Name: construction and operation of a light-driven gold nanorod rotary motor system
Uploaded: 2018-06-30T14:30:00
Duration: 9 min 48 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Construction and Operation of a Light-driven Gold Nanorod Rotary Motor System at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי את קנוט, אליס ולנברג קרן, המועצה למחקר השבדי האזור צ'אלמרס מראש וננו -טכנולוגיה.

<ol>
	<li>Andr&#233;n, D., 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=Probing+photothermal+effects+on+optically+trapped+gold+nanorods+by+simultaneous+plasmon+spectroscopy+and+brownian+dynamics+analysis.">Probing photothermal effects on optically trapped gold nanorods by simultaneous plasmon spectroscopy and brownian dynamics analysis.</a> ACS Nano. 11 (10), 10053-10061 (2017).</li><li>Shao, L., Yang, Z. -. J., Andr&#233;n, D., Johansson, P., K&#228;ll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanorod+rotary+motors+driven+by+resonant+light+scattering.">Gold nanorod rotary motors driven by resonant light scattering.</a> ACS Nano. 9 (12), 12542-12551 (2015).</li><li>Lehmuskero, A., Ogier, R., Gschneidtner, T., Johansson, P., K&#228;ll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+spinning+of+gold+nanoparticles+in+water+using+circularly+polarized+light.">Ultrafast spinning of gold nanoparticles in water using circularly polarized light.</a> Nano Letters. 13 (7), 3129-3134 (2013).</li><li>&#352;&#237;pov&#225;, H., Shao, L., Odebo L&#228;nk, N., Andr&#233;n, D., K&#228;ll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photothermal+DNA+release+from+laser-tweezed+individual+gold+nanomotors+driven+by+photon+angular+momentum.">Photothermal DNA release from laser-tweezed individual gold nanomotors driven by photon angular momentum.</a> ACS Photonics. , (2018).</li><li>Hajizadeh, F., 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=Brownian+fluctuations+of+an+optically+rotated+nanorod.">Brownian fluctuations of an optically rotated nanorod.</a> Optica. 4 (7), 746-751 (2017).</li><li>Tong, L., Miljkovic, V. D., K&#228;ll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alignment,+rotation,+and+spinning+of+single+plasmonic+nanoparticles+and+nanowires+using+polarization+dependent+optical+forces.">Alignment, rotation, and spinning of single plasmonic nanoparticles and nanowires using polarization dependent optical forces.</a> Nano Letters. 10 (1), 268-273 (2009).</li><li>Lehmuskero, A., Li, Y., Johansson, P., K&#228;ll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+particles+set+into+fast+orbital+motion+by+an+optical+vortex+beam.">Plasmonic particles set into fast orbital motion by an optical vortex beam.</a> Optics Express. 22 (4), 4349-4356 (2014).</li><li>Lehmuskero, A., Johansson, P., Rubinsztein-Dunlop, H., Tong, L., K&#228;ll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+trapping+of+colloidal+metal+nanoparticles.">Laser trapping of colloidal metal nanoparticles.</a> ACS Nano. 9 (4), 3453-3469 (2015).</li><li>Shao, L., K&#228;ll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-driven+rotation+of+plasmonic+nanomotors.">Light-driven rotation of plasmonic nanomotors.</a> Advanced Functional Materials. , (2018).</li><li>Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J., 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> Optics letters. 11 (5), 288-290 (1986).</li><li>Neuman, K. C., 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=Optical+trapping.">Optical trapping.</a> Review of scientific instruments. 75 (9), 2787-2809 (2004).</li><li>Chu, S., Hollberg, L., Bjorkholm, J. E., Cable, A., Ashkin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+viscous+confinement+and+cooling+of+atoms+by+resonance+radiation+pressure.">Three-dimensional viscous confinement and cooling of atoms by resonance radiation pressure.</a> Physical Review Letters. 55 (1), 48 (1985).</li><li>Svoboda, K., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+trapping+of+metallic+Rayleigh+particles.">Optical trapping of metallic Rayleigh particles.</a> Optics Letters. 19 (13), 930-932 (1994).</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> Biophysical journal. 72 (3), 1335-1346 (1997).</li><li>Friese, M. E. J., Nieminen, T. A., Heckenberg, N. R., Rubinsztein-Dunlop, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+alignment+and+spinning+of+laser-trapped+microscopic+particles.">Optical alignment and spinning of laser-trapped microscopic particles.</a> Nature. 394 (6691), 348-350 (1998).</li><li>Gao, W., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+micro/nanomotors+in+drug+delivery.">Synthetic micro/nanomotors in drug delivery.</a> Nanoscale. 6 (18), 10486-10494 (2014).</li><li>Li, M., Lohm&#252;ller, T., Feldmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+injection+of+gold+nanoparticles+into+living+cells.">Optical injection of gold nanoparticles into living cells.</a> Nano Letters. 15 (1), 770-775 (2014).</li><li>Nelson, B. J., Kaliakatsos, I. K., Abbott, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microrobots+for+minimally+invasive+medicine.">Microrobots for minimally invasive medicine.</a> Annual review of biomedical engineering. 12, 55-85 (2010).</li><li>Balk, A. L., 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=Kilohertz+rotation+of+nanorods+propelled+by+ultrasound,+traced+by+microvortex+advection+of+nanoparticles.">Kilohertz rotation of nanorods propelled by ultrasound, traced by microvortex advection of nanoparticles.</a> ACS Nano. 8 (8), 8300-8309 (2014).</li><li>Chen, H., Shao, L., Li, Q., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gold+nanorods+and+their+plasmonic+properties.">Gold nanorods and their plasmonic properties.</a> Chemical Society Reviews. 42 (7), 2679-2724 (2013).</li><li>Maier, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Plasmonics: fundamentals and applications. , (2007).