ऑप्टिकल गुंजयमान यंत्र और लेजर एप्लीकेशन के लिए पॉलिमर माइक्रोस्फेर का निर्माण
Summary
पॉलिमर से माइक्रोसिफेर के संश्लेषण के लिए प्रोटोकॉल, माइक्रोसहिम्स के हेरफेर और सूक्ष्म फोटोलुमिनेसिस मापन प्रस्तुत किए जाते हैं।
Abstract
इस पत्र में π संयुग्मित या गैर संयुग्मित पॉलिमर: वाष्प प्रसार, इंटरफ़ेस वर्षा और मिनी पायस शामिल फ्लोरोसेंट माइक्रोप्रोफेर तैयार करने के तीन तरीकों का वर्णन किया गया है। सभी तरीकों में, अच्छी तरह से परिभाषित, सूक्ष्म माप-आकार वाले क्षेत्रों को समाधान में स्वयं-संयोजन प्रक्रिया से प्राप्त किया जाता है। वाष्प प्रसार पद्धति का परिणाम उच्चतम गोलाकार और सतह चिकनाई वाले क्षेत्रों में हो सकता है, फिर भी इन क्षेत्रों को बनाने में सक्षम पॉलिमर के प्रकार सीमित हैं। दूसरी तरफ, मिनी पायस विधि में, माइक्रोलॉफ़ीर को विभिन्न प्रकार के पॉलिमर से बनाया जा सकता है, यहां तक कि बहुत अधिक क्रिस्टलीय पॉलिमर से कॉपलनर, π संयुग्मित बैकबोन्स के साथ। एकल अलगाव microspheres से photoluminescent (पीएल) गुण असामान्य हैं: पॉल वातावरण के भीतर ही सीमित है, बहुलक / वायु अंतरफलक पर कुल आंतरिक प्रतिबिंब के माध्यम से क्षेत्रों की परिधि में फैलता है, और तेज और आवधिक गुंजयमान दिखाने के लिए स्वत: हस्तक्षेप करता है पीएल लाइनें ये रेजनिटिनजी मोड तथाकथित हैं "फुसफुसा गैलरी मोड" (डब्ल्यूजीएम) यह काम यह दर्शाता है कि सूक्ष्म-फोटोलुमिनेसिसेंस (μ-PL) तकनीक का उपयोग करके एकल पृथक क्षेत्रों से डब्लूजीएम पीएल को कैसे मापना है। इस तकनीक में, एक केंद्रित लेजर बीम एक एकल माइक्रॉस्फीयर को विचलित करता है, और एक स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा लुमिनेसिसेंस का पता लगाया जाता है। एक micromanipulation तकनीक तब एक एक करके microspheres कनेक्ट करने के लिए प्रयोग किया जाता है और एक क्षेत्र के परिधि में उत्तेजना और पीएल के अन्य microsphere से पता लगाने पर युग्मित microspheres से intersphere पीएल प्रसार और रंग रूपांतरण प्रदर्शित करने के लिए प्रयोग किया जाता है। इन तकनीकों, μ-PL और micromanipulation, बहुलक सामग्री का उपयोग कर माइक्रो-ऑप्टिक अनुप्रयोगों के प्रयोगों के लिए उपयोगी हैं।
Introduction
पॉलीमर नैनो / सूक्ष्म आकार के कणों को व्यापक रूप से विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है, जिनमें उत्प्रेरक समर्थन, स्तंभ क्रोमैटोग्राफी भरने, दवा वितरण एजेंट, सेल ट्रैकिंग, ऑप्टिकल मीडिया के लिए फ्लोरोसेंट जांच, और आगे 1 , 2 , 3 , 4 , 5 शामिल हैं , 6 , 7 , 8 , 9 विशेष रूप से, π- संयुग्मित पॉलिमर में अंतर्निहित luminescent और चार्ज का संचालन करने वाले गुण हैं जो पॉलीमर के क्षेत्रों 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , विशेष रूप से नरम संगठनों के उपयोग से लेजर अनुप्रयोगों का उपयोग करते हुए ऑप्टिकल, इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक अनुप्रयोगों के लिए फायदेमंद होते हैं।