Name: trapping of micro particles in nanoplasmonic optical lattice
Uploaded: 2017-09-05T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Trapping of Micro Particles in Nanoplasmonic Optical Lattice at JoVE.com

י' ט' י' רוצה לאשר מימון תמיכה מ את משרד המדע והטכנולוגיה תחת גרנט מספרי ביותר 105-2221-E-007-MY3 מהאוניברסיטה הלאומית צינג הואה תחת גרנט מספרים 105N518CE1 ו- 106N518CE1.

1-הגדרת אופטי הערה: העיקרון של ההתקנה אופטי מודגם באיור 1.
<ol><li>סט למעלה האופטי פינצטה קיט (ראה את הטבלה של חומרים) מודול קרינה פלואורסצנטית (ראה טבלה של חומרים) לפי המדריכים שלהם. חבר מקור nm כחול אור פליטת אור דיודה (LED) 470 למודול פלורסנט.</li>
	...

<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>Grier, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+revolution+in+optical+manipulation.">A revolution in optical manipulation.</a> Nature. 424, 21-27 (2003).</li><li>Wright, W. H., Sonek, G. J., Berns, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation+on+trapping+forces+with+optical+tweezers.">Radiation on trapping forces with optical tweezers.</a> Appl. Phys. Lett. 63, 715-717 (1993).</li><li>Kawata, S., Tani, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optically+driven+Mie+particles+in+an+evanescent+field+along+a+channel+waveguide.">Optically driven Mie particles in an evanescent field along a channel waveguide.</a> Opt. Lett. 21, 1768-1770 (1996).</li><li>Yang, A. H. J., Moore, S. D., Schmit, B. S., Klug, M., Lipson, M., Erickson, D. <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>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>Mandal, S., Serey, X., Erickson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanomanipulation+using+silicon+photonic+crystal+resonators.">Nanomanipulation using silicon photonic crystal resonators.</a> Nano Lett. 2010 (10), 99-104 (2010).</li><li>Lin, S., 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=Planar+silicon+microrings+as+wavelength-+multiplexed+optical+traps+for+storing+and+sensing+particles.">Planar silicon microrings as wavelength- multiplexed optical traps for storing and sensing particles.</a> Lab Chip. 11, 4047-4051 (2011).</li><li>Juan, M. L., Righini, M., Quidant, M., 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+nano+optical+tweezers.">Plasmonic nano optical tweezers.</a> Nat. Photon. 5, 349-356 (2011).</li><li>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=The+origin+and+future+of+plasmonic+optical+tweezer.">The origin and future of plasmonic optical tweezer.</a> Nanomaterials. 5, 1048-1065 (2015).</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+single+protein.">Optical trapping of single protein.</a> Nano Lett. 12, 402-406 (2012).</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, 4118-4122 (2013).</li><li>Cuche, A., Stein, B., Canguier-Durand, A., Devaux, E., Genet, C., Ebbesen, T. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brownian+motion+in+a+designer+force+field:+Dynamical+effects+of+negative+refraction+on+nanoparticles.">Brownian motion in a designer force field: Dynamical effects of negative refraction on nanoparticles.</a> Nano Lett. 12, 4329-4332 (2012).</li><li>Baffou, G., Berto, P., Urena, E. B., Quidant, R., Monnert, S. J., Polleux, J., Righeault, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoinduced+heating+of+nanoparticle+arrays.">Photoinduced heating of nanoparticle arrays.</a> ACS Nano. 8, 6478-6488 (2013).</li><li>Roxworthy, B. J., Bhuiya, A. M., Vanka, S. P., Toussant, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+and+controlling+plasmon-induced+convection.">Understanding and controlling plasmon-induced convection.</a> Nat. Commun. 5, (2014).</li><li>Yang, T. P., Yossifon, G., 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=Characterization+of+the+near-field+and+convectional+transport+behavior+of+micro+and+nano+particles+in+nanoscale+plasmonic+optical+lattice.">Characterization of the near-field and convectional transport behavior of micro and nano particles in nanoscale plasmonic optical lattice.</a> Biomicrofluidics. 10, 034102 (2016).</li><li>Chen, Y. -. C., Yossifon, G., 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=Supression+of+phtothermal+convection+of+micro+particles+in+two+dimensional+nanoplamonic+optical+lattice.">Supression of phtothermal convection of micro particles in two dimensional nanoplamonic optical lattice.</a> Appl. Phys. Lett. 109, 201111 (2016).</li><li>Smith, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Thin film deposition: principles and practice. , (1995).</li><li>Zehtabi-Oskuie, A., Bergeron, J. 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=Flow-dependent+double-nanohole+optical+trapping+of+20+nm+polystyrene+nanospheres.">Flow-dependent double-nanohole optical trapping of 20 nm polystyrene nanospheres.</a> Sci. Rep. 2, 966 (2012).</li><li>Zhang, W., Huang, L., Santschi, C., Martin, O. J. F. <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+sensing+10+nm+metal+nanoparticles+using+plasmonic+dipole+antennas.">Trapping and sensing 10 nm metal nanoparticles using plasmonic dipole antennas.</a> Nano Lett. 10, 1006-1011 (2010).</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. 2011 (11), 3763-3767 (2011).</li></ol>