</li><li>Xu, H., Bjerneld, E. J., K&#228;ll, M., B&#246;rjesson, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectroscopy+of+single+hemoglobin+molecules+by+surface+enhanced+Raman+scattering.">Spectroscopy of single hemoglobin molecules by surface enhanced Raman scattering.</a> Physical Review Letters. 83 (21), 4357 (1999).</li><li>Chen, H., Kou, X., Yang, Z., Ni, W., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shape-and+size-dependent+refractive+index+sensitivity+of+gold+nanoparticles.">Shape-and size-dependent refractive index sensitivity of gold nanoparticles.</a> Langmuir. 24 (10), 5233-5237 (2008).</li><li>Ruijgrok, P. V., Verhart, N. R., Zijlstra, P., Tchebotareva, A. L., Orrit, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brownian+fluctuations+and+heating+of+an+optically+aligned+gold+nanorod.">Brownian fluctuations and heating of an optically aligned gold nanorod.</a> Physical Review Letters. 107 (3), 037401 (2011).</li><li>Pelton, 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=Optical+trapping+and+alignment+of+single+gold+nanorods+by+using+plasmon+resonances.">Optical trapping and alignment of single gold nanorods by using plasmon resonances.</a> Optics Letters. 31 (13), 2075-2077 (2006).</li><li>Hansen, P. M., Bhatia, V. K., Harrit, N., Oddershede, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expanding+the+optical+trapping+range+of+gold+nanoparticles.">Expanding the optical trapping range of gold nanoparticles.</a> Nano Letters. 5 (10), 1937-1942 (2005).</li><li>Ni, W., Ba, H., Lutich, A. A., J&#228;ckel, F., Feldmann, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancing+Single-Nanoparticle+Surface-Chemistry+by+Plasmonic+Overheating+in+an+Optical+Trap.">Enhancing Single-Nanoparticle Surface-Chemistry by Plasmonic Overheating in an Optical Trap.</a> Nano Letters. 12 (9), 4647-4650 (2012).</li><li>Liu, M., Zentgraf, T., Liu, Y., Bartal, G., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-driven+nanoscale+plasmonic+motors.">Light-driven nanoscale plasmonic motors.</a> Nature nanotechnology. 5 (8), 570-573 (2010).</li><li>Neale, S. L., MacDonald, M. P., Dholakia, K., Krauss, T. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=All-optical+control+of+microfluidic+components+using+form+birefringence.">All-optical control of microfluidic components using form birefringence.</a> Nature Materials. 4 (7), 530-533 (2005).</li><li>Jones, P., 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=Rotation+detection+in+light-driven+nanorotors.">Rotation detection in light-driven nanorotors.</a> ACS Nano. 3 (10), 3077-3084 (2009).</li><li>Bonin, K. D., Kourmanov, B., Walker, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+torque+nanocontrol,+nanomotors+and+nanorockers.">Light torque nanocontrol, nanomotors and nanorockers.</a> Optics Express. 10 (19), 984-989 (2002).</li><li>Arita, 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=Rotational+dynamics+and+heating+of+trapped+nanovaterite+particles.">Rotational dynamics and heating of trapped nanovaterite particles.</a> ACS Nano. 10 (12), 11505-11510 (2016).</li><li>Lee, Y. E., Fung, K. H., Jin, D., Fang, N. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+torque+from+enhanced+scattering+by+multipolar+plasmonic+resonance.">Optical torque from enhanced scattering by multipolar plasmonic resonance.</a> Nanophotonics. 3 (6), 343-350 (2014).</li><li>Kyrsting, A., Bendix, P. M., Stamou, D. G., Oddershede, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+profiling+of+three-dimensionally+optically+trapped+gold+nanoparticles+using+vesicle+cargo+release.">Heat profiling of three-dimensionally optically trapped gold nanoparticles using vesicle cargo release.</a> Nano Letters. 11 (2), 888-892 (2010).</li><li>Andres-Arroyo, A., Wang, F., Toe, W. J., Reece, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrinsic+heating+in+optically+trapped+au+nanoparticles+measured+by+dark-field+spectroscopy.">Intrinsic heating in optically trapped au nanoparticles measured by dark-field spectroscopy.</a> Biomedical Optics Express. 6 (9), 3646-3654 (2015).</li><li>Ye, X., Zheng, C., Chen, J., Gao, Y., Murray, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+binary+surfactant+mixtures+to+simultaneously+improve+the+dimensional+tunability+and+monodispersity+in+the+seeded+growth+of+gold+nanorods.">Using binary surfactant mixtures to simultaneously improve the dimensional tunability and monodispersity in the seeded growth of gold nanorods.</a> Nano Letters. 13 (2), 765-771 (2013).</li><li>Arias-Gonz&#225;lez, J. R., Nieto-Vesperinas, 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+forces+on+small+particles:+attractive+and+repulsive+nature+and+plasmon-resonance+conditions.">Optical forces on small particles: attractive and repulsive nature and plasmon-resonance conditions.</a> JOSA A. 20 (7), 1201-1209 (2003).</li><li>Berg-S&#246;rensen, K., Flyvbjerg, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Power+spectrum+analysis+for+optical+tweezers.">Power spectrum analysis for optical tweezers.</a> Review of Scientific Instruments. 75 (3), 594-612 (2004).</li><li>Gittes, F., Schmidt, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interference+model+for+back-focal-plane+displacement+detection+in+optical+tweezers.">Interference model for back-focal-plane displacement detection in optical tweezers.</a> Optics Letters. 23 (1), 7-9 (1998).</li><li>Verre, R., 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=Metasurfaces+and+colloidal+suspensions+composed+of+3D+chiral+Si+nanoresonators.">Metasurfaces and colloidal suspensions composed of 3D chiral Si nanoresonators.</a> Advanced Materials. 29 (29), (2017).</li><li>Verre, R., Odebo L&#228;nk, N., Andr&#233;n, D., &#352;&#237;pov&#225;, H., K&#228;ll, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-scale+fabrication+of+shaped+high+index+dielectric+nanoparticles+on+a+substrate+and+in+solution.">Large-scale fabrication of shaped high index dielectric nanoparticles on a substrate and in solution.</a> Advanced Optical Materials. , (2018).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

