उत्प्रेरक तैराकी उपकरणों की तैयारी और 3 डी ट्रैकिंग

Summary

A method to prepare catalytically active Janus colloids that can “swim” in fluids and determine their 3D trajectories is presented.

Abstract

We report a method to prepare catalytically active Janus colloids that “swim” in fluids and describe how to determine their 3D motion using fluorescence microscopy. One commonly deployed method for catalytically active colloids to produce enhanced motion is via an asymmetrical distribution of catalyst. Here this is achieved by spin coating a dispersed layer of fluorescent polymeric colloids onto a flat planar substrate, and then using directional platinum vapor deposition to half coat the exposed colloid surface, making a two faced “Janus” structure. The Janus colloids are then re-suspended from the planar substrate into an aqueous solution containing hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide serves as a fuel for the platinum catalyst, which is decomposed into water and oxygen, but only on one side of the colloid. The asymmetry results in gradients that produce enhanced motion, or “swimming”. A fluorescence microscope, together with a video camera is used to record the motion of individual colloids. The center of the fluorescent emission is found using image analysis to provide an x and y coordinate for each frame of the video. While keeping the microscope focal position fixed, the fluorescence emission from the colloid produces a characteristic concentric ring pattern which is subject to image analysis to determine the particles relative z position. In this way 3D trajectories for the swimming colloid are obtained, allowing swimming velocity to be accurately measured, and physical phenomena such as gravitaxis, which may bias the colloids motion to be detected.

Introduction

उत्प्रेरक तैराकी उपकरणों के छोटे पैमाने पर, untethered स्वायत्त fluidic वातावरण में गति पैदा करने में सक्षम कोलाइड हैं। ^1,2 इन उपकरणों महत्वपूर्ण अनुसंधान ब्याज आकर्षित कर रहे हैं के रूप में वे इस तरह के दवा वितरण, ³ एक चिप परिवहन प्रयोगशाला के रूप में रोमांचक नए कार्यों को सक्षम करने की क्षमता है ⁴ और पर्यावरण remediation। ⁵ एक व्यापक रूप से अध्ययन उदाहरण उत्प्रेरक "जानूस" तैराक हैं। ⁶ इन कणों को दो अलग-अलग पक्षों, या चेहरे वाले (जानूस एक दो का सामना करना पड़ा रोमन देवता है) से अपने नाम मिलता है। जबकि अन्य निष्क्रिय है एक तरफ, catalytically सक्रिय है और एक अपघटन प्रतिक्रिया करने में सक्षम है। उपयुक्त भंग ईंधन के अणुओं की उपस्थिति में, जिसके परिणामस्वरूप विषम रासायनिक प्रतिक्रिया कोलाइड जो स्वयं diffusiophoresis / वैद्युतकणसंचलन के माध्यम से गति उत्पन्न कर सकते हैं चारों ओर ढ़ाल बनाता है। ⁷

इन तेजी से बढ़ वस्तुओं के लिए प्रस्ताव निस्र्पक चा है llenging और तिथि करने के लिए कई प्रयोगात्मक टिप्पणियों 2 डी तक ही सीमित कर दिया गया है। हालांकि, अंतिम अनुप्रयोगों उत्प्रेरक तैराकी उपकरणों 3 डी में थोक समाधान भर में स्थानांतरित करने की क्षमता का दोहन करने की संभावना है। ⁸ यह पता करने के लिए, यहाँ हम एक प्रोटोकॉल है कि सटीक 3D प्रक्षेप पथ के लिए तैराकी उपकरणों निर्धारित किया जा करने की अनुमति देता है का वर्णन है। इस विधि फोकस फ्लोरोसेंट एक तय ध्यान उद्देश्य, ⁹ के साथ मनाया कोलाइड से बाहर द्वारा उत्पादित अंगूठी संरचनाओं की व्याख्या पर आधारित है और पारंपरिक असंशोधित माइक्रोस्कोप का उपयोग कर लागू करने के लिए आसान है। स्पष्ट रूप से यहाँ इस विधि का वर्णन करके, इस क्षेत्र में अन्य शोधकर्ताओं ऐसी 3 डी जानकारी का उपयोग करने में सक्षम होने से लाभ होगा। यह तैराकी उपकरणों के लिए गति विशेषताओं में भविष्य अंतर्दृष्टि सहायता करेगा। इस क्षमता के साक्ष्य, तैराकी उपकरणों की हाल की रिपोर्ट के द्वारा दिया जाता है गुरुत्वाकर्षण द्वारा निर्देशित की जा रही ^10,11 व्यवहार जो सबसे आसानी से 3 डी ट्रैकिंग के आवेदन के माध्यम से देखे जा सकते हैं। ¹¹

