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

Detta arbete stöds av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse, Vetenskapsrådet och området Chalmers i förväg nanovetenskap och nanoteknik.

<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>

Författarna har något att avslöja.

Den optiska svällning inställning som beskrivs i detta protokoll är byggt runt ett kommersiella inverterade Mikroskop och använder röd laserljus. Dock de metoder som beskrivs är mångsidig och kan användas för att konstruera cirkulärt polariserad optisk pincett runt mest kommersiella eller hembyggda Mikroskop, båda upprätt och inverterad, med endast mindre förändringar. Svällning laser våglängd kan väljas inom ett brett synliga–NIR-spektrum, så länge resten av optiska komponenter och detektorer är funktionell på detta viss våglängd. Ändå, när du väljer en laser våglängd, storlek och spektrala närhet till resonanser av partiklarna att manipuleras bör övervägas eftersom detta kommer att påverka de optiska svällning krafter och rotation prestanda2,5, omfattningen av photothermal effekter1, och den svällning stability26. Vi har tidigare framgångsrikt arbetat med cirkulärt polariserad laser pincett med laser våglängder av 660, 785, 830 och 1064 nm.
En av de viktigaste komponenterna i den optiska svällning setup är syftet mikroskopet. Syftet i detta protokoll är ett torrt mål med NA = 0,95. Användning av en torr mål är experimentellt en enklare förverkligandet av installationen; Det leder dock till optiska avvikelser på grund av refraktion i provet cell gränssnitten. I förevarande fall är resultatet en något utvidgad fokus plats (~1.2 µm) jämfört med diffraktionsgränsen (~0.4 µm), men detta ändrar inte väsentligt allmänt eller roterande prestanda i plattformen. I princip, kan ett brett utbud av Mikroskop mål vara används, förutsatt att de har bra överföring på den svällning våglängden, bra polarisering underhåll och tillräckligt långa arbetsavstånd att utföra svällning genom ett Mikroskop täckglas och lager av vatten. Vid 2D svällning, kan NA vara relativt låg, vilket gör hela experimentet enklare och ger renare cirkulär polarisering i fokus. Högre laser befogenheter kan dock krävas än vid en hög NA mål. Vår erfarenhet, bästa prestanda för svällning, rotation och mörkt-fält spektroskopi erhålls med målen med NA 0.7-0,95, men det är möjligt att använda såväl lägre som högre NA mål.
För att få bra photon korrelation mätningar av roterande rörelse, behövs en snabb single-pixel detektor. Välja en detektor med en bandbredd på minst två, helst tio gånger högre än den förväntade rotation frekvens multiplicerat med den formen degeneracy faktorn och hög känslighet vid våglängden som svällning används. Förstärkt Si fotodetektorer, single photon counting APDs, och PMTs har använts med framgång i olika uppställningar i våra laboratorier. Ytterligare uppgifter, till exempel fälla stelhet, kan erhållas genom att mäta och analysera partikel translationell förskjutning använder väl etablerade tekniker såsom makt spektralanalys5. Ett antal tidigare publikationer beskriver olika varianter av denna teknik38,39. DF-spektroskopi kan utföras med ett brett utbud gratis-utrymme eller fiber tillsammans spektrometrar och valet bör baseras på spektralområde och våglängd och temporal upplösning behövs för den planera studien.
När du utför en svällning experiment, kan ytterligare partiklar av misstag anger fällan. Detta kan upptäckas genom att övervaka rotation frekvensen, som kommer att fluktuera kraftigt på grund av störningen. Okulärbesiktning av DF mikroskopi kan användas för att kontrollera förekomsten av en ytterligare partikel, i vilket fall scenen kan flyttas för att undvika ytterligare störning eller experimentet behöver startas.
Det system som beskrivs ovan är ett enkelt och effektivt sätt att förverkliga 2D instängdhet och rotation av metalliska nanopartiklar. Dock för vissa program, den extra grad av friheten för manipulation som medföljer 3D svällning är viktigt, och den aktuella konfigurationen är därför en begränsning. 3D instängdhet och rotation kan dock uppnås genom att utnyttja counter förökningsmaterial laser pincett eller mer exotiska svällning konfigurationer.
Även om parametrarna partikel och system som diskuteras här kan optimeras för att minska photothermal uppvärmning till nedan ~ 15 K4, kan den temperaturökning som är associerad med plasmoniska excitation av metall nanopartiklar vara problematiskt i vissa applikationer. En möjlig väg mot ytterligare värme minskning är att använda hög-index dielektriska nanopartiklar istället för plasmoniska partiklar. Sådana partiklar stöder starkt Mie-typ scattering resonanser men samtidigt uppvisar låga inneboende absorptionskoefficient. Vi har nyligen kunnat tillverka kolloidalt resonant Si nanopartiklar som kan vara användbar i detta avseende40,41.