הגדרת השמנה אופטי שמתואר פרוטוקול זה בנוי סביב מיקרוסקופ הפוכה מסחרי ומשתמש אור לייזר אדום. עם זאת, טכניקות המתוארים הם מגוונים, ניתן להשתמש כדי לבנות מלקחיים אופטיים מקוטב באופן מעגלי סביב מיקרוסקופים הכי מסחרי או מתוצרת בית, שניהם זקופים, הפוכה, עם רק קלה שינויים. ניתן לבחור את אורך הגל של הלייזר השמנה בתוך הספקטרום ניר רחב גלוי–, כל עוד שארית רכיבים אופטיים וגלאי מתפקדים ובאורך הגל הספציפי הזה. יחד עם זאת, בעת בחירת אורך גל לייזר, בקרבת ספקטרלי מגנטיים של החלקיקים להיות מתומרן וגודל יש לקחת בחשבון כי זה ישפיע על השמנה אופטי כוחות ועל ביצועים סיבוב2,5, סדר הגודל של photothermal אפקטים1ו- יציבות השמנה26. בהצלחה בעבר עבדנו עם פינצטה מקוטב באופן מעגלי לייזר באמצעות לייזר אורכי הגל של 660, 785, 830 1064 ננומטר.
אחד המרכיבים החשובים ביותר של ההתקנה השמנה אופטי הוא המטרה מיקרוסקופ. המטרה של פרוטוקול זה היא מטרה יבש עם NA = 0.95. השימוש של מטרה יבש הוא השפעול הבנה פשוטה של ההתקנה; עם זאת, הדבר עלול להוביל סטיות אופטי עקב שבירה ממשקי תא הדגימה. במקרה הנוכחי, התוצאה היא נקודת המוקד מעט מוגדלת (~1.2 מיקרומטר) לעומת המגבלה עקיפה (~0.4 מיקרומטר), אך אפשרות זו אינה משנה באופן משמעותי את הביצועים הכללי או חוגה של הפלטפורמה. שבעיקרון מגוון רחב של מטרות מיקרוסקופ יכול להיות בשימוש, סיפק שלהם שידור טוב על הגל השמנה, תחזוקה טובה קיטוב, מספיק זמן ומרחק עבודה לבצע השמנה דרך מיקרוסקופ כיסוי slip שכבה של מים. במקרה של השמנה 2D, NA יכול להיות נמוך יחסית, אשר הופך את הניסוי כולו פשוט ומספק כלי הניקוי קיטוב מעגלי בפוקוס. עם זאת, הכוחות לייזר ייתכן שיהיה צורך יותר במקרה של מטרה נה גבוהה. מניסיוננו, הביצועים הטובים ביותר להשמנה, ספקטרוסקופיה סיבוב ושדה כהה מתקבל עם מטרות עם נה 0.7-0.95, אך ניתן להשתמש מטרות נה נמוך יותר, כמו גם גבוה יותר.
כדי להשיג פוטון טוב מידות המתאם לאופקית, גלאי מהר פיקסל בודד-נחוץ. בחרו גלאי עם רוחב פס לפחות שניים, רצוי עשר, פעמים גבוה יותר מאשר תדירות הסיבוב הצפוי מוכפל את צורת מקרה מנוון גורם ורגישות גבוהה הגל השמנה בשימוש. רסיברים צילום סי מוגבר, פוטון יחיד סופר APDs, PMTs שימשו עם הצלחה setups שונים במעבדות שלנו. ניתן לקבל פרטים נוספים, לדוגמה על מלכודת נוקשות, על ידי מדידת וניתוח הזחה translational חלקיקים באמצעות טכניקות ומבוססת כגון ניתוח ספקטרלי כוח5. מספר הפרסומים הקודמים מתארים וריאציות שונות של38,זו טכניקה39. DF ספקטרוסקופיה יכול להתבצע באמצעות מגוון רחב חינם-רווח או סיבים מצמידים ספקטרומטרים ואת הבחירה צריכה להתבסס על טווח הספקטרום, אורך גל, רזולוציה טמפורלית לצורך המחקר המתוכנן.
בעת ביצוע ניסוי השמנה, חלקיקים נוספים עשויים בטעות ייכנס למלכודת. זה ניתן להבחין באמצעות ניטור תדר הסיבוב אשר משתנים חריפה בשל ההפרעה. בדיקה ויזואלית על ידי מיקרוסקופ DF יכול לשמש כדי לוודא המצאות חלקיקים נוספים, ובמקרה ניתן להעביר את הבמה כדי למנוע הפרעה או הניסוי צריך להפעיל מחדש.
המערכת שתוארה לעיל היא דרך פשוטה ויעילה להבין כליאה 2D וסיבוב של חלקיקים מתכתיים. עם זאת, עבור יישומים מסוימים, החופש של תואר נוסף עבור מניפולציה שמגיע עם השמנה תלת-ממד חשוב, ולכן התצורה הנוכחית מגבלה. עם זאת, כליאה 3D וסיבוב ייתכן ניתנים להשגה על-ידי ניצול נגד הפצת לייזר פינצטה או תצורות השמנה אקזוטי יותר.
למרות ניתן למטב את הפרמטרים של חלקיקים ומערכת שנדונו כאן כדי להפחית photothermal חימום מתחת K ~ 154, העלייה בטמפרטורה המשויך plasmonic עירור של חלקיקי מתכת יכול להיות בעייתיים מסוימים יישומים. מסלול אפשרי לקראת הפחתת החום נוספת היא להשתמש חלקיקים מבודד גבוהה-אינדקס במקום חלקיקים plasmonic. חלקיקים כאלה תמיכה חזקה מסוג Mie פיזור מגנטיים אבל באותו זמן התערוכה מקדמי ספיגה פנימית נמוכה. לאחרונה היינו מסוגלים לייצר colloidal חלקיקי סי התהודה עשוי להוכיח שימושי40,41זה כבוד.