ove_content "> इस पत्र में भी स्पष्ट रूप से उत्प्रेरक जानूस कण तैराकी उपकरणों, जो इन उपकरणों की जांच कर रही मौजूदा अनुसंधान समूहों में तरीकों का मानकीकरण, और इसके अलावा नए बनाने और तैराकी उपकरणों की जांच में रुचि शोधकर्ताओं का मार्गदर्शन करने के लिए आगे लाभ होगा निर्माण करने के लिए एक विधि दस्तावेजों।

Protocol

सावधानी: कृपया उपयोग करने से पहले सभी प्रासंगिक सामग्री सुरक्षा डाटा शीट से परामर्श करें। हाइड्रोजन पेरोक्साइड इस प्रोटोकॉल में इस्तेमाल हानिकारक है, और ऑक्सीजन गैस के विकास जब प्लैटिनम के संपर्क में एक विस्फोट खतरा बना हुआ है। इंजीनियरिंग नियंत्रण जबकि पेरोक्साइड समाधान (धूआं हुड) और व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण (सुरक्षा चश्मा, दस्ताने और प्रयोगशाला कोट) से निपटने सहित इस प्रोटोकॉल के दौरान सभी उचित सुरक्षा नियंत्रण का प्रयोग करें। 1. उत्प्रेरक जानूस कणों बनाना गिलास स्लाइड सब्सट्रेट तैयार एक अप्रयुक्त मानक खुर्दबीन स्लाइड साफ विआयनीकृत (डीआई) पानी, गिलास परिशोधन समाधान और डि पानी में कुछ मिनट के लिए प्रत्येक अनुक्रमिक धोने का उपयोग कर। इथेनॉल के मिश्रण वी: फिर एक 70:30 वी से धो लें डि पानी, और अंत में एक स्वच्छ हवा / नाइट्रोजन धारा में सूखी झटका। एक खुर्दबीन के नीचे गिलास स्लाइड की जांच करने को सत्यापित करने की सतह को साफ और कण संदूषण के सबूत से मुक्त है। दोहराएँ कदम 1.1।1 अगर जरूरी है। बयान के लिए कोलाइडयन फैलाव तैयार पिपेट जलीय शेयर फ्लोरोसेंट कोलाइड समाधान (10% WT।) इथेनॉल के 990 μl में के 10 μl। शेयर समाधान पर लगभग 0.1% WT कोलाइडयन निलंबन पहुंचने के लिए इस्तेमाल किया एकाग्रता पर निर्भर करता है के रूप में आवश्यक मात्रा समायोजित करें। 10 सेकंड के लिए भंवर मिश्रण। गिलास स्लाइड सब्सट्रेट पर स्पिन कोट कोलाइडयन फैलाव साफ कांच स्लाइड के साथ एक स्पिन coater लैस। ऊपर तैयार पतला कोलाइडयन समाधान के 100 μl के साथ एक विंदुक टिप भरें। कार्यक्रम स्पिन coater एक 30 सेकंड, 2000 rpm चक्र पर अमल करने की। स्पिन coater प्रारंभ करें, और जब तेजी लाने के लिए लगातार कताई गिलास स्लाइड के केंद्र पर तैयार समाधान पिपेट। स्पिन coater से गिलास स्लाइड निकालें, ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप पर लौटने और सत्यापित करें कि एक भी मुख्य रूप से गैर-छू अलग कोलाइड के फैलाव मध्य क्षेत्र को शामिल किया ओगिलास स्लाइड च। वैक्यूम लुप्त हो जाना प्लेटिनम धातु कोलाइड सजाया गिलास स्लाइड पर एक धातु बाष्पीकरण में कोलाइड लेपित गिलास स्लाइड डालें। कोलाइड सजाया पक्ष वाष्पीकरण स्रोत का सामना करना पड़ रहा है सुनिश्चित करें। एक प्लेटिनम धातु वाष्पीकरण स्रोत स्थापित करें और प्लेटिनम धातु का 15 एनएम जमा। नोट: धातु बयान के बाद, नमूने माहौल निष्क्रिय तहत संग्रहित किया जाना चाहिए। 