Name: plasmonic trapping and release of nanoparticles in a monitoring environment
Uploaded: 2017-04-04T11:00:00
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Este trabajo fue apoyado por el programa D de MSIP / IITP (R0190-15-2040, Desarrollo de un sistema de gestión de la configuración y el contenido de un simulador para la impresión en 3D usando materiales inteligentes) la I +.

Precaución: Por favor refiérase a las normas de seguridad de material pertinentes antes de su uso. Varios de los productos químicos utilizados en la fabricación de microchips son agudamente tóxico y carcinogénico. Por favor, use todas las prácticas apropiadas de seguridad al realizar los procesos de fotolitografía y el grabado, incluyendo el uso de controles de ingeniería (campana de humos, placa caliente, y alineador) y equipo de protección personal (gafas de seguridad, guantes, ropa de laboratorio, pantalone...

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	<li>Crane, N. B., Onen, O., Carballo, J., Ni, Q., Guldiken, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluidic+assembly+at+the+microscale:+progress+and+prospects.">Fluidic assembly at the microscale: progress and prospects.</a> Microfluid. Nanofluid. 14 (3), 383-419 (2013).</li><li>Yao, B., Luo, G. A., Feng, X., Wang, W., Chen, L. X., Wang, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+device+based+on+gravity+and+electric+force+driving+for+flow+cytometry+and+fluorescence+activated+cell+sorting.">A microfluidic device based on gravity and electric force driving for flow cytometry and fluorescence activated cell sorting.</a> Lab Chip. 4 (6), 603-607 (2004).</li><li>Zhang, K., 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=On-chip+manipulation+of+continuous+picoliter-volume+superparamagnetic+droplets+using+a+magnetic+force.">On-chip manipulation of continuous picoliter-volume superparamagnetic droplets using a magnetic force.</a> Lab Chip. 9 (20), 2992-2999 (2009).</li><li>Park, I. Y., Sung, S. Y., Lee, J. H., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manufacturing+micro-scale+structures+by+an+optical+tweezers+system+controlled+by+five+finger+tips.">Manufacturing micro-scale structures by an optical tweezers system controlled by five finger tips.</a> J. Micromech. Microeng. 17, N82-N89 (2007).</li><li>Kim, J. D., Hwang, S. U., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Traceable+assembly+of+microparts+using+optical+tweezers.">Traceable assembly of microparts using optical tweezers.</a> J. Micromech. Microeng. 22, 105003 (2012).</li><li>Kim, J. D., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+and+actuation+of+a+microscopic+gear+assembly+formed+using+optical+tweezers.">Construction and actuation of a microscopic gear assembly formed using optical tweezers.</a> J. Micromech. Microeng. 23, 065010 (2013).</li><li>Kim, J. D., Choi, J. H., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+measurement+of+the+maximal+forces+in+plasmonic+tweezers.">A measurement of the maximal forces in plasmonic tweezers.</a> Nanotechnology. 26 (42), 425203 (2015).</li><li>Kim, J. D., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trapping+of+a+single+DNA+molecule+using+nanoplasmonic+structures+for+biosensor+applications.">Trapping of a single DNA molecule using nanoplasmonic structures for biosensor applications.</a> Biomed. Opt. Express. 5 (8), 2471-2480 (2014).</li><li>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=Plasmonic+tweezers+-+the+strength+of+surface+plasmons.">Plasmonic tweezers - the strength of surface plasmons.</a> MRS Bull. 37 (8), 739-744 (2012).</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> Nat. Phys. 5, 915-919 (2009).</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 (9), 3763-3767 (2011).