השיטות שהוצגו במאמר זה משכפל אלו המשמשים שלנו בעבודה הקודמת1 ללמוד ננו photothermal אפקטים המשפיעים על מנועים רוטרי מונחה-אור nanorod זהב. גרסאות של פלטפורמת ניסיוני שימש מספר פרסומים הקשורים2,3,4,5,6,7,8, 9.
מלקחיים אופטיים נמצאים בשימוש נרחב עבור שליטה העברת מיקום, כוח ו תנע קווי-פיסיקליות קטן ב פיזיקה, ביולוגיה, הנדסה10,11,12,13,14 . יכול להיות מועסק תנע זוויתי נישא על ידי אור מקוטב באופן מעגלי עבור בקרת תנועה נוספים כי זה להעביר מומנט אובייקטים לכוד15ברציפות. על ידי שילוב תמסורת אופטית ליניארי, תנע זוויתי, אז זה אפשרי לבנות לא פולשנית רוטרי nanomotors עם פוטנציאל ליישומים מגוונים, כגון משלוח סמים לתוך16,תאים בודדים17, ננו ניתוח18, nanofluidics הפעילה19, בין השאר.
באמצעות חלקיקים מתכתיים כמו הנושא של טיפול מונע אור, אחד יכולים לנצל את היתרונות של מקומי פלזמון משטח מגנטיים (LSPR של), המספקות חתכי רוחב אופטי גדול, רגישות גבוהה שינויים סביבתיים, תחום רחב שיפורים20,21,22,23. זה הוביל שפע של מחקרים על הגבול בין פלזמוניקה מניפולציה אופטי8,24,25,26,27. האינטראקציה אור-חומר חזק שמספק LSPR אפשרה לנו לעצב פלטפורמה איפה לייזר מקוטב באופן מעגלי פינצטה מסוגלים לנהוג nanorods זהב לסובב בתדרים סיבוב התקליטים מים2. על ידי מעקב של תנועה בראונית של nanorod מסתובב, מידע מפורט אודות הסביבה והטמפרטורה שלו ניתן להשיג3,5. ניתוח spectroscopic בו זמנית מספק ערוץ מידע עצמאי נוסף עבור ניתוח שהטמפרטורה ויציבות מורפולוגי של nanorod סיבוב1. מגוון רחב של מערכות ותצורות שימשו לימוד ויישום לאופקית ב מלקחיים אופטיים, יצירת תובנות חשובות בתוך29,30 28,15,שדה , 31 , 32. עם זאת, רוב המחקרים הללו התמודדו עם אובייקטים מספר מיקרון בזמן nanorod יחיד נותן גישה המשטר בגודל ננומטר. יתר על כן, כאשר זהב nanorods משמשים את nanomotor סיבוביים, מומנט כוח ביעילות מועבר בעיקר באמצעות פיזור2,33. פעולה זו מפחיתה את הסיכון של התחממות יתר חלקיקים לכוד3,34,35.
בהשיטה הבאה, אנחנו חלוקה לרמות את הצעדים הדרושים כדי לבנות מערכת מסוגלת השמנה אופטי יעילים וסיבוב של חלקיקי מתכת. Nanorods זהב נחשב במחקרים אלה יש פיזור גבוה חתכי רוחב, הלחץ קרינה הופך להיות חזק יותר הכוח הדרגתיות מבטלת בכיוון התפשטות. להגבלת עדיין החלקיקים ב- 3D, אנו מנצלים את האיזון בכוח בין סלידה הקולומבית ממשטח הזכוכית ואת הכוח פיזור לייזר בכיוון התפשטות. תצורה זו 2D-השמנה מאוד מרחיבה את טווח החלקיקים ללכידה, לעומת תקן מלקחיים אופטיים תלת-ממד, זה יכול להיות משולב בקלות עם הדמיה אופטית כהה-שדה וספקטרוסקופיה.
Nanoparticle מתכת לכוד על אינטראקציה עם הסביבה, מידע מפורט אודות אינטראקציה זו מכילה את התנועה ואת תכונות ספקטרליות. לאחר המתארות כיצד לבנות את מלקחיים אופטיים מקוטב באופן מעגלי, אנחנו ולכן גם חלוקה לרמות איך לשלב אינסטרומנטציה עבור חיטוט דינמיקה סיבובית, מדידת ספקטרום פיזור ריילי בכיוונון ניסיוני. התוצאה היא פלטפורמה תכליתי ללימודי התופעות סיבוב ננו, פיזיקה, כימיה וביולוגיה.
פרוטוקול זה מבוסס על ההנחה כי החוקר יש גישה מתאימה colloidal חלקיקי מתכת, רצוי אחת nanorods זהב גבישי. Nanorods זהב שניתן לרכוש מחברות מיוחדות או מסונתז בית בשיטת רטוב-כימיה. Nanorods שימוש בניסויים שלנו נעשו על ידי שיטת גידול בתיווך זרע שמתואר Ye et al. 201336. זה יתרון אם התכונות האופטיות של חלקיקים ומורפולוגיה טוב מאופיינים, לדוגמה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סריקה (SEM) ומדידות הכחדה אופטי. איור 1 מציג נתוני הקליטה של מדידות כאלה nanorod נציג סוגים1.
חלוקה לרמות של הפרוטוקול הוא כדלקמן: בחלק הראשון, אנו מתארים את בניית הפינצטה אופטי מבוסס על קיטוב מעגלי. במקטע השני, אנו נתאר כיצד לחלץ מידע nanomotor ע י הקלטת דינמיקה סיבובית ומאפיינים הפיזור שלו. תדירות הסיבוב, של תנועה בראונית הסיבוב של החלקיק לכוד נמדד באמצעות פוטון המתאם ספקטרוסקופיה לפי להקרין אור לייזר backscattered מתערבבת עם מקטב ליניארי על גלאי מהר פיקסל בודד-3. על-ידי הזזת את הנתונים לכל פונקציה autocorrelation תיאורטיים, תדירות הסיבוב והן הזמן דעיכה של פעפוע בראונית המסתובבת יכול להיות חילוץ2,3. מאפייני לכוד על ננו-חלקיק אופטי נמדדים באמצעות שדה אפל ספקטרוסקופיה, אשר מספק מידע משלים על החלקיק ואת סביבתו. בחלק השלישי, אנו מתארים הליך ניסיוני השמנה והסיבוב של nanorods זהב.
הפרוטוקול המתואר עד לנקודה זו הוא נתיב ישיר למערכת מלקחיים אופטיים מקוטב באופן מעגלי מתפקדת עבור סיבוב nanoparticle. עם זאת, לעיתים מתעוררות בעיות תשומת נוספים לפי דרישה. בחלק הרביעי, אנו מכינים כמה מן הבעיות הנפוצות נתקלנו וכיצד לטפל בהם. אלה כוללים נושאים הקשורים nanoparticle התכונות האופטיות המוביל אל מלכודת המסכן יציבות (4.1), נמוך תדירויות הסיבוב עקב קיטוב מעגלי שיוצרת הנגרמת על ידי שבירה כפולה beamsplitter (4.2), דבק של חלקיקים במשטח זכוכית עקב דחיה הקולומבית לא מספיקות (4.3), סטייה האות autocorrelation אופיינית (4.4).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="935">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Gold nanoparticles</td>
			<td style="width:167px;"></td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:373px;">Purchased or home-grown</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:201px;">Commersial inverted microscope</td>
			<td style="width:167px;">Nikon</td>
			<td style="width:195px;">Eclipse TI</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:201px;">Trapping laser</td>
			<td style="width:167px;">Cobolt</td>
			<td style="width:195px;">Flamenco 05-01&#160;</td>
			<td>660 nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Objective</td>
			<td style="width:167px;">Nikon</td>
			<td style="width:195px;">CFI Plan Apo Lambda 40X</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Laser safety googles</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:195px;">LG4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:201px;">Assorted optomechanical components for mounting optics.</td>
