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

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

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

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

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

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

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

optical trapping of nanoparticles

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

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

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

Optical Trapping of Nanoparticles

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

Оптический захват наночастиц

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

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Поликристаллического кремния тонкопленочные солнечные элементы с Плазмонных повышенной световой захвата

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

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Строительство и испытания монет клетки литий-ионных батарей

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

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Изготовление метаматериалов с использованием метода вытяжки

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

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

Строительство микроскопа высокого разрешения с обычными и голографические оптические возможности отлова

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

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

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

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

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

Energy Dispersive X-ray Tomography for 3D Elemental Mapping of Individual Nanoparticles

Энергия рентгеновской томографии для 3D Elemental карт индивидуальных наночастицами

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial ...

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

Изготовление и эксплуатация нанооптических конвейерной

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological ...

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

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

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

Writing Bragg Gratings in Multicore Fibers

Запись брэгговских решеток в Multicore Fibers

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

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

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

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