</li><li>Tanaka, Y., Kaneda, S., Sasaki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+potential+of+optical+trapping+using+a+plasmonic+nanoblock+pair.">Nanostructured potential of optical trapping using a plasmonic nanoblock pair.</a> Nano Lett. 13 (5), 2146-2150 (2013).</li><li>Kang, J. H., 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=Low-power+nano-optical+vortex+trapping+via+plasmonic+diabolo+nanoantennas.">Low-power nano-optical vortex trapping via plasmonic diabolo nanoantennas.</a> Nat. Commun. 2, 582 (2011).</li><li>Roxworthy, B. 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=Application+of+plasmonic+bowtie+nanoantenna+arrays+for+optical+trapping,+stacking,+and+sorting.">Application of plasmonic bowtie nanoantenna arrays for optical trapping, stacking, and sorting.</a> Nano Lett. 12 (2), 796-801 (2012).</li><li>Shoji, T., Tsuboi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+optical+tweezers+toward+molecular+manipulation:+tailoring+plasmonic+nanostructure,+light+source,+and+resonant+trapping.">Plasmonic optical tweezers toward molecular manipulation: tailoring plasmonic nanostructure, light source, and resonant trapping.</a> J. Phys. Chem. Lett. 5 (17), 2957-2967 (2014).</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 (1), 402-406 (2012).</li><li>Tsuboi, 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=Optical+trapping+of+quantum+dots+based+on+gap-mode-excitation+of+localized+surface+plasmon.">Optical trapping of quantum dots based on gap-mode-excitation of localized surface plasmon.</a> J. Phys. Chem. Lett. 1, 2327-2333 (2010).</li><li>Shoji, T., 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=Permanent+fixing+or+reversible+trapping+and+release+of+DNA+micropatterns+on+a+gold+nanostructure+using+continuous-wave+or+femtosecond-pulsed+near-infrared+laser+light.">Permanent fixing or reversible trapping and release of DNA micropatterns on a gold nanostructure using continuous-wave or femtosecond-pulsed near-infrared laser light.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (17), 6643-6648 (2013).</li><li>Grigrenko, A. N., Roberts, N. W., Dickson, M. R., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanometric+optical+tweezers+based+on+nanostructured+substrates.">Nanometric optical tweezers based on nanostructured substrates.</a> Nat. Photonics. 2, 365-370 (2008).</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 (10), 3387-3391 (2009).</li><li>Chen, K. Y., Lee, A. T., Hung, C. C., Huang, J. S., Yang, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+and+trapping+in+two-dimensional+nanoscale+plasmonic+optical+lattice.">Transport and trapping in two-dimensional nanoscale plasmonic optical lattice.</a> Nano Lett. 13 (9), 4118-4122 (2013).</li><li>Berthelot, 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=Three-dimensional+manipulation+with+scanning+near-field+optical+nanotweezers.">Three-dimensional manipulation with scanning near-field optical nanotweezers.</a> Nat. Nanotechnol. 9 (4), 295-299 (2014).</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 (1), 125-132 (2011).</li><li>Wang, K., Schonbrun, E., Steinvurzel, P., Crozier, K. B. <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+rotating+nanoparticles+using+a+plasmonic+nano-tweezer+with+an+integrated+heat+sink.">Trapping and rotating nanoparticles using a plasmonic nano-tweezer with an integrated heat sink.</a> Nat. Commun. 2, 469 (2011).</li><li>Byun, D., Cho, S. J., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+a+flexible+penetrating+microelectrode+array+for+use+on+curved+surfaces+of+neural+tissues.">Fabrication of a flexible penetrating microelectrode array for use on curved surfaces of neural tissues.</a> J. Micromech. Microeng. 23, 125010 (2013).</li></ol>