			<td style="width:167px;"></td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td style="width:373px;">A range of mounts, posts and components from any company</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Lens 1 Keplarian telescope</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:195px;">AC254-035-A-ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Lens 2 Keplarian telescope</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:195px;">LA1725-A-ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Silver coated mirrors</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:195px;">PF10-03-P01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Kinematic mirror mounts</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td>KM100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Translation stage</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td>PT1/M</td>
			<td>Quantity: 2</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">50/50 R/T Beamsplitter</td>
			<td style="width:167px;">Chroma</td>
			<td style="width:195px;">21000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">CMOS camera</td>
			<td style="width:167px;">Andor</td>
			<td style="width:195px;">Zyla 5.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:201px;">Quarter waveplate (QWP, &#955;/4)</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:195px;">AQWP05M-600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Power meter</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td>PM100USB</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Photodiode Power Sensors</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td>S121C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Linear polarizer</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:195px;">LPVIS050</td>
			<td style="width:373px;">For laser polarization measurement</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">360&#176; rotation mount</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:195px;">RSP1/M</td>
			<td style="width:373px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:23px;width:201px;">Half waveplate (HWP, &#955;/2)</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:195px;">AHWP05M-600</td>
			<td style="width:373px;">Used if polarization is not sufficient with only QWP</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:22px;width:201px;">Oil DF condenser</td>
			<td style="width:167px;">Nikon</td>
			<td style="width:195px;">C-DO Dark Field Condenser Oil&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">30/70 R/T Beamsplitter</td>
			<td style="width:167px;">Chroma</td>
			<td style="width:195px;">21009</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Fast Si detector</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:195px;">PDA36A-EC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Data Acquisition Module</td>
			<td style="width:167px;">National Instruments</td>
			<td style="width:195px;">USB-6361</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Fiber 400 &#181;m core size</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td>M74L01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">xy-translation mount</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td>LM1XY/M</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Linear polarizer</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:195px;">LPVIS050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Spectrometer</td>
			<td style="width:167px;">Princeton Instruments&#160;</td>
			<td style="width:195px;">IsoPlane SCT320&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:201px;">CCD camera for spectrometer</td>
			<td style="width:167px;">Princeton Instruments&#160;</td>
			<td style="width:195px;">PyLoN&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Notch filter</td>
			<td style="width:167px;">Semrock</td>
			<td>NF03-658E-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Notch filter</td>
			<td style="width:167px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:195px;">NF658-26</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ultrasonic cleaner bath</td>
			<td style="width:167px;">Branson</td>
			<td style="width:195px;">Branson 3510&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Microscope slide</td>
			<td style="width:167px;">Ted Pella</td>
			<td style="width:195px;">260202</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">No. 1.5 Coverslips</td>
			<td style="width:167px;">VWR</td>
			<td style="width:195px;">630-2873</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Aceton</td>
			<td style="width:167px;"></td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Isopropanol</td>
			<td style="width:167px;"></td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Basic detergent</td>
			<td style="width:167px;">Hellma</td>
			<td style="width:195px;">Hellmanex III</td>
			<td>Cleaning if particle sticking is an issue</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Secure-Seal Spacer</td>
			<td style="width:167px;">Thermo Fisher</td>
			<td style="width:195px;">S24735</td>
			<td>Spacer tape with hole, for making sample cell</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Immersion Oil</td>
			<td style="width:167px;">Zeiss</td>
			<td style="width:195px;">444960-0000-000&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">PS beads</td>
			<td style="width:167px;">Microparticles GmbH</td>
			<td style="width:195px;">PS-R-5.0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Spectrophotometer</td>
			<td style="width:167px;">Agilent</td>
			<td style="width:195px;">Cary 5000 UV-Vis-NIR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">SEM</td>
			<td style="width:167px;">Zeiss</td>
			<td style="width:195px;">Ultra 55 FEG SEM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:201px;">Tweezers</td>
			<td style="width:167px;"></td>
			<td style="width:195px;"></td>
			<td>Any brand</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