2. "तैराकी" जानूस कणों फिर से निलंबित जानूस Colloids एक पेरोक्साइड युक्त समाधान में लेंस ऊतक के एक 1 एक्स 1 सेमी वर्ग में कटौती, और डि पानी के 10 μl के साथ अंत गीला हो जाना। चिमटी से पकड़, और धीरे प्लैटिनम लेपित कोलाइड सजाया गिलास स्लाइड की सतह के साथ रगड़ (इस कदम को शारीरिक रूप से सब्सट्रेट से कोलाइड हटाता है)। डि पानी की 1.5 मिलीलीटर में लेंस ऊतक डालें और स्वयं एक मोहरबंद टू में 30 सेकंड के लिए सख्ती से हिलाहो सकता है। लेंस ऊतक निकालें। पिपेट एक नए कंटेनर में समाधान युक्त कोलाइड के 1 मिलीलीटर, 1 से 30 मिलीलीटर% w / वी एच 2 ओ 2 शेयर समाधान के साथ भरा। धीरे समाधान मिश्रण है, और फिर 5 मिनट के लिए कमरे के तापमान पर एक अल्ट्रासोनिक स्नान, एक और 25 मिनट अचल ऊष्मायन अवधि के द्वारा पीछा में जगह है। चेतावनी: यह समाधान ऑक्सीजन विकसित हो सकता है; मुहर नहीं है। एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM) ठूंठ पर शेष जलीय कोलाइडयन समाधान की सूखी 100 μl जानूस कोलाइड संरचना के SEM सत्यापन सक्षम करने के लिए। 14 विश्लेषण क्युवेट तैयार incubated समाधान पेरोक्साइड और प्लैटिनम लेपित कोलाइड युक्त एक उपयुक्त ईंधन ताकत (10%) में आने के लिए तेजी से प्रणोदन अनुमति देने के लिए डि पानी की एक अतिरिक्त 1 मिलीलीटर जोड़ें। नोट: पहले ऊष्मायन चरणों उच्च एकाग्रता ईंधन सांद्रता प्लैटिनम उत्प्रेरक की सतह को साफ करने के लिए किए गए। एक लो भरेंडब्ल्यू मात्रा incubated समाधान के साथ आयताकार क्वार्ट्ज गिलास क्युवेट। शिथिल एक धक्का-कैप में फिट बैठते हैं। चेतावनी: विस्फोट जोखिम – एक पेंच टोपी का उपयोग नहीं करते। 3. सूक्ष्म अवलोकन ब्याज के कण का पता लगाएँ एक फ्लोरोसेंट एक उपयुक्त उद्देश्य (जैसे, 20X) के साथ सुसज्जित माइक्रोस्कोप में लोड क्युवेट और फिल्टर का एक उपयुक्त संयोजन (उत्तेजना 450-490 एनएम, उत्सर्जन> 515 एनएम) का उपयोग fluorophore उत्सर्जन उत्तेजित। मैन्युअल क्युवेट भीतर फ्लोरोसेंट कोलाइड के लिए खोज। नोट: कोलाइड घनत्व समायोजन जबकि पेरोक्साइड एकाग्रता को बनाए रखने के लिए आवश्यक हो सकता है। उदाहरण के लिए, यदि कमजोर पड़ने कोलाइड घनत्व अधिक है की सिफारिश की है, और कई ऑक्सीजन बुलबुले प्रवाह के उत्पादन में मौजूद हैं। 0.003% की एक colloid मात्रा एकाग्रता एक सिफारिश की शुरुआती बिंदु है। 3 डी ट्रैकिंग के लिए ऑप्टिकल सेटिंग्स अनुकूलित करें: उपयुक्त रोशनी की शर्तों के तहत, मैंn कोलाइड ध्यान केंद्रित करने के रूप में तेजी परिपत्र वस्तुओं दिखाई देगा। हालांकि, के रूप प्रणोदन कोलाइड में और एक विशिष्ट आकार फोकल हवाई जहाज़ से बाहर चमकदार अंगूठी क्षेत्र मनाया जाएगा आसपास केंद्रित बदलते चलता है, यह निर्धारित करने के लिए Z 3 डी ट्रैकिंग सक्षम करने के लिए समन्वय स्थापित किया जाता है। वीडियो रिकॉर्ड करो वीडियो पर कब्जा शुरू करने से पहले, माइक्रोस्कोप ध्यान इतना है कि ब्याज के कण, एक गाढ़ा अंगूठी का उत्पादन कण ध्यान की स्थिति "के तहत" के साथ। वीडियो पर कब्जा के दौरान ध्यान विमान हिलना मत। ब्याज के कणों की रिकॉर्ड वीडियो। 30 हर्ट्ज से अधिक फ्रेम दर के साथ 30 सेकंड के वीडियो अवधियों का प्रयोग विस्तृत प्रक्षेपवक्र पुनर्निर्माण की अनुमति है। 