ההליך המתואר כאן מאפשרת לקורא להתרבות בצורה אמינה השמנה על בסיס יומי. קו מנחה כללי אמפיריים לעצב סריג אופטי שמיש היא להשתמש בגודל דומה עבור nanoarray plasmonic, מרחק interdisc, וכלא גודל החלקיקים. העיצוב סריג אופטי בשיתוף עם הכוח האופטי גבוהה המוענקת על ידי קירור לדוגמה כדי ~ 4 ° C משמש כאן באופן משמעותי ב...

לכידה אופטית של חלקיקי מיקרו-סולם פותחה במקור על ידי ארתור Askin בשנות השבעים המוקדמות. מאז ההמצאה שלו, הטכניקה פותחה ככלי רב תכליתי עבור מיקרו - ו nanomanipulation1,2. קונבנציונלי אופטי השמנה בהתבסס על השדה הרחוק התמקדות עיקרון מטבעו מוגבל על ידי עקיפה בבידוד המרחבי שלה, שבו הכוח השמנה מפחיתה באופן דרמטי (הבאים ~חוק3 עבור חלקיק של רדיוס ) 3. כדי להתגבר על מגבלות דיפרקציה כזו, חוקרים פיתחו טכניקות לכידה אופטית ליד שדה בהתבסס על השדה אופטי evanescent באמצעות plasmonic nanostructures מתכתי ואובייקטים, יתר על כן, לכידה של ננו. מולקולות חלבון יחיד כבר הפגינו4,5,6,7,8,9,10,11. יתר על כן, השבכה אופטי plasmonic נוצר מתוך מערכים של nanostructures plasmonic תקופתי שוחח ארוכות טווח הובלה של מיקרו - חלקיקים ואת מספר החלקיקים הערימה11,12. מכשול רציני כדי לשבש את ההשמנה בסריג אופטי הסעת חום photothermal, המאמצים נעשו התירי את השפעותיו על ידי מספר קבוצות14,15,16,17. באמצעות פונקציית גרין, Baffou. ואח שמחשבת פרופיל הטמפרטורה מידול כל ננו-מבנה plasmonic כמו תנור נקודה, ואז השפעול לאמת שלהם דגם14. הקבוצה של Toussant יש גם מדדו את הסעת חום פלזמון-induced עם חלקיקים velocimetry15. הקבוצה של המחבר גם מאופיין תחבורה שדה- והן convectional, הפגינו אסטרטגיית הנדסה לדכא את photothermal הסעת חום16,17.
כאן אנו מציגים את העיצוב של התקנה אופטי והליך מפורט במיוחד עבור ניסויים השמנה עם סריג אופטי plasmonic. פוטנציאל אופטי נוצר על-ידי הארת מערך של זהב nanodiscs עם קרן גאוסיאנית ממוקד באופן רופף. ערכת לדכא את הסעת חום photothermal על ידי לצנן את הדגימה לטמפרטורה נמוכה (~ 4 ° C) להשמנה האופטימלי הוא גם לתאר כאן17. תחת קירוב בוסינסק, סדר גודל להעריך מהירות הסעת חום טבעי u ניתנת על ידי u ~L-2 - gβ-ΔT / v, איפה L אורך קנה המידה של מקור החום, Δ T היא העלייה בטמפרטורה יחסית ההפניה בשל החימום.  g וβ הן תאוצת הכובד ואת מקדם הרחבה תרמי, בהתאמה. בטמפרטורות ליד 4 ° C, הצפיפות של המדיום מים תערוכות התלות טמפרטורה חריגה, זה מיתרגם מקדם הרחבה תרמי כמעט אפסי ולכן הסעת חום photothermal vanishingly קטן.