construction and operation of a light-driven gold nanorod rotary motor system

האפשרות ליצור ולמדוד את הסיבוב, מומנט ננו הוא עניין מהותי ויישום של nanomotors ביולוגי, מלאכותיים, עשוי לספק מסלולים חדשים לקראת ניתוח תא בודד, מחקרים של לא שיווי משקל תרמודינמיקה, הופעה מכני של מערכות ננו. דרך נתיישב סיבוב כונן היא להשתמש אור מקוטב באופן מעגלי לייזר ממוקדת במלקחיים אופטיים. באמצעות גישה זו, חלקיקים מתכתיים יכול להיות מופעל כמו יעילים ביותר מבוססת על פיזור רוטרי מנועים מסתובבים בתדרים סיבוב חסרת תקדים במים.
ב פרוטוקול זה, אנו המתאר את הקמה ותפעול של מקוטב באופן מעגלי מלקחיים אופטיים עבור סיבוב ננו-חלקיק, לתאר את המכשור הדרוש עבור הקלטת את הדינמיקה בראונית ואת פיזור ריילי של החלקיק לכוד. תנועה סיבובית של ספקטרום פיזור מספק מידע עצמאי על המאפיינים של ננו-חלקיק ואת סביבתו הקרובה. פלטפורמה ניסיוני הוכיח שימושי לאמוד nanoscopic של צמיגות ואת הטמפרטורה המקומית, למעקב אחר שינויים מורפולוגיים של nanorods, ציפויים מולקולרית, וכן בדיקה של photothermal ותהליכי תרמודינמי עם מתמר.