De metoder som presenteras i denna artikel replikerar dem som används i vårt tidigare arbete1 att studera nanoskala photothermal effekter påverkar ljus-driven guld nanorod roterande motorer. Varianter av experimentella plattformen har använts i flera relaterade publikationer2,3,4,5,6,7,8, 9.
Optisk pincett används allmänt för att kontrollera position, kraft och linjär momentum transfer på små längdskalor i fysik, biologi och ingenjörsvetenskap10,11,12,13,14 . Rörelsemängdsmoment bärs av cirkulärt polariserat ljus kan användas för ytterligare rörelsekontroll eftersom det kontinuerligt överföra vridmoment till fångade objekt15. Genom att kombinera optiska linjära och rörelsemängdsmoment överföring, är det sedan möjligt att konstruera noninvasiv roterande nanomotorer med potential för olika applikationer, såsom narkotika leverans in enstaka celler16,17, nanoskala kirurgi18, och aktiva nanofluidik19, bland andra.
Genom att använda metalliska nanopartiklar som betvinga av ljus driven manipulation, kan man utnyttja fördelarna med lokaliserade ytan plasmon resonanser (LSPR'S), som ger stor optisk tvärsnitt, hög känslighet för förändringar i miljön och stora fält förbättringar20,21,22,23. Detta har lett till en uppsjö av studier vid gränsen mellan plasmonik och optiska manipulation8,24,25,26,27. Starkt ljus och materia växelverkan som tillhandahålls av LSPR har gjort det möjligt för oss att utforma en plattform där cirkulärt polariserad laser pincett klarar av att köra guld nanorör att snurra på rekord rotation frekvenser i vatten2. Spåra Brownsk rörelse i en roterande nanorod, kan detaljerad information om dess miljö och temperatur erhållas3,5. Samtidiga spektroskopiska analyser ger en ytterligare oberoende informationskanal för analysera lokala temperaturen och den morfologiska stabiliteten av roterande nanorod1. En rad system och konfigurationer har använts för att studera och tillämpa rotationsrörelse i optisk pincett, generera viktiga insikter inom fältet15,28,29,30 , 31 , 32. men de flesta av dessa studier har behandlat objekt flera mikrometer i diameter medan en enda nanorod ger tillgång till nanometer storlek regimen. Dessutom överförs när guld nanorör används som den roterande nanomotor, vridmoment effektivt huvudsakligen via spridning2,33. Detta minskar risken för överhettning fångade partikel3,34,35.
I följande metod beskriva vi de åtgärder som krävs för att bygga ett system kan effektiva optiska svällning och rotation av metall nanopartiklar. De guld nanorör anses i dessa studier har hög spridning tvärsnitt, och strålningstrycket visar sig vara starkare än den motverkande gradient kraften i förökning riktning. För att ändå begränsa partiklar i 3D, använder vi kraftbalans mellan Coulomb repulsion från en glasyta och laser scattering kraft i förökning riktning. Denna 2D-svällning konfiguration expanderar kraftigt spänna av trap partiklar, jämfört med standard 3D optisk pincett, och det kan enkelt kombineras med mörkt-fält optisk imaging och spektroskopi.
En instängd och roterande metall nanopartiklar interagerar med sin omgivning, och innehåller detaljerad information om denna interaktion i dess rörelse och spektrala egenskaper. Efter att ha beskrivit hur man konstruerar cirkulärt polariserad optiska pincetten, redogöra vi därför också för hur du integrerar instrumentation för avsökning av roterande dynamics och för att mäta rayleighspridning spectra i experimentell setup. Resultatet är en mångsidig plattform för studier av nanoskala rotation fenomen i fysik, kemi och biologi.
Protokollet förutsätter att forskaren har tillgång till lämplig kolloidalt metall nanopartiklar, helst enda kristallina guld nanorör. Guld nanorör kan köpas från specialiserade företag eller syntetiseras i hus med våt-kemi metoder. De nanorör som används i våra experiment har gjorts av utsäde-medierad tillväxt metoden beskrivs i Ye o.a. 201336. Det är fördelaktigt om morfologin och optiska egenskaper av nanopartiklarna är väl karakteriserade, exempelvis med hjälp av scanning electron microscopy (SEM) och optiska utrotning mätningar. Figur 1 visar data som spelats in från sådana mätningar för representativa nanorod typer1.
En disposition av protokollet är följande: I den första delen beskriver vi byggandet av optiska pincetten baserat på cirkulär polarisering. I det andra avsnittet beskriver vi hur man extrahera information från nanomotor med inspelning av dess roterande dynamics och spridning egenskaper. Rotation frekvensen och den roterande Brownsk rörelsen fångade partikelns mäts med photon korrelation spektroskopi av utskjutande bakåtspritt laserljus filtreras genom ett linjärt polarisationsfilter på en snabb single-pixel detektor3. Genom att montera data till en teoretisk autokorrelation funktion, kan både rotation frekvensen och den förfalla time av roterande Brownian diffusionen vara extraherade2,3. De optiska egenskaperna av instängd och roterande nanopartikelportföljen mäts med hjälp mörka fält spektroskopi, som ger kompletterande information på partikeln och dess miljö. I det tredje avsnittet beskriver vi experimentella förfarandet för svällning och rotation av guld nanorör.
Protokollet beskrivs fram till denna punkt är en enkel väg till ett fungerande cirkulärt polariserad optisk pincett system för nanopartiklar rotation. Dock uppstår ibland problem som kräver extra uppmärksamhet. I fjärde avsnittet beskriver vi några av de vanligaste problemen som vi har stött och hur man ska hantera dem. Dessa inkluderar frågor som rör nanopartiklar optiska egenskaper leder till dålig fälla stabilitet (4.1), låg rotation frekvenser på grund av suboptimal cirkulär polarisering som orsakas av beamsplitter Dubbelbrytning (4.2), klibba av nanopartiklar på glasytan på grund av otillräcklig Coulomb repulsion (4.3) och avvikelse från den karakteristiska autokorrelation signalen (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

