प </td><td> / सीआर Au </td><td> मात्रा: 1 तिवारी आसंजन परत के रूप में अच्छी तरह से इस्तेमाल किया जा सकता है </td></tr><tr><td> कोई 1.5 Coverslips </td><td> फिशर साइंटिफिक </td><td> 12-541 B </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> केंद्रित आयन बीम सिस्टम </td><td> हितैची </td><td> अमेरिकन प्लान-2100 </td><td></td></tr><tr><td> पोर्टेबल डाटा अधिग्रहण मॉड्यूल </td><td> ओमेगा इंजीनियरिंग </td><td> USB-4711A </td><td> क्यूuantity: 1 </td></tr><tr><td> रैखिक चरण </td><td> पार्कर </td><td> 4034M </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> लेजर डायोड सिर और नियंत्रक </td><td> Sacher LASERTECHNIK समूह </td><td> 120 TEC </td><td> मात्रा: 1 मैनुअल Tunable Littrow लेजर प्रणाली </td></tr><tr><td> डिजिटल आस्टसीलस्कप </td><td> Tektronics </td><td> TDS1012 </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> 20 एनएम Nanosphere साइज मानक </td><td> थर्मो वैज्ञानिक </td><td> 3020A </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> 1 &quot;लेंस माउंट </td><td> Thorlabs </td><td> LMR1 </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> 0.3 &quot;लेंस ट्यूब </td><td> Thorlabs </td><td> <a href="http://www.thorlabs.com/thorProduct.cfm?partNumber=SM1L03" target="_blank">SM1L03</a> </td><td> मात्रा: 2 </td></tr><tr><td> अवशोषण ND 4.0 तक </td><td> Thorlabs </td><td> NE40A </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> एल्यूमिनियम Breadboard </td><td> Thorlabs </td><td> MB1824 </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> हिमस्खलन photodiode </td><td> Thorlabs </td><td> APD110A </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> डिजिटल ऑप्टिकल विद्युत मीटर </td><td> Thorlabs </td><td> PM100 </td><td> मात्रा: 1 अप्रचलित दूसरों करना होगा </td></tr><tr><td> बल माप मॉड्यूल </td><td> Thorlabs </td><td> OTKBFM </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> विज्ञान सम्बन्धी मिरर माउंट </td><td> Thorlabs </td><td> KM200-E03 </td><td> मात्रा: 1 आईआर पास लेजर गुणवत्ता दर्पण </td></tr><tr><td> लेजर डायोड लगातार वर्तमान चालक </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255R </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> LD1255 ऑप्टिकल तालिका बढ़ते प्लेट </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255P </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> घुड़सवार अवर्णी प्लेट आधे लहर </td><td> Thorlabs </td><td> AHWP05M-980 </td><td> मात्रा: 1 690 - 1200 एनएम </td></tr><tr><td> ऑप्टिकल चिमटी से नोचना किट </td><td> Thorlabs </td><td> / OTKB एम </td><td> मात्रा: 1 मीट्रिक या इंपीरियल </td></tr><tr><td> धारक बेस </td><td> Thorlabs </td><td> BA2 </td><td> मात्रा: 2 </td></tr><tr><td> बिजली की आपूर्ति </td><td> Thorlabs </td><td> PS-12DC अमेरिका </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> बिजली की आपूर्ति केबल </td><td> Thorlabs </td><td> LD1255 टैक्सी </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> समकोण प्लेट </td><td> Thorlabs </td><td> AP90 </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> समकोण पोस्ट दबाना </td><td> Thorlabs </td><td> RA90 </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> स्टेनलेस स्टील ऑप्टिकल पोस्ट </td><td> Thorlabs </td><td> TR3 </td><td> मात्रा: 1 </td></tr><tr><td> टेबल दबाना </td><td> Thorlabs </td><td> CL1 </td><td> मात्रा: 2 अप्रचलित दूसरों करना होगा </td></tr><tr><td> थर्मल सेंसर </td><td> Thorlabs </td><td> PM210 </td><td> मात्रा: 1 डिजिटल ऑप्टिकल बिजली मीटर के लिए </td></tr><tr><td> 100 पीएफ संधारित्र </td><td></td><td></td><td> मात्रा: 1 किसी भी ब्रांड, महत्वपूर्ण नहीं </td></tr><tr><td> 200 Kohm रोकनेवाला </td><td></td><td></td><td> मात्रा: 1 किसी भी ब्रांड, महत्वपूर्ण नहीं </td></tr><tr><td> ऐक्रेलिक शीट </td><td></td><td></td><td> मात्रा: 3 &quot;x 1&quot; किसी भी ब्रांड, महत्वपूर्ण नहीं </td></tr><tr><td> समाक्षीय केबल, तार और connectors के वर्गीकरण </td><td></td><td></td><td> के रूप में की जरूरत </td></tr><tr><td> Breadboard </td><td></td><td></td><td> मात्रा: 1 किसी भी ब्रांड, महत्वपूर्ण नहीं </td></tr><tr><td> अवतल लेंस </td><td></td><td></td><td> मात्रा: 1 किसी भी ब्रांड, महत्वपूर्ण नहीं </td></tr><tr><td> डायमंड कटर </td><td></td><td></td><td> मात्रा: 1 किसी भी ब्रांड, महत्वपूर्ण नहीं </td></tr><tr><td> डबल पक्षीय टेप </td><td></td><td></td><td> किसी भी ब्रांड, महत्वपूर्ण नहीं </td></tr><tr><td> धार </td><td></td><td></td><td> मात्रा: 1 किसी भी ब्रांड, महत्वपूर्ण नहीं </td></tr><tr><td> चिमटी </td><td></td><td></td><td> मात्रा: 1 किसी भी ब्रांड, ठीक इत्तला दे दी </td></tr></tbody></table>