סיבוב של תנועה בראונית המסתובבת של nanorod זהב זה כראוי לכודים את הפינצטה לייזר מקוטב באופן מעגלי פתור ע י הקלטת פיזור אור בעוצמה תנודות (איור 3a) באמצעות גלאי פיקסל יחיד. הספקטרום autocorrelation של האות הזה מכיל רכיב מתנדנדות, בדומה לזו המוצגת באיור 3b. אשר יכול להתאים לכל פונקציה autocorrelation תיאורטיים. ההתאמה מאפשר חילוץ של תדירות הסיבוב ואת הזמן ריקבון autocorrelation, אשר קשורה תנודות בראונית המסתובבת, nanorod.
כאמור בפרוטוקול (הוראת 4.4.2), זה חיוני להשתמש גרעין סיב עבה מספיק כדי לאסוף את אור הלייזר backscattered על פוטון המתאם ספקטרוסקופיה. אם זה לא המקרה, מונח דעיכה נוספים הקשורים תרגום חלקיקים בתוך ומחוץ האחסון בדיקה להיות נוכח בפונקציה המתאם, ראה איור 4. דרך ניתוח זהיר, זה יכול לספק מידע נוסף אודות המערכת; עם זאת, זה מסבך הניתוח של הדינמיקות בראונית המסתובבת הכלול הנתונים.
כדי לקבל ספקטרום פיזור נכון של DF חלקיקים לכוד, כמתואר בסעיף 3.5, הנתונים הגולמיים ספקטרלי צריך להיות מכויל. פעולה זו מתבצעת ע י הקלטת את הספקטרום מנורה של תאורה, כמו גם קשת רקע (איור 5a). בעת התמקדות אור לייזר אינטנסיבי על משטח זכוכית, כגון המצע שמולו nanorods לכודים, כמה קרינה פלואורסצנטית יכול להיווצר (ראה את התרומה ספקטרלי אדומה בספקטרום רקע של איור 5a). זיהום קרינה פלואורסצנטית הזה יכול להיות מופחת על-ידי שימוש fused סיליקה סובסטרטים. עם זאת, בכל מקרה מומלץ להקליט קשת רקע עם מלקחיים אופטיים ריק-עוצמת הלייזר הנכון. קשת פיזור נרשם ומתי כל הרכיבים ספקטרלי שאינן קשורות לפיזור nanoparticle בפועל קיבלו פיצוי על הספקטרום יכול להיות מצויד בקנה מידה אנרגיה עם פונקציית התאמה דו-Lorentzian כדי לחלץ מידע הקשור LSPR הפסגה העמדות (איור 5b).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig1.jpg"> איור 1: תמונות SEM, אנסמבל ספקטרה הכחדה עבור אצוות nanoparticle נציג שתי.) סרגל קנה מידה הוא 200 ננומטר. b) הכחול/אדום הגובלת תמונות SEM) מתאימות את הקשת אדום/כחול, בהתאמה. פסגות הספקטרלי הקשורים את LSPRs רוחביים האורך והרוחב הם ניתן להבחנה ברורה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig2.jpg"> איור 2: איור סכמטי של מלקחיים אופטיים ההתקנה למדידות סיבוב nanoparticle. אור לייזר ממוקדת, מורחבת דרך טלסקופ Keplerian, לאחר מכן מודרכת המטרה בעזרת שתי מראות מטלטלין (M1, M2), של beamsplitter (BS). Waveplates שני בנתיב לייזר למטב את קיטוב מעגלי של מלקחיים אופטיים (λ/2, λ/4). אור לייזר backscattered ניתן לאסוף לאחר מקטב ליניארי עבור פוטון המתאם ספקטרוסקופיה ומדידות דינמיקה סיבובית. לאחר הסרת אור הלייזר, אור לבן פזורים מונחה ספקטרומטר או מצלמה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig3.jpg"> איור 3: נציג הנתונים בעוצמה, autocorrelation עם עקומה מתאימה לכוד על nanorod.) עוצמת תנודות שהוקלט על ידי גלאי פיקסל אחד לאחר מקטב ליניארי 1s, חלקת מוגדלת ב התנודות. b) נתונים Autocorrelated של עוצמת התנודה עבור זהב מסתובבת nanorod (כחול נקודות), אסף אור לייזר backscattered. הנתונים מראים של תנודה זה נרקב לאחר מספר תקופות. תנודה קשורה תדירות הסיבוב nanorod, ואילו הדעיכה הוא חיישן תנועה בראונית המסתובבת. A מתאימים לפונקציה autocorrelation תיאורטיים מתבצע (הקו האדום) כדי לחלץ תדר הסיבוב של f = 24285 ± 45 הרץ ואת מתאם ריקבון זמן τ0 = 40.9 ± 1.06 µs. אי הוודאויות0 f וτמייצגים 95% מרווחי הביטחון של התאים, אשר יש מקדם הדטרמינציה (R2) של 0.9877. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig4.jpg"> איור 4: בעיה עם אמצעי בדיקה קטנה מדי מדידות ספקטרוסקופיה המתאם פוטון.) Autocorrelation נתונים עבור nanorod זהב, מסתובב נאסף באמצעות עבה (נתונים מיקרומטר, הכחול 400), דק (62.5 מיקרומטר, נתונים אדום) סיבים. אוסף באמצעות בד עבה מבטיחה כי nanorod תמיד מוגבל בתוך האחסון בדיקה כי הפונקציה autocorrelation מודד דינמיקה סיבובית בלבד. מונח נוסף דעיכה עקב תנועה בראונית translational קיים כאשר אמצעי האחסון בדיקה אינה מספיקה. ב b) ו- c), איורים סכמטי של אפקט ותמונות של האזור אוסף בחזרה מואר מוצגים. גודל ברים הם 2 מיקרומטר. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig5.jpg"> איור 5: שדה אפל למופת פיזור ספקטרה הקליטה עבור nanorod זהב שטיחות לכודים 660 ננומטר לייזר אור. באזור ספקטרלי 630-670 nm (1.85-1.97 eV) תסולף עקב מסננים חריץ צריך לחסום את אור הלייזר השמנה. ) ספקטרה הפיזור גולמיים (כחול כהה) הצגת תכונות אינן הטמון הפיזור של החלקיק צריך להיות מכויל עבור. אלה כוללים את הספקטרום רקע (אדום), המכיל autofluorescence נרגש על ידי אור לייזר מאוד ממוקדת, ואת הקשת עירור אור לבן (תפוז, נרשמה ללא מסנן חריץ). לאחר כיול, הקשת פיזור המתוקן (תכלת) מציג שתי הפסגות LSPR ברורים כצפוי. החצים מצביעים על קנה המידה עבור כל הספקטרום. b) פיזור ספקטרום עבור nanorod לכוד (כחול נקודות) יחד עם התאמה לפונקציה מודל דו-Lorentzian (אדום) עם מרכיביו (תכלת וכתום). באזור ספקטרלי מעוותת היא התעלמו ב ההתאמה של הנתונים ויש ההתאמה של R2 של 0.9975. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Construction and Operation of a Light-driven Gold Nanorod Rotary Motor System at JoVE.com