एनीक सामग्री 15 , 16 , 17 उदाहरण के लिए, कई सौ नैनोमीटर व्यास वाले क्षेत्रों के त्रि-आयामी एकीकरण कोलाइडियल क्रिस्टल होते हैं, जो एक निश्चित तरंगलांब 18 , 1 9 में फोटोनिक बैंड अंतराल दिखाते हैं। जब रोशनी अंतरार्ह आवधिक संरचना में सीमित होती है, रोक बैंड के बीच में लगी हुई कार्रवाई दिखाई देती है। दूसरी ओर, जब क्षेत्र का आकार कई-माइक्रोमीटर पैमाने पर बढ़ जाता है, तो रोशनी एक एकल माइक्रोस्फेयर के भीतर बहुलक / एयर इंटरफ़ेस 20 पर कुल आंतरिक प्रतिबिंब के माध्यम से सीमित होती है। हस्तक्षेप में अधिकतम परिधि परिणामों पर प्रकाश की लहर का प्रसार, तेज और आवधिक उत्सर्जन लाइनों के साथ एक गुंजयमान मोड की उपस्थिति के कारण होता है। इन ऑप्टिकल मोड को तथाकथित "फुसफुसा गैलरी मोड" (डब्ल्यूजीएम) हैं शब्द "फुसफुसा गैलरी" से उत्पन्नलंदन में सेंट पॉल कैथेड्रल, जहां ध्वनि की तरफ दीवार की परिधि के साथ फैलती है, गैलरी के दूसरी तरफ किसी व्यक्ति द्वारा फुसफुसाते हुए सुनाई देती है। क्योंकि प्रकाश की तरंग दैर्ध्य उप-सूक्ष्ममापी पैमाने पर है, जो ध्वनि तरंगों की तुलना में बहुत कम है, इस तरह के एक बड़े गुंबद प्रकाश की डब्लूजीएम के लिए आवश्यक नहीं हैं: छोटे, सूक्ष्ममापी पैमाने-पैमाने, अच्छी तरह से परिभाषित वाहिकाओं, जैसे कि माइक्रो-विफेर्र्स, माइक्रोडिस्क , और माइक्रोक्रियास्टल्स, डब्ल्यूजीएम शर्तों को पूरा करें।
समीकरण 1 डब्लूजीएम प्रतिध्वनि अवस्था 21 :
Nπd = l एल (1)
जहां n गुंजयमान यंत्र के अपवर्तक सूचक है, घ व्यास है, एल पूर्णांक संख्या है, और λ प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है। (1) का बायां हिस्सा एक चक्र प्रसार के माध्यम से ऑप्टिकल पथ की लंबाई है। जब ऑप्टिकल पथ के साथ मेल खाता हैतरंग दैर्ध्य के पूर्णांक एकाधिक, अनुनाद होता है, जबकि अन्य तरंग दैर्ध्य पर, हल्के तरंग को गोलाकार पर कम किया जाता है।
समाधान में संयुग्मित पॉलिमर से वाइजेम रेजोनाटर के लिए माइक्रोप्रोफेर तैयार करने के लिए कई प्रयोगात्मक विधियों का परिचय दिया गया है: वाष्प प्रसार 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 2 9 , 30 , मिनी पायस 31 और इंटरफ़ेस वर्षा 32 । प्रत्येक पद्धति में अद्वितीय विशेषताएं हैं; उदाहरण के लिए, वाष्प प्रसार प्रणाली बहुत ही उच्च गोलाकार और चिकनी सतहों के साथ अच्छी तरह से परिभाषित microspheres प्रदान करती है, लेकिन केवल कम क्रिस्टलीयटी पॉलिमर इन microspheres का निर्माण कर सकते हैं। दूसरी तरफ, मिनी पायस के लिएविधि, संयुग्मित पॉलिमर के विभिन्न प्रकार, उच्च-क्रिस्टलीय पॉलिमर सहित, क्षेत्रों का निर्माण कर सकते हैं, लेकिन सतह आकारिकी वाष्प प्रसार पद्धति से प्राप्त की गई है। इंटरफ़ेस वर्षा पद्धति डाई-डीपैड, गैर संयुग्मित पॉलिमर से माइक्रोसॉफेर बनाने के लिए बेहतर है। सभी मामलों में, विलायक और गैर विलायक का चयन गोलाकार आकारिकी के गठन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
इस कागज के दूसरे छमाही में, μ-PL और सूक्ष्म हेरफेर तकनीक प्रस्तुत की जाती हैं। Μ-PL तकनीक के लिए, एक सब्सट्रेट पर microspheres छितराया जाता है, और एक माइक्रोस्कोप लेंस के माध्यम से एक केंद्रित लेजर बीम का प्रयोग एकल पृथक माइकोस्फेयर 24 में विकिरण के लिए किया जाता है। एक क्षेत्र से उत्पन्न पीएल माइक्रोस्कोप लेंस के माध्यम से एक स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा पता लगाया गया है। नमूना चरण चलाना उत्तेजना स्थान की स्थिति भिन्न हो सकता है। एक्ससी के कोलीमिटर