3 डी प्रक्षेपवक्र पुनर्निर्माण जांचना जेड अक्ष एक 2% WT अप करें। Gellan गम के लिए एक बराबर क्युवेट में 60 डिग्री सेल्सियस, जगह पर फ्लोरोसेंट जानूस कणों का एक निलंबन युक्त पानी में समाधानकि ऊपर प्रयोग किया जाता है, और एक कठोर पारदर्शी gelled नमूना तय स्थिर कोलाइड युक्त फार्म को स्थापित करने के लिए अनुमति देते हैं। एक भी तय ही रोशनी की शर्तों के ऊपर से चयन का उपयोग कर कोलाइड पर ध्यान दें, अब भी Z-ध्यान के रूप में छवियों की एक श्रृंखला इस विमान के सापेक्ष जाना जाता विस्थापन द्वारा उठाया जाता है रिकॉर्ड है। प्रत्येक ज्ञात ध्यान की स्थिति में 11 अंगूठी की त्रिज्या निर्धारित करते हैं। नोट: यह अभी भी फ्रेम सबसे अधिक कुशलता से एक छवि विश्लेषण एल्गोरिथ्म है कि सभी अंशांकन के लिए एक बैच प्रक्रिया के रूप में लागू किया जा सकता का उपयोग करके किया जाता है, और वीडियो। एक विशिष्ट दृष्टिकोण की छवि चौरसाई शामिल है, thresholding वस्तुओं 'केंद्र की एक अनुमानित स्थान की पहचान करने के लिए, और फिर तीव्रता चोटियों या तो अंगूठी के पक्ष के बीच की दूरी को मापने के द्वारा वास्तविक एक्स और अंगूठी केंद्र के y निर्देशांक लगाने। अंगूठी के केंद्र से तीव्रता चोटियों को मतलब रेडियल दूरी तो पाया जा सकता है। 11 यह दोनों उज्ज्वल अंगूठी एक की त्रिज्या की अनुमति देता हैडी XY उप पिक्सेल सटीकता के साथ निर्धारित किया जा करने के लिए समन्वय। एक्स, वाई, जेड एक जानूस क्षेत्र फोकल हवाई जहाज़ से Gellan गम 30 माइक्रोन में तय की स्थिति का पता लगाने, छवियों का एक समय अनुक्रम में रखकर कणों को एक धुरी के साथ ± 25 एनएम के एक त्रुटि के साथ बनाते हैं। त्रुटि को छवियों में शोर करने के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। शोर अनुपात और इसलिए करने के लिए संकेत, स्थान एल्गोरिदम की सटीकता का पता चला प्रतिदीप्ति प्रकाश की तीव्रता पर निर्भर है। जब एक जानूस क्षेत्र फोकल हवाई जहाज़ से दूर है इसकी तीव्रता सही, यह ट्रैक करने के लिए, उदाहरण के लिए एक 4.8 मीटर व्यास के लिए चारों ओर 200 का एक जेड रेंज कोलाइड माइक्रोन संभव है भी कमजोर हो जाता है। एक वैकल्पिक गैर एल्गोरिथम विधि एक्स, वाई केंद्र और त्रिज्या के सरल मैनुअल माप का उपयोग करने के लिए है, लेकिन इस सटीकता कम हो जाएगा। जेड की स्थिति के लिए त्रिज्या संबंधित करने के लिए एक अंशांकन वक्र साजिश, और एक उचित समारोह (जैसे, घन समीकरण) प्रक्षेप अनुमति देने के लिए फिट बैठते हैं। 11 <li> जांचना एक्स, वाई अक्ष एक अभी भी एक ही माइक्रोस्कोप की स्थिति 3.2 में चुना का उपयोग कर एक स्थानिक अंशांकन रेखाजाल के ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप छवि फ्रेम रिकॉर्ड। स्थानिक अंशांकन रेखाजाल की छवि से जाना जाता है असली दुनिया के आकार के साथ एक वस्तु की "पिक्सल में" आयाम उपाय और इस का उपयोग एक्स, वाई छवि विमान के लिए माइक्रोन रूपांतरण कारक के लिए एक पिक्सल की स्थापना। प्रक्षेपवक्र का पुनर्निर्माण 3.3.1.3 में वर्णित के रूप में एक्स और वाई निर्देशांक और वीडियो अनुक्रम की प्रत्येक फ्रेम के लिए त्रिज्या का निर्धारण करते हैं, समारोह 3.3.1.4 में पाया Z में त्रिज्या परिवर्तित करने के लिए, और अंशांकन कारक 3.3.2.2 में पाया का उपयोग एक्स और वाई परिवर्तित करने के लिए पिक्सेल माइक्रोन में समन्वय करता है। यह प्रक्रिया एक सटीक एक्स, वाई, जेड में परिणाम होगा समय के एक समारोह के रूप में आगे बढ़नेवाला कणों स्थान के लिए समन्वय। 11 यह प्रक्रिया एक एल्गोरिथ्म का उपयोग कर कार्यान्वित किया जा सकता है, या मैन्युअल। निकाली गई पी निर्धारित बनाने के लिएइस तरह के औसत वेग के रूप में मनाया roperties उत्प्रेरक तैराकी की हद तक यों।