Construction and Operation of a Light-driven Gold Nanorod Rotary Motor System

Nanorods זהב plasmonic יכול להיות לכוד בתוך נוזלים, מסובב בתדרים kHz באמצעות מלקחיים אופטיים מקוטב באופן מעגלי. היכרות עם כלים dynamics בראונית ניתוח של scatteringspectroscopy אור מוביל מערכת חזקה עבור מחקר ויישום בתחומים רבים של המדע.

הקמה ותפעול של מערכת מנוע מונחה אור רוטרי Nanorod זהב

The possibility to generate and measure rotation and torque at the nanoscale is of fundamental interest to the study and application of biological and ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Engineering

Physics

Mechanical Engineering

Unit 1

Moment of Inertia

Rotation and Rigid Bodies

SCIENTISTS IN ACTION

Synthesis and Operation of Fluorescent-core Microcavities for Refractometric Sensing

סינתזה והפעלה של microcavities פלורסנט ליבות לחישת Refractometric

This paper discusses  fluorescent core microcavity-based sensors that can operate in a microfluidic  analysis setup. These structures are based on the ...

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

ייצור ותפעול של מסוע ננו-אופטי

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

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

איתור והשחזור של פלדיום, מתכות זהב וקובלט ממכרה העירונית באמצעות חיישנים / Adsorbents רומן יעודיים עם נקבוביות-בצורת גלגל עגלה ננומטריים

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Non-aqueous Electrode Processing and Construction of Lithium-ion Coin Cells

עיבוד בלתי מימי אלקטרודה ובנייה של תאי ליתיום-יון מטבע

Research into new and improved materials to be utilized in lithium-ion batteries (LIB) necessitates an experimental counterpart to any computational ...

Preparation of ZnO Nanorod/Graphene/ZnO Nanorod Epitaxial Double Heterostructure for Piezoelectrical Nanogenerator by Using Preheating Hydrothermal

הכנת ZnO nanorod / גראפן / ZnO nanorod Epitaxial זוגי Heterostructure לPiezoelectrical Nanogenerator על ידי השימוש בPreheating הידרותרמיות

Well-aligned ZnO nanostructures have been intensively studied over the last decade for remarkable physical properties and enormous applications. Here, we ...

Fabrication and Operation of Acoustofluidic Devices Supporting Bulk Acoustic Standing Waves for Sheathless Focusing of Particles

ייצור והפעלה של Acoustofluidic התקנים התומכים גלים אקוסטיים המתמדת בכמות גדולה עבור Sheathless התמקדות של חלקיקים

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must ...

Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells

היטב מיושר אנכית מונחה ZnO Nanorod מערכים ויישומם ב הפוך קטן מולקולה תאים סולריים

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule ...

Expression of Cementitious Pore Solution and the Analysis of Its Chemical Composition and Resistivity Using X-ray Fluorescence

ביטוי של פתרון נקבובית Cementitious וניתוח של ההרכב הכימי, Resistivity באמצעות פלואורסצנציה רנטגן

The goal of this method is to determine the chemical composition and electrical resistivity of cementitious pore solution expressed from a fresh paste ...

Large Area Substrate-Based Nanofabrication of Controllable and Customizable Gold Nanoparticles Via Capped Dewetting

שטח גדול Nanofabrication מבוססת על המצע של חלקיקי זהב לשליטה, להתאמה אישית באמצעות Dewetting רצ'ט

Recent scientific advances in the utilization of metallic nanoparticle for enhanced energy conversion efficiency, improved optical device performance, and ...

A Rapid Method for Modeling a Variable Cycle Engine

שיטה מהירה למידול מנוע מחזור משתנה

The variable cycle engines (VCE) that combine the advantages of turbofan and turbojet engines, are widely considered to be the next generation aircraft ...