Möjligheten att generera och mäta rotation och vridmoment på nanonivå är av grundläggande intresse för studier och tillämpning av biologiska och artificiella nanomotorer och kan ge nya vägar mot enstaka cell analys, studier av icke-jämvikt termodynamik och mekanisk aktuering nanoskala system. Ett lättköpt sätt att driva rotation är att använda fokuserad cirkulärt polariserat laserljus i optisk pincett. Använder denna metod, kan metalliska nanopartiklar drivas som mycket effektiv spridning-driven roterande motorer snurrar med oöverträffad rotation frekvenser i vatten.
I detta protokoll, vi redogöra för byggande och drift av cirkulärt-polariserade optisk pincett för nanopartiklar rotation och beskriva de instrument som behövs för inspelning av Brownian dynamik och Rayleigh-spridning av fångade partikeln. Den roterande rörelsen och spridning spektra ger oberoende information om egenskaperna för nanopartikelportföljen och dess närmaste omvärld. Den experimentella plattformen har visat sig användbar som en halvledarkomponent mätare av viskositet och lokala temperaturen, för att spåra morfologiska förändringar av nanorör och molekylär beläggningar, samt en givare och sond photothermal och termodynamiska processer.

Rotation och roterande Brownsk rörelse av en guld nanorod som är ordentligt fast i cirkulärt polariserad laser pincetten kan bli utforskad av inspelning ljusspridning intensitet fluktuationer (figur 3a) med single-pixel detektor. En autokorrelation spektrum av denna signal innehåller en oscillerande komponent, liknande den som visas i figur 3b. som kan passa till en teoretisk autokorrelation funktion. Tillbehöret gör utvinning av rotation frekvensen och den autokorrelation förfalla time, vilket är relaterat till de roterande Brownian fluktuationerna, nanorod.
Som nämns i protokollet (instruktion 4.4.2), är det viktigt att använda en tillräckligt tjock fiber kärna för att samla bakåtspritt laserljuset för photon korrelation spektroskopi. Om detta inte är fallet, kommer att en extra förfaller term med partikel översättning och ur sonden volymen vara närvarande i korrelationsfunktionen, se figur 4. Genom noggrann analys, kan detta ge mer information om systemet. men komplicerar det analysen av roterande Brownian dynamiken som finns i data.
För att erhålla rätt DF scattering spectra från fångade nanopartiklar, som beskrivs i avsnitt 3.5, behöver spektrala rådata kalibreras. Detta görs genom att registrera belysning lampa spektrumet samt en bakgrund spektrum (figur 5a). När man fokuserar intensivt laserljus på en glasyta, såsom substratet mot vilken nanorör är instängd, vissa fluorescens kan genereras (se röda spektral bidrag i bakgrunden spektrum figur 5a). Denna fluorescens kontaminering kan minskas med hjälp av smält kiseldioxid substrat. Dock rekommenderas det ändå att spela in en bakgrund spektrum med Tom optisk pincett på den rätta lasereffekten. När ett scattering spektrum registreras och alla spektrala komponenter inte relaterade till faktiska nanopartiklar spridningen har kompenserats för, spektrumet kan monteras i energi skala med en bi-Lorentzian passande funktionen extrahera information relaterade till den LSPR topp positioner (Figur 5b).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig1.jpg"> Figur 1: SEM-bilder och ensemble utrotning spektra för två representativa nanopartiklar batchar. en) Skalstapeln är 200 nm. b) den blå/röd gränsar SEM-bilder i en) motsvarar det röd/blå spektrumet, respektive. De spektrala toppar relaterade till de tvärskepps- och LSPRs är klart urskiljbara. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig1large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig2.jpg"> Figur 2: Schematisk illustration av optisk pincett setup för nanopartiklar rotation mätningar. Laserljus är parallell och expanderat genom en Keplerian teleskop, och därefter guidas till målet med hjälp av två rörliga speglar (M1, M2) och en beamsplitter (BS). Två waveplates i sökvägen laser optimera den cirkulära polariseringen av optiska pincetten (λ/2, λ/4). Bakåtspritt laserljus kan samlas efter en linjär polarisator för photon korrelation spektroskopi och roterande dynamics mätningar. Efter bort laserljuset, styrs spridda vita ljuset till en spektrometer eller en kamera. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig2large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig3.jpg"> Figur 3: representativa intensitet och autokorrelation uppgifter med kurva passar för en instängd och roterande nanorod. en) Intensitet fluktuationer inspelad av enstaka pixel detektorn efter en linjär polarisator för 1s, och en inzoomade tomt på växlingarna. b) Autocorrelated insamlade intensitet fluktuationer en roterande guld nanorod (blå punkter), från bakåtspritt laserljus. Data visar en svängning som sönderfaller efter några perioder. Svängningen är relaterad till rotation frekvensen av nanorod, förfalla är på grund av roterande Brownsk rörelse. A passar till teoretiska autokorrelation funktion utförs (röda linjen) att extrahera en rotation frekvens f = 24285 ± 45 Hz och en korrelation förfalla tid τ0 = 40,9 ± 1,06 µs. F och τ0 osäkerheten utgör 95% konfidensintervall av passformen, som har en determinationskoefficienten (R2) av 0.9877. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig3large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig4.jpg"> Figur 4: problemet med en alltför liten sond volym i photon korrelation spektroskopi mätningar. en) Autokorrelation data för en roterande guld nanorod, samlas med en tjock (400 µm, blå data) och en tunn (62,5 µm, röda data) fiber. Samling med en tjock fiber säkerställer att nanorod alltid är begränsat i volymen sonden och att funktionen autokorrelation åtgärder roterande dynamics endast. En extra förfaller sikt på grund av translationell Brownsk rörelse är närvarande när sonden volymen är otillräcklig. I b) och c), schematiska illustrationer av effekten och bilder av regionen back-belysta samling visas. Skala barer är 2 µm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig4large.jpg" target="_blank">vänligen klicka här för att visa en större version av denna siffra.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57947/57947fig5.jpg"> Figur 5: exemplariskt mörka fält scattering spectra registreras för en guld nanorod optiskt fångade av 660 nm laserljus. Den spektrala-regionen 630-670 nm (1,85-1,97 eV) är snedvriden på grund av notch-filter som behövs för att blockera svällning laserljuset. en) Raw scattering spectra (mörkblå) visar funktioner som inte är inneboende till spridningen av partikeln och bör kalibreras för. Dessa inkluderar bakgrund spektrumet (röd), som innehåller autofluorescens upphetsad av mycket fokuserad laserljuset, och vita ljus excitation spektrumet (orange, inspelad utan notch-filter). Efter kalibrering visar korrigerade scattering spektrumet (ljusblå) två distinkta LSPR toppar som väntat. Pilarna anger skalan för varje spektrum. b) Scattering spektrum för en instängd nanorod (blå punkter) tillsammans med en passform till bi-Lorentzian modell-funktionen (röd) med dess komponenter (ljusblå och orange). Den förvrängda spektrala-regionen ignoreras i montering av data och passform har en R2 i 0.9975. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/57947/57947fig5large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna siffra.</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