El cable SMF se insertó en el orificio del cable SMF en el microchip, como se muestra en el punto rectangular de la figura 6a. Debido a que el orificio del cable SMF es más grande que el diámetro del cable, pegamento epoxi se utiliza para sellar la brecha para bloquear la fuga de la solución de partículas que fluye. Antes de la aplicación de cola epoxi, el bloque de oro y el borde cable deben ser alineados coaxialmente a mano usando un microscopio. Aunque es ideal para el borde cable insertado y l...

La capacidad de manipular objetos microescala es una característica indispensable para muchos experimentos micro / nano. manipulaciones de contacto directo pueden dañar los objetos manipulados. La liberación de los objetos anteriormente en manos también es un reto debido a problemas de adherencia estática. Para superar estos problemas,, 8 se han propuesto varios métodos indirectos utilizando fluídico 1, 2 eléctrico, magnético 3, o fuerzas fotónicos 4, 5, 6, 7. Pinzas plasmónica que utilizan fuerzas fotónicos se basan en la física de las extraordinarias de mejora de campo de varios órdenes más grandes que la intensidad incidente 9. Esta extremadamente fuerte aumento del campo permite la captura de nanopartículas extremadamente pequeñas. Por ejemplo, se ha demostrado para inmovilizar y manipular a escala nanométricaobjetos, tales como partículas de poliestireno 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15 cadenas de polímero, proteínas 16, puntos cuánticos 17, y moléculas de ADN 8, 18. Sin pinzas plasmónica, es difícil de nanopartículas de trampa, ya que desaparecen rápidamente antes de que se examinan de manera efectiva o porque están dañados debido a la alta intensidad del láser. Muchos estudios plasmónicas han utilizado diversas estructuras a nanoescala de oro. Podemos clasificar las estructuras de oro como sobresale tipos nanodisk 12, 13, 14, 15, 19 <sup&gt;, 20, 21 o suprimidas tipos nanohole 7, 8, 10, 11, 22, 23. En términos de conveniencia de formación de imágenes, los tipos nanodisk son más adecuados que los tipos nanohole porque, para este último, los sustratos de oro pueden obstruir la vista de observación. Por otra parte, el atrapamiento plasmónica se produce cerca de la estructura plasmónica y hace la observación aún más difícil. A lo mejor de nuestro conocimiento, atrapamiento en plasmónica tipos nanohole solamente se verifica por medio de señales de dispersión indirectos. Sin embargo, no se han reportado observaciones directas exitosas, como las imágenes microscópicas. Pocos estudios han descrito la posición de las partículas atrapadas. Un tal resultado fue presentado por Wang et al. Ellos crearon un pilar de oro sobre un sustrato de oro y observaron la partículo de movimiento utilizando un microscopio de fluorescencia 24. Sin embargo, esto sólo es efectivo para el control de movimientos laterales no en la dirección paralela al eje del haz. En este trabajo, se introduce nuevos procedimientos de diseño y fabricación de microchips de fluidos. El uso de este chip, demostramos el seguimiento de partículas plasmonically atrapados, tanto en direcciones paralelas y ortogonales a la nanoestructura plasmónica. Por otra parte, se mide la fuerza máxima de la partícula inmovilizada mediante el aumento de la velocidad del fluido a encontrar la velocidad de inflexión en el microchip. Este estudio es único porque la mayoría de los estudios sobre las pinzas plasmónica no pueden demostrar cuantitativamente las fuerzas máximas de captura utilizados en sus montajes experimentales.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Negative photoresist&#160;</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>SU-8 2075</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Developer</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>SU-8 Developer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Positive photoresist&#160;</td>
			<td>Merck Ltd.</td>
			<td>AZ GXR-601</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AZ Photoresist Developers</td>
			<td>Merck Ltd.</td>
			<td>AZ 300 MIF</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HMDS</td>
			<td>Merck Ltd.</td>
			<td>AZ Adhesion Promoter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aligner</td>
			<td>Midas System</td>
			<td>MDA 400M</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Atmospheric plasma machine&#160;</td>
			<td>Atmospheric Process 
			Plasma Co.</td>
			<td>IDP-1000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polydimethylsiloxane (PDMS)</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>Sylgard 184 A/B</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold coated test slides</td>
			<td>EMF Co.</td>
			<td>TA124(Ti/Au)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Au etchant&#160;</td>
			<td>Transene Inc.</td>
			<td>TFA</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ti etchant&#160;</td>
			<td>Transene Inc.</td>
			<td>TFT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>40X objective lens&#160;</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>40X DIN</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>60X water immersion 
			objective lens&#160;</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>LUMPLFLN 60XW</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical fiber incident laser&#160;</td>
			<td>IPG Photonic</td>
			<td>YLR 10</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SMF coupler</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MBT612D/M</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe micropump</td>
			<td>Harvard</td>
			<td>PC2 70-4501</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescent microscope&#160;</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX-51</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plasma system</td>
			<td>Femto Science Inc</td>
			<td>CUTE-MPR</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

plasmonic trapping and release of nanoparticles in a monitoring environment

pinzas plasmónica utilizan polaritonas de plasmones superficiales para confinar los objetos a escala nanométrica polarizables. Entre los diversos diseños de pinzas plasmónica, sólo unos pocos pueden observar partículas inmovilizadas. Por otra parte, un número limitado de estudios han medido experimentalmente las fuerzas que puede ejercer sobre las partículas. Los diseños pueden ser clasificados como el tipo nanodisk que sobresale o el tipo nanohole suprimida. Para estos últimos, la observación microscópica es extremadamente difícil. En este trabajo, se introduce un nuevo sistema de pinzas plasmónica para controlar las partículas, tanto en direcciones paralelas y ortogonales al eje simétrico de una estructura nanohole plasmónica. Esta característica nos permite observar el movimiento de cada partícula cerca del borde de la nanohole. Por otra parte, se puede estimar cuantitativamente las fuerzas máximas de captura utilizando un nuevo canal fluídico.

El proceso de fabricación del microcanal y oro nanohole placa de PDMS se muestra en las Figuras 1 y 2. El método para combinar las dos partes y el microchip real se muestra en la Figura 3. El PDMS se cortó para revelar el interior del canal desde el lado del microchip. Sin embargo, era difícil observar las partículas que fluyen en el canal debido a la rugosidad de la superficie del plano de corte. Por lo tanto, presentamos el métod...

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Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Un proceso de fabricación de microchip que incorpora pinzas plasmónica se presenta aquí. El microchip permite la obtención de imágenes de una partícula atrapada para medir fuerzas de captura máximas.

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