<table style="border-collapse:collapse;width:629pt" width="839">
	<colgroup>
		<col style="width:207pt" width="276" />
		<col style="width:131pt" width="174" />
		<col style="width:122pt" width="162" />
		<col style="width:170pt" width="227" />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Thermoelectric cooling element</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Thorlabs</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">TEC 1.4-6</td>
			<td class="xl70" style="width:170pt" width="227">TEC element for sample cooling</td>
		</tr>
		<tr height="42" style="height:31.5pt">
			<td class="xl69" height="42" style="width:207pt;height:31.5pt" width="276">RTD thermometer</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Omega Engineering</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">RTD Thermometer 969C</td>
			<td class="xl70"></td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Forward looking infrared camera</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">FLIR&#160;</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">FLIR One</td>
			<td class="xl70">IR camera for temperature monitoring</td>
		</tr>
		<tr height="46" style="height:34.5pt">
			<td class="xl69" height="46" style="width:207pt;height:34.5pt" width="276">light emitting diode light source</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Touchbright</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162"></td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227">Light source for illumination for fluorescent imaging</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Long working distance objective</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Olympus</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">LMPLFLN</td>
			<td class="xl70">For illuminating the sample and imaging</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Optical trap kit</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Thorlabs</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">OTKB/M</td>
			<td class="xl70"></td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl71" height="21" style="height:15.75pt">Cover slip</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174"></td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162"></td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227">thickness 0.17 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl71" height="21" style="height:15.75pt">Scanning electron microscope</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Hitachi</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">SEM-Hitachi S3400N</td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227"></td>
		</tr>
		<tr height="44" style="height:33.0pt">
			<td class="xl71" height="44" style="height:33.0pt">Electron beam blanker</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">DEBEN</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">PCD beam blanker</td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227">the blanker is added to the scanning electron microscope&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl71" height="21" style="height:15.75pt">Thermal evaporator</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">SYSKEY Technology</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162"></td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227"></td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl71" height="21" style="height:15.75pt">Mask aligner</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Karl Suss</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">MJB 3</td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227">For marker fabrication</td>
		</tr>
		<tr height="24" style="height:18.0pt">
			<td class="xl69" height="24" style="width:207pt;height:18.0pt" width="276">Electron beam resist</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Sigma Alrich</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">PMMA 120K</td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227">For e-beam lithography</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Electron beam resist</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Sigma Alrich</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">PMMA 960K</td>
			<td class="xl70">For e-beam lithography</td>
		</tr>
		<tr height="42" style="height:31.5pt">
			<td class="xl69" height="42" style="width:207pt;height:31.5pt" width="276">Fluoresent labeled polystyrene microspheres</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Polyscience</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162"></td>
			<td class="xl70">2 um diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Bipolar transistor</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Mouser</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">2N3904</td>
			<td class="xl70">quantity 2 for TEC driver circuit</td>
		</tr>
		<tr height="28" style="height:21.0pt">
			<td class="xl69" height="28" style="width:207pt;height:21.0pt" width="276">Bipolar transistor</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Mouser</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">2N3906</td>
			<td class="xl70">quantity 2 for TEC driver circuit</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">MOSFET power transistor</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Mouser</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">IRF5305</td>
			<td class="xl70">quantity 2 for TEC driver circuit</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">MOSFET power transistor</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Mouser</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">IRF131ON</td>
			<td class="xl70">quantity 2 for TEC driver circuit</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">10 kOhm resistor</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Mouser</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162"></td>
			<td class="xl70">quantity 6 for TEC driver circuit</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">910 Ohm resistor</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Mouser</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162"></td>
			<td class="xl70">quantity 2 for TEC driver circuit</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Photoresist</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Microchemicals</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">AZ4620</td>
			<td class="xl70">For marker fabrication</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl69" height="21" style="width:207pt;height:15.75pt" width="276">Acetone</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Sigma Alrich</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162"></td>
			<td class="xl70">For marker fabrication</td>
		</tr>
		<tr height="41" style="height:30.75pt">
			<td class="xl69" height="41" style="width:207pt;height:30.75pt" width="276">Fluorescence Module for the OTKB/M, Metric Threads</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Thorlabs</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">OTKB-FL/M</td>
			<td class="xl69" style="width:170pt" width="227"></td>
		</tr>
		<tr height="49" style="height:36.75pt">
			<td class="xl69" height="49" style="width:207pt;height:36.75pt" width="276">Fluorescent filter set</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Thorlabs</td>
			<td class="xl69" style="width:122pt" width="162">MDF-FITC</td>
			<td class="xl70">For Fluorescein Isothiocyanate (FITC)</td>
		</tr>
		<tr height="21" style="height:15.75pt">
			<td class="xl70" height="21" style="height:15.75pt">Ultrasonic cleaner</td>
			<td class="xl69" style="width:131pt" width="174">Delta</td>
			<td class="xl70">DC150H</td>
			<td class="xl70">For the lift off step</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

