Name: construction and operation of a light-driven gold nanorod rotary motor system
Uploaded: 2018-06-30T14:30:00
Duration: 9 min 48 s
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Este trabalho foi apoiado pelo Knut e Alice Wallenberg Foundation, o Conselho Sueco de pesquisa e a área de Chalmers de avanço de nanociência e nanotecnologia.

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	<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. -. 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Os autores não têm nada para divulgar.

A configuração de captura óptica descrita neste protocolo é construída em torno de um microscópio invertido comercial e usa a luz do laser vermelho. No entanto, as técnicas descritas são versáteis e podem ser usadas para construir a Pinça óptica circularmente polarizada em torno de microscópios mais comerciais ou construídos em casa, ambos na vertical e invertido, com apenas ligeiras alterações. O comprimento de onda do laser de captura pode ser escolhido dentro de um espectro NIR largura visível–, enquanto o resto dos componentes ópticos e detectores são funcionais neste comprimento de onda específico. No entanto, ao escolher um comprimento de onda do laser, o tamanho e a proximidade espectral com ressonâncias das partículas para ser manipulado devem ser considerados porque isso afetará as forças de captura óptica e rotação desempenho2,5, a magnitude da originando efeitos1e a estabilidade de armadilhagem26. Temos anteriormente trabalhado com êxito com pinças do laser circularmente polarizada usando comprimentos de onda do laser de 660, 785, 830 e 1064 nm.
Um dos componentes mais importantes da instalação do captura óptica é o objetivo do microscópio. O objectivo do presente protocolo é um objectivo seco com at = 0,95. O uso de um objectivo seco experimentalmente é uma realização mais simples da instalação; no entanto, isto leva à aberrações ópticas devido à refração em interfaces de célula de amostra. No presente caso, o resultado é um ponto de foco ligeiramente alargada (~1.2 µm) em comparação com o limite de difração (~0.4 µm), mas isso não altera significativamente o desempenho geral ou rotativo da plataforma. Em princípio, uma ampla gama de objetivos microscópio pode ser usado, desde que tenham boa transmissão no comprimento de onda de captura e manutenção de polarização bom tempo suficiente distância de trabalho para realizar a captura através de um microscópio lamínula e a camada de água. Em caso de interceptação de 2D, o at pode ser relativamente baixo, que faz todo o experimento mais simples e fornece a polarização circular mais limpa no foco. No entanto, maiores potências do laser podem ser necessárias que em caso de um objetivo NA alto. Em nossa experiência, o melhor desempenho para a captura, espectroscopia de rotação e campo escuro é obtida com objectivos com at 0.7-0.95, mas é possível usar menores, bem como maiores objetivos at.
Para obter boa fóton medições de correlação de movimento giratório, é necessário um detector rápido single-pixel. Escolha um detector com uma largura de banda de pelo menos dois, usado de preferência dez, vezes maior do que a frequência de rotação esperado multiplicada pelo fator de degeneração da forma e alta sensibilidade no comprimento de onda de armadilhagem. Amplificado Si fotodetectores, fotão contando APDs e PMTs têm sido utilizados com sucesso em diferentes configurações em nossos laboratórios. Informações adicionais, por exemplo, na rigidez de armadilha, podem ser obtidas medindo e analisando o deslocamento de translação de partícula utilizando técnicas bem estabelecidas como análise espectral de potência5. Um número de publicações anteriores descreve diferentes variantes desta técnica38,39. Espectroscopia de DF pode ser executada usando um ampla gama espaço livre ou fibra acoplado espectrómetros e a escolha deve basear-se na faixa espectral e comprimento de onda e resolução temporal necessária para o estudo planejado.
Ao realizar um experimento de armadilhagem, partículas adicionais podem acidentalmente entrar na armadilha. Isto pode ser detectado pelo monitoramento da frequência de rotação, que irá variar fortemente devido a perturbação. Inspeção visual por microscopia do DF pode ser usada para verificar a presença de uma partícula adicional, caso em que o estágio pode ser movido para evitar uma perturbação ou o experimento precisa ser reiniciado.
O sistema descrito acima é uma maneira simples e eficiente para realizar a confinamento 2D e rotação de nanopartículas metálicas. No entanto, para algumas aplicações, o grau de liberdade extra para manipulação que vem com interceptação de 3D é importante, e a configuração atual, portanto, é uma limitação. No entanto, rotação e confinamento 3D podem ser realizáveis, utilizando o contador de propagação do laser pinças ou configurações de trapping mais exóticas.
Embora os parâmetros das partículas e sistema discutidos aqui podem ser otimizados para reduzir originando aquecimento para abaixo de 15 ~ K4, o aumento de temperatura associado plasmônico excitação de nanopartículas de metal pode ser problemático em certos aplicações. Uma via possível para a redução de calor mais é usar nanopartículas dielétricas elevado-índice ao invés de partículas plasmônico. Tais partículas fortes ressonâncias de espalhamento de Mie-tipo de apoio, mas ao mesmo tempo apresentam coeficientes de baixa absorção intrínseca. Recentemente fomos capazes de fabricar nanopartículas de Si ressonantes coloidal que podem ser útil neste respeito40,41.