Representative Results

चित्रा 1 एक साफ कांच स्लाइड प्लैटिनम जमा करने से पहले पर कोलाइड का एक विशिष्ट फैलाव से पता चलता है। चित्रा 2 इस इमेजिंग मोड प्लैटिनम लेपित क्षेत्र उज्ज्वल विपरीत पैदा करता है के तहत, एक आधा प्लैटिनम लेपित जानूस तैराक के लिए एक विशिष्ट वापस बिखरे SEM छवि को दर्शाता है। वांछित अर्धगोल प्लैटिनम परत स्पष्ट है। 3 दिखाता इष्टतम रोशनी शर्तों Gellan गम में तय तहत एक ठेठ फ्लोरोसेंट जानूस तैराक की उपस्थिति चित्रा। तैराक एक सममित अंगूठी सुविधा के रूप में प्रकट होता है, और यह अंगूठी है कि ध्यान की स्थिति के लिए कोलाइड रिश्तेदार की जेड स्थिति निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है की त्रिज्या है। चित्रा 4 रेडियल चमक तीव्रता वितरण के लिए प्रतिनिधि पार वर्गों से पता चलता है कि छवि विश्लेषण एल्गोरिदम के साथ संयोजन में उपयोग किया जाता है सही केंद्र और कोलाइड के स्पष्ट त्रिज्या का पता लगाने के लिए। चित्रा 5 </stron> एक अंशांकन वक्र एक निश्चित कोलाइडयन नमूना और नपे-तुले माइक्रोस्कोप जेड अनुवाद चरण का उपयोग कर ध्यान की स्थिति से स्पष्ट कोलाइडयन आकार और दूरी संबंधित करने के लिए प्राप्त होता है। यह वक्र एक घन समारोह है, जो जेड के समन्वय में स्पष्ट त्रिज्या परिवर्तित करने के लिए प्रयोग किया जाता है के लिए फिट है। अंत में, चित्रा 6 प्रदर्शित करता है एक ठेठ एक्स, वाई, एक फ्लोरोसेंट जानूस कण तैराक के लिए z प्रक्षेपवक्र। चित्रा 1. 1.9 माइक्रोन व्यास polystyrene microspheres की ऑप्टिकल छवि। Microspheres प्लेटिनम बयान से पहले एक साफ गिलास स्लाइड पर बिखरे हैं। स्केल बार 40 माइक्रोन का प्रतिनिधित्व करता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें। es / ftp_upload / 54247 / 54247fig2.jpg "/> चित्रा एक 1.9 माइक्रोन व्यास polystyrene microspheres की 2. SEM backscatter छवि। Microspheres प्लैटिनम बयान के बाद दिखाए जाते हैं। स्केल बार 2 माइक्रोन का प्रतिनिधित्व करता है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें। चित्रा 3. एक 4.8 मीटर व्यास फ्लोरोसेंट polystyrene क्षेत्र एक 20x उद्देश्य (0.4 एनए) का उपयोग कर दर्ज Gellan गम में तय की कैलिब्रेशन छवियों। प्रत्येक छवि के नीचे दूरी क्षेत्र के ऊपर उद्देश्य के फोकल हवाई जहाज़ की दूरी का संकेत मिलता है। के रूप में छवि एक चमकदार अंगूठी के लिए एक उज्ज्वल डिस्क में परिवर्तन के 0 माइक्रोन 200 माइक्रोन के लिए ध्यान केंद्रित करने में छवि से defocused है, त्रिज्या जिनमें से बढ़ाई पर निर्भर है spherई आकार और फोकल हवाई जहाज़ से इसकी दूरी। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें। चित्रा 4 एक्स, वाई, जेड कण ट्रैकिंग प्रक्रिया। स्वयं लिखा एल्गोरिदम का एक सेट पहला मतलब मध्य क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर लाइनों की एक श्रृंखला निकालने और खोजने के द्वारा उज्ज्वल अंगूठी की (एक्स, वाई) केंद्र का पता लगाने के लिए प्रयोग किया जाता है उज्ज्वल चोटियों के बीच बिंदु (क)। अंगूठी त्रिज्या तो एक पट्टी अंगूठी केंद्र (ख) से बाहर radiating औसत पिक्सेल ग्रे-मूल्यों के लिए फिट के शिखर तीव्रता से गणना की है। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें। <p class="jove_content" fo:keep-together.within-pagई = "1"> चित्रा 5. जेड समन्वय Gellan गम में तय क्षेत्रों के उज्ज्वल अंगूठी त्रिज्या को मापने के द्वारा प्राप्त जानूस क्षेत्रों के लिए अंशांकन चार्ट (3 आंकड़े देख सकते हैं और 4)। अंशांकन चार्ट हमारे एल्गोरिदम द्वारा प्रयोग किया जाता है एक Z-मापा अंगूठी त्रिज्या परिवर्तित करने के लिए समन्वय। यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें। चित्रा 6. एक विशिष्ट फ्लोरोसेंट जानूस क्षेत्र तैराकी डिवाइस के एक प्रक्षेपवक्र। चलती तैराकी डिवाइस के चित्रों के एक दृश्य 33 हर्ट्ज की एक फ्रेम दर पर 30 सेकंड की अवधि में दर्ज की गई। (एक्स, वाई, जेड) प्रक्षेपवक्र उज्ज्वल अंगूठी केंद्र लगाने के द्वारा प्राप्त किया गया की निर्देशांक (फाईआंकड़ा 4 (क)) और (आंकड़े 4 (बी) और 5)। अनुक्रम में प्रत्येक छवि के लिए अंशांकन चार्ट को मापा अंगूठी त्रिज्या की तुलना में यहाँ यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए क्लिक करें।