optical trapping of nanoparticles

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 and manipulating small biological particles. Ashkin and co-workers first demonstrated optical tweezers using a single focused beam1. The single beam trap can be described accurately using the perturbative gradient force formulation in the case of small Rayleigh regime particles1. In the perturbative regime, the optical power required for trapping a particle scales as the inverse fourth power of the particle size. High optical powers can damage dielectric particles and cause heating. For instance, trapped latex spheres of 109 nm in diameter were destroyed by a 15 mW beam in 25 sec1, which has serious implications for biological matter2,3.
A self-induced back-action (SIBA) optical trapping was proposed to trap 50 nm polystyrene spheres in the non-perturbative regime4. In a non-perturbative regime, even a small particle with little permittivity contrast to the background can influence significantly the ambient electromagnetic field and induce a large optical force. As a particle enters an illuminated aperture, light transmission increases dramatically because of dielectric loading. If the particle attempts to leave the aperture, decreased transmission causes a change in momentum outwards from the hole and, by Newton's Third Law, results in a force on the particle inwards into the hole, trapping the particle. The light transmission can be monitored; hence, the trap can become a sensor. The SIBA trapping technique can be further improved by using a double-nanohole structure.
The double-nanohole structure has been shown to give a strong local field enhancement5,6. Between the two sharp tips of the double-nanohole, a small particle can cause a large change in optical transmission, thereby inducing a large optical force. As a result, smaller nanoparticles can be trapped, such as 12 nm silicate spheres7 and 3.4 nm hydrodynamic radius bovine serum albumin proteins8. In this work, the experimental configuration used for nanoparticle trapping is outlined. First, we detail the assembly of the trapping setup which is based on a Thorlabs Optical Tweezer Kit. Next, we explain the nanofabrication procedure of the double-nanohole in a metal film, the fabrication of the microfluidic chamber and the sample preparation. Finally, we detail the data acquisition procedure and provide typical results for trapping 20 nm polystyrene nanospheres.