trapping of micro particles in nanoplasmonic optical lattice

פינצטה אופטית plasmonic פותחה כדי להתגבר על גבולות עקיפה של פינצטה אופטית השדה הרחוק קונבנציונלי. סריג אופטי plasmonic מורכב מערך של nanostructures, אשר מוצג מגוון של השמנה והתנהגויות תחבורה. מדווחים את ההליכים ניסיוני ללכוד מיקרו-חלקיקים בתוך סריג אופטי פשוטה nanoplasmonic מרובע. אנחנו מתארים גם את ההתקנה אופטי את nanofabrication של מערך nanoplasmonic. פוטנציאל אופטי נוצר על-ידי הארת מערך של זהב nanodiscs עם קרן גאוסיאנית 980 באורך גל של nm, תהודה פלזמון מרגש. התנועה של חלקיקים מנוטרת על ידי קרינה פלואורסצנטית הדמיה. ערכת לדכא את הסעת חום photothermal מתואר גם להגדיל הכוח האופטי שמיש להשמנה אופטימלית. דיכוי של הסעת חום מושגת על ידי קירור הדגימה לטמפרטורה נמוכה, תוך ניצול המקדם הרחבה תרמי כמעט אפסי של מדיום מים. תחבורה חלקיק יחיד והן מרובות חלקיקים השמנה מדווחים כאן.

חלקיקים בודדים נרשמו על ידי מצלמת CCD בניסוי שלנו, התמונות עובדו ואז עם תוכנית מותאמת אישית כדי לחלץ של החלקיק בכל מסלול16. התוצאות נציג מוצגים באיור 3 ו 1 וידאו ספירות-מיקרו עם קטרים של 2 מיקרומטר. הסממנים מרובות חלקיקים בתוך השבכה אופט?...

Watch this Scientific Journal Video about Trapping of Micro Particles in Nanoplasmonic Optical Lattice at JoVE.com

Trapping of Micro Particles in Nanoplasmonic Optical Lattice

אנו מתארים הליך ללכוד שטיחות מיקרו-חלקיקים בתוך סריג אופטי nanoplasmonic.