Os métodos apresentados neste artigo Replica aqueles usados no nosso anterior trabalho1 para estudar a nanoescala originando efeitos influenciando orientado a luz ouro nanorod motores rotativos. Variantes da plataforma experimental tem sido utilizado em várias publicações relacionadas2,3,4,5,6,7,8, 9.
Pinça óptica é amplamente utilizada para controlar a transferência de posição, força e momento linear em escalas de comprimento pequeno em física, biologia e engenharia10,11,12,13,14 . Momento angular, levado pela luz circularmente polarizada pode ser empregado para controle de movimento adicionais porque isso continuamente transferir o torque para objetos presos15. Combinando ótica transferência linear e momento angular, então é possível construir invasivo nanomotores giratório com potencial para diversas aplicações, tais como entrega de drogas em células únicas16,17, nanoescala cirurgia de18e ativo nanofluidics19, entre outros.
Por meio de nanopartículas metálicas como objecto de manipulação conduzida luz, um pode explorar as vantagens de ressonâncias de plasmon de superfície localizadas (LECC), que fornecem grandes seções Cruz óticas, alta sensibilidade às mudanças ambientais e campo grande Aprimoramentos de20,21,22,23. Isto levou a uma grande variedade de estudos na fronteira entre plasmonics e manipulação óptica8,24,25,26,27. A forte interação luz-matéria fornecida pelo LECC nos permitiu projetar uma plataforma onde pinça circularmente polarizada do laser é capaz de conduzir nanorods ouro que giram em frequências de rotação recorde na água2. Seguindo o movimento browniano de uma rotação nanorod, informações detalhadas sobre seu ambiente e a temperatura podem ser obtidas de3,5. Análise espectroscópica simultânea fornece um canal de informação adicional independente para análise da temperatura local e a estabilidade morfológica do giro nanorod1. Uma gama de configurações e sistemas têm sido utilizados para o estudo e aplicação de movimento rotativo em Pinça óptica, gerando insights importantes dentro do campo,15,28,29,30 , 31 , 32. no entanto, a maioria destes estudos lidaram com objetos vários micrômetros de diâmetro enquanto um único nanorod dá acesso ao regime de tamanho de nanômetros. Além disso, quando ouro nanorods são usados como o nanomotor giratório, torque é eficientemente transferidos principalmente através do espalhamento2,33. Isso diminui o risco de superaquecimento da partícula presa3,34,35.
No método a seguir, descrevem as etapas necessárias para construir um sistema capaz de trapping óptico eficiente e rotação de nanopartículas de metal. Os ouro nanorods considerados nestes estudos têm alto espalhamento seções transversais, e a pressão de radiação acaba por ser mais forte que a força de gradiente de luta contra a direção de propagação. Confinar as partículas em 3D ainda, nós utilizamos o força de equilíbrio entre a repulsão de Coulomb de uma superfície de vidro e a força de dispersão de laser na direção de propagação. Esta configuração 2D retêm grandemente expande a gama de partículas interceptáveis, em comparação com a Pinça óptica 3D padrão, e pode ser facilmente combinada com espectroscopia e imagem latente ótica de campo escuro.
Uma presa e rotativa nanopartículas de metal interage com seu ambiente, e informações detalhadas sobre essa interação estão contidas em seu movimento e propriedades espectrais. Após descrever como construir a Pinça óptica circularmente polarizada, portanto, também descrevem como integrar instrumentação para sondagem dinâmica rotacional e para medir a dispersão de Rayleigh espectros na instalação experimental. O resultado é uma plataforma versátil para estudos de fenômenos de rotação nanoescala em física, química e biologia.
Este protocolo assume que o pesquisador tem acesso adequados nanopartículas de metal coloidal, de preferência único nanorods ouro cristalino. Nanorods ouro pode ser comprado de empresas especializadas ou sintetizados em casa usando métodos molhado-química. Os nanorods usadas em nossos experimentos foram feitos pelo método semente-mediada do crescimento descrito em Ye et al 201336. É vantajoso se a morfologia e propriedades ópticas das nanopartículas são bem caracterizadas, por exemplo, utilizando microscopia eletrônica de varredura (SEM) e medições ópticas de extinção. Figura 1 exibe dados gravados a partir de tais medições para tipos de representante nanorod1.
Um esboço do protocolo é a seguinte: na primeira seção, descrevemos a construção da pinça óptica baseada na polarização circular. Na segunda seção, descrevemos como extrair informações do nanomotor gravando suas propriedades de espalhamento e dinâmica rotacional. A frequência de rotação e o movimento browniano rotacional da partícula presa é medido usando espectroscopia de correlação de fótons por projetando luz de laser retroespalhados filtrada através de um polarizador linear em um único pixel rápido detector3. Encaixando os dados para uma função de autocorrelação teórica, tanto a frequência de rotação e o tempo de decaimento de difusão browniana rotacional podem ser extraído de2,3. As propriedades ópticas da presa e rotação de nanopartículas são medidas usando espectroscopia de campo escuro, que fornece informações complementares sobre a partícula e seu ambiente. Na terceira seção, descrevemos o procedimento experimental para a caça com armadilhas e rotação de ouro nanorods.
O protocolo descrito até agora é um caminho simples para um sistema funcional de Pinça óptica circularmente polarizada para rotação de nanopartículas. No entanto, às vezes surgir questões que atenção adicional de demanda. Na quarta seção, descrevem alguns dos problemas comuns que encontramos e como endereçá-los. Estas incluem questões relacionadas com nanopartículas propriedades ópticas levando a estabilidade pobre armadilha (4.1), baixas frequências de rotação, devido à qualidade inferior polarização circular causada por refletores birrefringência (4.2), colagem de nanopartículas na superfície de vidro devido a repulsão de Coulomb insuficiente (4.3) e o desvio do sinal característico de autocorrelação (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