Discussion

प्लैटिनम जानूस कणों के लिए तैयारी प्रोटोकॉल में कई चर मनाया प्रक्षेप पथ को प्रभावित करेगा। मापदंडों के रूप में 2 मीटर व्यास कणों का उपयोग प्रति सेकंड 10 माइक्रोन के क्रम में प्रणोदन वेग दे देंगे का वर्णन किया। छोटे कणों में इस्तेमाल कर रहे हैं, वेग, जबकि बढ़ाने के कण आकार में वृद्धि प्रणोदन वेग कम हो जाएगा होगा। ¹² वाष्पीकरण प्रोटोकॉल का ब्यौरा भी प्रक्षेप पथ मनाया बदल जाएगा। इस मौजूदा प्रोटोकॉल में, कोलाइड की एक विरल वितरण की सिफारिश की है, एक साथ धातु वाष्पीकरण स्लाइड की ओर रुख करने के लिए सामान्य है। इन शर्तों, सममित जानूस संरचनाओं के रूप में चित्रा 2, जो ब्राउनियन घूर्णी प्रसार की सीमाओं के भीतर रैखिक प्रक्षेप पथ के लिए नेतृत्व में दिखाया गया में परिणाम। ¹³ विपरीत यदि तंग पैक कोलाइड कोण बयान glancing के अधीन हैं, तो जानूस टोपी की समरूपता तोड़ा जा सकता है , व्यवहार कताई प्रेरित करने के लिए। ¹⁴ पीएयहाँ का उत्पादन rticles सभी तीन आयामों में अपेक्षाकृत isotropic गति प्रदर्शित; मोटा प्लैटिनम कोटिंग्स, या बड़े कणों का इस्तेमाल किया जाता है लेकिन अगर, एक ऊपर की तरफ पूर्वाग्रह या gravitaxis प्रदान किया जा सकता है। निर्माण के बाद जानूस कोलाइड के भंडारण की ¹¹ विवरण भी मनाया तैराकी गति प्रभाव हो सकता है। उच्च सतह ऊर्जा स्वच्छ प्लैटिनम सतह वाष्पीकरण मंच से उभरते हाइड्रोकार्बन से उदाहरण के लिए संदूषण सतह के लिए अतिसंवेदनशील है, और विशेष रूप से thiols में। ¹⁵