Plasmoniska guld nanorör kan vara instängd i vätskor och roteras kHz frekvenser använder cirkulärt-polariserade optisk pincett. Att införa verktyg för Brownian dynamics analys och ljus scatteringspectroscopy leder till ett kraftfullt system för forskning och tillämpning inom många områden av vetenskap.

Konstruktion och drift av ett ljus-driven guld Nanorod roterande Motor

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

Syntes och användning av fluorescerande-core mikrokaviteter för refraktometriska Sensing

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

Tillverkning och drift av en Nano-optisk Transportband

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

Upptäckt och Återvinning av palladium, guld och kobolt Metals från Urban Mine Använda Nya Sensorer / Adsorbents Utsedda med Nanoscale Wagon-hjulformade porer

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

Icke-vatten elektrod Bearbetning och konstruktion av Lithium-ion Knappceller

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

Framställning av ZnO nanorod / Grafen / ZnO nanorod epitaxiell dubbel hetero för piezoelektriska Nanogenerator med hjälp Förvärmning Hydro

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

Tillverkning och användning av Acoustofluidic Devices Stöd Bulk Acoustic stående vågor för Sheathless Fokusering av partiklar

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

Väl överens vertikalt orienterade ZnO Nanorod matriser och deras tillämpning i inverterad liten molekyl solceller

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

Uttryck av cementbaserade Pore Solution och analysen av dess kemiska sammansättning och resistivitet med X-ray fluorescens

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

Stort område substrat-baserade närfältsmikroskop av kontrollerbar och anpassningsbara Guldnanopartiklar Via utjämnade Dewetting

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

En snabb metod för modellering av en variabel cykel motor

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