<html> एक ठेठ अधिग्रहण ट्रेस चित्रा 5a में दिखाया गया है. एक फँसाने घटना विशेषता अचानक है, एक तेज धार के साथ, दो पारेषण सत्ता के स्तर के बीच एक स्पष्ट स्विच दिखा. कणों के रूप में ब्राउनियन गति के अधीन हैं, फँसाने घटनाओं को बेतरतीब ढंग से हो जाएगा. कणों के लिए 20 एनएम, फँसाने से संचरण परिवर्तन 5-10% और फँसाने समय के आसपास आम तौर पर 10-300 सेकंड के आसपास थे. ठेठ शक्ति और एकाग्रता ऊपर उल्लिखित के लिए एक फँसाने घटना को प्राप्त करने के लिए समय के एक मिनट के आदेश पर है. Steric बाधा के कारण यह करने के लिए कई कण फँसाने एक साथ देख असामान्य है, हालांकि एक बार एक कण जारी की है, यह आम तौर पर एक बाद फँसाने घटना से पीछा किया जाता है. परिणामों की गुणवत्ता पर निर्भर करता है, वहाँ राज्य में फंस संकेत शोर में कुछ वृद्धि हो सकती है. इस शोर में वृद्धि फंस कण की ब्राउनियन गति से आता है. फंस कण के बिना, इस शोर स्रोत मौजूद नहीं है. <html> _content &quot;&gt; कुछ कलाकृतियों जो फँसाने की घटनाओं का संकेत नहीं हैं परिणामों में दिखाने बहती है, मिनट की अवधि पर संचरण में धीमी गति से परिवर्तन दिखा परिणाम रूप में चित्रा 5b में दिखाया गया, खारिज किया जाना चाहिए. सकता है. अन्य कलाकृतियों भी मौजूद हो सकता है इस तरह के रूप में असंगत संचरण परिवर्तन, अत्यधिक शोर या सब पर कोई फँसाने. उदाहरण के लिए, बुलबुले असंतत तीव्रता कूदता कारण अगर देखभाल करने के लिए सुनिश्चित करें कि कक्ष बुलबुला मुक्त है नहीं लिया है. ये बुलबुले अलग गतिशील के मामले में फँसाने की घटनाओं का जवाब देंगे व्यवहार और तीव्रता में परिवर्तन, और इसलिए वे आसानी से पहचाने हैं इस तरह के लक्षण एक गरीब डबल nanohole संरचना, contaminants या यांत्रिक कंपन के कारण हो सकता है. एक शांत, कम गतिविधि सेटिंग अत्यधिक इस सेटअप के लिए जगह के लिए सिफारिश की है. इसके अलावा, लेजर और अनुमति aligning के बाद कुछ मिनट बसा मंच के रूप में अच्छी तरह से मदद कर सकते हैं. / s/ftp_upload/4424/4424fig1.jpg &quot;&gt; चित्रा 1 subwavelength एपर्चर ऑप्टिकल संचरण: एक कण) के बिना, ख) में वृद्धि ढांकता हुआ कण के कारण संचरण, ग) यदि कण प्रयास छोड़ने के लिए, प्रकाश गति (ΔT) में कमी कण पर (एफ) के रूप में बल का कारण होगा. यह छेद में वापस खींच, घ) संचरण वक्र के कण की वजह से लाल स्थानांतरण, संचरण ΔT में परिवर्तन करने के लिए अग्रणी. <img alt="चित्रा 2" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig2.jpg" /> . चित्रा 2) सेटअप फँसाने के कुल मिलाकर योजनाबद्ध, लाल वृत्त की वृद्धि ख में दिखाया गया है), ख) इज़ाफ़ा डबल nanohole दिखा रहा है, और कक्ष के अंदर PDMS nanospheres, ग) डबल nanohole संरचना की SEM छवि. प्रयोग किया जाता परिवर्णी: LD = लेजर डायोड, ODF = ऑप्टिकल घनत्व फिल्टर, HWP = आधे लहर थाली, = बीम विस्तारक, एमआर = दर्पण, मो = माइक्रोस्कोप उद्देश्य, पुराना MO = तेल इम्मेरसायन खुर्दबीन उद्देश्य, DH = डबल nanohole; APD = हिमस्खलन photodetector. <img alt="चित्रा 3" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig3.jpg" /> चित्रा 3) उदाहरण बिटमैप आंकड़ा FIB निर्माण में प्रयोग किया जाता है, ख) एक डबल nanohole SEM छवि. <img alt="चित्रा 4" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig4.jpg" /> चित्रा 4 fabricating microfluidic चैम्बर के लिए प्रक्रिया चित्र. <img alt="चित्रा 5" src="/files/ftp_upload/4424/4424fig5.jpg" /> चित्रा 5 (क) 20 एनएम polystyrene क्षेत्रों के साथ घटनाओं को फँसाने की विशिष्ट अधिग्रहण. (ख) एक गरीब अधिग्रहण तीव्र बहती दिखा.

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Optical Trapping of Nanoparticles

निम्न सेटअप दृष्टिकोण ढांकता हुआ शक्ति कम ऑप्टिकल फँसाने विवरण धातु फिल्म में एक डबल nanohole नैनोकणों उपयोग.

नैनोकणों के लिए ऑप्टिकल फँसाने

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Research

JoVE Journal

Engineering

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