השמנה של חלקיקי מיקרו סריג אופטי Nanoplasmonic

The plasmonic optical tweezer has been developed to overcome the diffraction limits of the conventional far field optical tweezer. Plasmonic optical ...

The overall goal of this experiment is to demonstrate how to trap microparticles with plasmonic optical lattices with a technique that suppresses photothermal convection. The main feature of this technique is that we use the array of plasmonic nanostructures to enhance the trapping efficiency. Also we use a unique brewing property of water, 0%thermal expansion coefficient at low temperature to suppress the photothermal convection.Demonstrating this procedure will be Dinesh Bhalothia, a grad student from my laboratory. The setup for the experiment builds on a optical tweezer kit. This modified optical tweezer kit with a florescence module is ready on a breadboard.An LED and a diode laser provide light for florescence and manipulation. Mirrors direct light through an objective lens. The objective focuses the light on a sample stage which also serves as a heat sink.A CCD camera captures images from the sample. These elements are more evident in this schematic. A 470 nanometer blue LED is the light source for the florescence module.A 980 nanometer laser diode provides laser light in loose focus for manipulation. The lens is a long working distance microscope objective. Activity on the sample stage is recorded by a CCD camera.Turn on the power supply and current for the 980 nanometer laser diode. Use the CCD camera to check the laser beam alignment. If the beam is well aligned, the camera image will be a Gaussian spot.Turn off the laser for the next steps. An important aspect of the setup is the cooling system. The sample stage is a heat sink designed to accommodate a thermoelectric cooler.Work with the system electronics to prepare to add the thermoelectric cooler. There is a custom driver circuit for this experiment. Make the connections between the driver circuit and the electronic control board.Next, get a thermoelectric cooling element that will fit in the sample stage and with a hole in it to allow the laser beam through. Connect the output of the driver circuit to the thermoelectric cooling element. Move the cooling element to the sample stage.Before continuing, connect the driver circuit to a five volt power supply. To monitor the temperature, use a forward-looking infrared camera, and check that the system is cooling properly before proceeding. For this, use a resistance thermometer unit and its sensor.Begin with the sensor on a glass cover slip. Transfer the sensor and cover slip to the sample stage. Apply a small amount of thermal paste to ensure thermal contact.There, put the the assembly in contact with the stage. At the controls, adjust the power to the thermoelectric cooling element. After three minutes, read the temperature using the resistance temperature detector thermometer.In addition, record the temperature with the forward-looking infrared camera. Repeat these two measurements at various output power settings to obtain a temperature calibration curve similar to this one. Calibration is essential.Before proceeding, shut off the power to the thermoelectric cooler. The final element of the setup is the nanoplasmonic array. The slide cover has a custom fabricated array and is ready to mount in the experiment.This scanning electron microscope image of the array provides more detail. It is an array of about 16 micrometers square of 22 by 22 gold nanodiscs. Each nanodisc has a thickness of 40 nanometers and a diameter of 550 nanometers.The center to center distance between discs is 750 nanometers. Put the slide cover with the nanoplasmonic array on the sample stage. It should be in contact with the thermoelectric cooler.Next, set up the light source. Turn on the florescent light source, and set the power to five milliwatts for bright field imaging. Monitor the CCD image while manipulating the slide.Use the marker on the slide to locate and align the array. Make sure the array is in the center of the region of interest on the computer screen. Now, turn to the sample for the experiment.It is a mixture of two micrometer diameter polystyrene particles in deionized water. Use a micropipette to dispense 10 microliters onto the nanoarray slide. Move to the current supply of the 980 nanometer laser diode.Turn it on to excite the plasmonic resonance of the array. Then work with the power supply for the cooling system to achieve a temperature of four degrees Celsius. Finally, start recording video of the microparticles with the CCD camera.This is an example of the video recorded during an experiment with two micrometer polystyrene spheres. The optical power of the 980 nanometer wavelength laser used for plasmonic resonance excitation is five milliwatts. Note the particles cluster in a hexagonal, close-packed structure.These still images are of the accumulated trapped microparticles over time. Again, the hexagonal close-pack structure is clear. Images such as these can provide data to produce a plot of the number of trapped microparticles as a function of time.These five colored curves are examples of microparticle trajectories that can be extracted from the recorded video using image processing techniques, and the centroid algothrithm. The scale bar represents two micrometers. The procedure reported here enables a researcher to reproduce trapping on a daily basis.While attempting this procedure, it's important to remember to use the infrared camera to monitor the sample temperature to avoid the sample breakage. After its development, this technique pave the way for researchers in the field of optical trapping to study a larger class of transport phenomena in plasmonic optical lattice. After watching this video, you should have a good understanding of how to do the optical trapping with the plasmonic optical lattice,