ऑप्टिक्स को झुकाव द्वारा पता लगाने का बिंदु भी चर हैपता लगाने पथ 28 , 32 के ऑप्टिकल अक्ष के संबंध में टेशन लेजर बीम। अंतर्सक्ष प्रकाश प्रसार और तरंग दैर्ध्य रूपांतरण की जांच के लिए, सूक्ष्म हेरफेर तकनीक का इस्तेमाल 32 विभिन्न ऑप्टिकल गुणों के साथ कई माइक्रोफायरेस कनेक्ट करने के लिए, एक सूक्ष्म सुई का उपयोग करके एक क्षेत्र को लेने और इसे दूसरे क्षेत्र पर लगाया जा सकता है। माइक्रोमैनिप्युलेशन तकनीकों और μ-PL विधि के साथ संयोजन में, विभिन्न ऑप्टिकल मापन संयुग्मित बहुलक क्षेत्रों का उपयोग करके किया जा सकता है, जो कि एक साधारण स्वयं-विधानसभा विधि द्वारा तैयार किया जाता है। यह वीडियो पत्र उन पाठकों के लिए उपयोगी होगा जो ऑप्टिकल अनुप्रयोगों के लिए नरम पॉलिमर सामग्री का उपयोग करना चाहते हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
The selection of a good solvent and non-solvent is very important for the self-assembly of well-defined microspheres. If the solubility of a polymer is too high, precipitation will not occur. Also, in general, π-conjugated polymers are hydrophobic, so polar non-solvents, such as MeOH, acetonitrile, and acetone, are often used in the vapor diffusion method to minimize the surface energy required to form a spherical shape. The interface precipitation method is often adopted for the preparation of dye-doped polymer mic…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम कांशी (25708020, 15 के 1 9 3812, 15 एच 200860, 15 एच 0086, 16 एच02081) जेएसपीएस / मैक्सिको जापान, असही ग्लास फाउंडेशन और सूकुबा विश्वविद्यालय के पूर्व-रणनीतिक पहल से, आंशिक रूप से "मामलों और जीवन के साथ प्रकाश की एकमाती" द्वारा समर्थित था।
Materials
| polystyrene | Aldrich | 132427-25G | |
| sodium dodecylsulfate | Kanto Kagaku | 372035-31 | |
| tetrahydrofuran | Wako | 206-08744 | |
| chloroform | Wako | 038-18495 | |
| methanol | Wako | 139-13995 | |
| Poly(9,9-di-n-octylfluorenyl-2,7-diyl) | Aldrich | 571652-500MG | |
| Poly[2-methoxy-5-(3′,7′-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene] (MDMOPPV) | Aldrich | 546461-1G | |
| poly[(9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl)-alt-(5-octylthieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione-1,3-diyl)] (P1) | synthesized | – | reference 28 |
| poly[(N-(2-heptylundecyl)carbazole-2,7-diyl)-alt-(4,8-bis[(dodecyl)carbonyl]benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene-2,6-diyl)] (P2) | synthesized | – | reference 28 |
| fluorescent dye (boron dipyrrin; BODIPY) | synthesized | – | reference 32 |
| Optical Microscope | Nicon | Eclipse LV-N | |
| laser_405 nm | Hutech | DH405-10-5 | |
| laser_355 nm | CNI | MPL-F-355-10ｍW | |
| Spectrometer | Lambda Vision | LV-MC3/T | |
| Homogenizer | Microtech Nichion | Physcotron NS-360D | |
| micromanipulation | Microsupport | Quick Pro QP-3RH |
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