A possibilidade de gerar e medir a rotação e o torque em nanoescala é de interesse fundamental para o estudo e a aplicação de nanomotores artificiais e biológicos e pode fornecer novas rotas para análise de célula única, estudos de não-equilíbrio termodinâmica e mecânico acionamento dos sistemas de escala nanométrica. Uma forma de rotação do disco é usar concentrado de luz laser circularmente polarizada em Pinça óptica. Usando essa abordagem, nanopartículas metálicas podem ser operadas como altamente eficientes motores rotativos orientado a dispersão, girando em frequências de rotação sem precedentes na água.
Neste protocolo, podemos delinear a construção e operação da pinça óptica circularmente polarizada para rotação de nanopartículas e descrever a instrumentação necessária para a gravação a dinâmica Brownian e a dispersão de Rayleigh da partícula presa. O movimento rotacional e os espectros de dispersão fornece informações independentes sobre as propriedades da nanopartículas e seu ambiente imediato. A plataforma experimental tem sido útil como um indicador de nanoscópico de viscosidade e temperatura local, para acompanhamento de alterações morfológicas nanorods e revestimentos moleculares e como um transdutor e sonda de fototérmicos e processos termodinâmicos.

A rotação e movimento browniano rotacional de um nanorod de ouro que está devidamente presa na pinça a laser circularmente polarizada podem ser sondado por flutuações de intensidade de espalhamento de luz (Figura 3a) usando um detector de single-pixel de gravação. Um espectro de autocorrelação deste sinal contém um componente oscilatório, semelhante ao mostrado na Figura 3b. que pode estar apto para uma função de autocorrelação teórica. A instalação permite a extração da frequência de rotação e o tempo de decaimento de autocorrelação, que está relacionado com as flutuações de Brownian rotacionais, da nanorod.
Como mencionado no protocolo (instrução 4.4.2), é essencial usar um núcleo de fibra suficientemente espessa para coletar a luz de laser retroespalhados para espectroscopia de correlação de fótons. Se este não for o caso, um termo decadência adicionais relacionado com tradução de partícula dentro e fora do volume de sonda irá estar presente na função de correlação, veja a Figura 4. Através de uma análise cuidadosa, isto poderia fornecer mais informações sobre o sistema; no entanto, complica a análise da dinâmica Brownian rotacional contida nos dados.
Para obter espectros de dispersão DF corretos de nanopartículas presas, conforme descrito na seção 3.5, os dados brutos espectrais precisam ser calibrado. Isto é feito registrando-se o espectro da lâmpada de iluminação, bem como um espectro de fundo (Figura 5a). Quando o foco de luz de laser intensa em uma superfície de vidro, tais como o substrato contra a qual os nanorods são presos, alguns fluorescência pode ser gerada (ver a contribuição espectral vermelha no espectro de plano de fundo da Figura 5a). Esta contaminação de fluorescência pode ser reduzida pelo uso de substratos de sílica fundida. No entanto, é de qualquer forma altamente recomendável para gravar um espectro de fundo com pinça óptica vazia com a potência correta do laser. Quando um espectro de dispersão é gravado e todos os componentes espectrais não relacionados com a dispersão de nanopartículas real tem sido compensados para, o espectro pode ser fixado em escala de energia com uma função bi-Lorentziana encaixe para extrair informações relacionados com o Posições de pico do LECC (Figura 5b).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig1.jpg"> Figura 1: SEM imagens e espectros de extinção ensemble para dois lotes de nanopartículas representativa. um) Barra de escala é de 200 nm. b) o azul/vermelho rodeado de imagens SEM em um) correspondem ao espectro vermelho/azul, respectivamente. Os picos espectrais relacionados com as LSPRs transversais e longitudinais são claramente distinguíveis. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig1large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig2.jpg"> Figura 2: ilustração esquemática da instalação de Pinça óptica para medição de rotação de nanopartículas. Luz laser é colimado expandiu-se através de um telescópio e posteriormente orientou para o objectivo através do uso de dois espelhos móveis (M1, M2) e um refletor (BS). Dois waveplates no caminho do laser otimizar a polarização circular da pinça óptica (λ/2, λ/4). Luz laser retroespalhados pode ser coletado após um polarizador linear para espectroscopia de correlação de fótons e medições de dinâmica rotacional. Depois de retirar a luz do laser, luz branca espalhada é guiado para um espectrômetro ou uma câmera. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig2large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig3.jpg"> Figura 3: dados representativos de intensidade e autocorrelação com curva de ajuste para uma presa e rotativa nanorod. um) Flutuações de intensidade registadas pelo detector único pixel após um polarizador linear para 1s e um enredo ampliado das flutuações. b) Autocorrelated dados de flutuação de intensidade para um nanorod de ouro rotativa (pontos azuis), coletados de luz laser retroespalhados. Os dados mostram uma oscilação que decai após alguns períodos. A oscilação está relacionada com a frequência de rotação da nanorod, Considerando que a decadência é devido ao movimento browniano rotacional. A apto para a função de autocorrelação teórica é realizada (linha vermelha) para extrair uma frequência de rotação de f = 24285 ± 45 Hz e uma correlação da deterioração tempo τ0 = 40,9 ± 1,06 µs. As incertezas0 f e τrepresentam os intervalos de confiança de 95% do ajuste, que tem um coeficiente de determinação (R2) de 0.9877. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig3large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig4.jpg"> Figura 4: problema com um volume muito pequeno de sonda em medições de espectroscopia de correlação de fótons. um) Dados de autocorrelação para uma rotação nanorod ouro, coletados usando uma espessa (dados de 400 µm, azul) e uma fina (62,5 µm, dados vermelhos) fibra. Coleção usando uma fibra grossa garante que o nanorod está sempre confinado dentro do volume de sonda e que a função de autocorrelação mede a rotação dinâmica apenas. Um termo adicional de deterioração devido ao movimento browniano translacional está presente quando o volume de sonda é insuficiente. Em b) e c), ilustrações esquemáticas do efeito e imagens da coleção de back-iluminado região são mostradas. Barras de escala são 2 µm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig4large.jpg" target="_blank">clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig5.jpg"> Figura 5: espectros de dispersão do campo escuro exemplar registrado para um nanorod ouro opticamente preso por 660 nm laser luz. A região espectral 630-670 nm (1,85-1,97 eV) é distorcido devido ao entalhe filtros necessários para bloquear a luz do laser de armadilhagem. um) espectros de dispersão Raw (azul escuro) exibindo características que não são inerentes a dispersão da partícula e devem ser calibradas para. Estes incluem o espectro de fundo (vermelho), que contém autofluorescência animado com a luz de laser altamente concentrado, e o espectro de excitação de luz branca (laranja, gravado sem filtro notch). Após a calibração, o espectro de dispersão corrigida (luz azul) mostra dois picos de LECC distintos conforme o esperado. As setas indicam a escala para cada espectro. b) espectro de espalhamento para um preso nanorod (pontos azuis) juntamente com um ajuste para a função de modelo bi-Lorentziana (vermelho) com seus componentes (azul claro e laranja). A região espectral distorcida é desconsiderada no encaixe dos dados e o ajuste tem um R2 de 0.9975. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig5large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

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

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