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy

תלת ממדית ברזולוציה אופטית photoacoustic מיקרוסקופית

Optical microscopy, providing valuable insights at the cellular and organelle levels, has been widely recognized as an enabling biomedical technology. As ...

Multiparametric Optical Mapping of the Langendorff-perfused Rabbit Heart

Multiparametric מיפוי אופטי של הלב Langendorff-perfused הארנב

Optical imaging and fluorescent probes have significantly advanced research methodology in the field of cardiac electrophysiology in ways that could not ...

Optical Mapping of Action Potentials and Calcium Transients in the Mouse Heart

מיפוי אופטי של פוטנציאלים פעולה ו הארעית סידן בלב מאוס

The mouse heart is a popular model for cardiovascular studies due to the existence of low cost technology for genetic engineering in this species. ...

A Cre-Lox P Recombination Approach for the Detection of Cell Fusion In Vivo

A Cre-Lox P Recombination Approach for the Detection of Cell Fusion In Vivo

Cre-P לקס גישה רקומבינציה לצורך זיהוי של Fusion Cell In vivo</em

The ability of two or more cells of the same type to fuse has been utilized in metazoans throughout evolution to form many complex organs, including ...

In vitro Synthesis of Native, Fibrous Long Spacing and Segmental Long Spacing Collagen

In vitro Synthesis of Native, Fibrous Long Spacing and Segmental Long Spacing Collagen

בסינתזת מבחנה של ריווח ילידים, סיבי קולגן וארך ריווח המגזרי

Collagen fibrils are present in the  extracellular matrix of animal tissue to provide structural scaffolding and  mechanical strength. These native ...

Micro-particle Image Velocimetry for Velocity Profile Measurements of Micro Blood Flows

Velocimetry תמונת מיקרו חלקיקים למדידות בפרופיל מהירות של מיקרו זורם דם

Micro-particle image velocimetry (&mu;PIV) is used to visualize paired images of micro particles seeded in blood flows. The images are cross-correlated to ...

Intra-lymph Node Injection of Biodegradable Polymer Particles

הזרקת בלוטות תוך-לימפתיות של חלקיקי פולימר מתכלים

Generation of adaptive immune response relies on efficient drainage or trafficking of antigen to lymph nodes for processing and presentation of these ...

Automated Robotic Liquid Handling Assembly of Modular DNA Devices

אוטומטית רובוטית טיפול בנוזלים הרכבה של התקנים DNA מודולרי

Recent advances in modular DNA assembly techniques have enabled synthetic biologists to test significantly more of the available &#34;design space&#34; ...

Targeted Plasma Membrane Delivery of a Hydrophobic Cargo Encapsulated in a Liquid Crystal Nanoparticle Carrier

משלוח הממברנה ממוקד על Encapsulated מטענים הידרופובי בנושאת Nanoparticle קריסטל נוזלת

The controlled delivery of drug/imaging agents to cells is critical for the development of therapeutics and for the study of cellular signaling processes. ...

Microfluidic Platform with Multiplexed Electronic Detection for Spatial Tracking of Particles

פלטפורמת microfluidic עם איתור Multiplexed אלקטרוני למערכות מעקב מרחבית של חלקיקים

Microfluidic processing of biological samples typically involves differential manipulations of suspended particles under various force fields in order to ...