इसके अलावा, समाधान गुण जिसमें जानूस कोलाइड फिर से निलंबित प्रणोदन के अवलोकन के लिए महत्वपूर्ण हैं। कम पेरोक्साइड सांद्रता धीमी वेग में परिणाम होगा, के रूप में अपघटन प्रतिक्रिया उत्पादन गति की दर कम कर देता है। ⁶ इसके अलावा, लवण प्रणोदन वेग में एक नाटकीय कमी में परिणाम होगा की कम मात्रा। ⁷

यहाँ का उत्पादन कोलाइड की एक प्रमुख विशेषता उनकी ne हैutral उछाल है, जो उन्हें 3 डी ट्रैकिंग के लिए उपयुक्त बनाता है। सामान्य में तैराकी उपकरणों के क्षेत्र थोड़ा ध्यान 3 डी प्रभाव के लिए, आंशिक रूप से कुछ प्रमुख उदाहरण घने धातुओं से बने होने के कारण भुगतान किया गया है जिससे उन्हें तेजी से तलछट, ¹⁶ लेकिन यह भी कठिनाइयों और आवश्यक मापन बनाने के साथ जुड़े खर्च के कारण है। कुछ की स्थापना की 3 डी ट्रैकिंग तरीकों के लिए स्पष्ट कमियां इन तेजी से आगे बढ़ कोलाइड के लिए मौजूद हैं, उदाहरण के लिए, confocal माइक्रोस्कोपी स्कैनिंग लेजर प्रक्षेप पथ को हल करने के लिए छवियों के लिए पर्याप्त संख्या रिकॉर्ड करने के लिए अस्थायी समाधान की कमी कर सकते हैं। इस संदर्भ में, विधि हम यहाँ पेश केवल जेड समन्वय के आकलन, जिसके फलस्वरूप उच्च फ्रेम दर की अनुमति देता है की अनुमति के लिए एक भी फ्रेम की आवश्यकता के महत्वपूर्ण लाभ है। इसके अलावा, के रूप में जेड समन्वय के पुनर्निर्माण केवल एकल फ्रेम में बाहर का ध्यान केंद्रित कोलाइड के रिश्तेदार विपरीत पर निर्भर करता है, बल्कि पूर्ण प्रतिदीप्ति तीव्रता से, यह लचीला शमन और निमिष प्रभाव हैfluorophore में। ये लाभ क्षेत्र के एक कम गहराई जिस पर 3 डी प्रक्षेपवक्र पुनर्निर्माण संभव है की कीमत है, और अच्छी तरह से अलग गैर अतिव्यापी कोलाइड के लिए आवश्यकता पर संभव है। हमें उम्मीद है कि प्रोटोकॉल का वर्णन उनके तैराकी उपकरणों सीधी और परिशुद्धता के एक उच्च डिग्री के साथ इस जानकारी का उपयोग करने के लिए 3 डी व्यवहार में रुचि के साथ अन्य अनुसंधान समूहों की अनुमति देगा। यह स्पष्ट है कि 3 डी के लिए इन उपकरणों की समझ का विस्तार दिलचस्प भविष्य घटनाएं और आवेदनों की एक महत्वपूर्ण श्रृंखला खुल जाएगा। प्रक्षेपवक्र विश्लेषण के बारे में विस्तार में दिलचस्पी पाठकों संदर्भ 17 जो आगे बढ़नेवाला प्रणालियों और कैसे प्रणोदन वेग की सही मात्रा का ठहराव सुनिश्चित करने के लिए आम कलाकृतियों का वर्णन करने की दिशा में निर्देशित कर रहे हैं।

Materials

Evaporator	Moorfield (UK)		Minilab 80 e-beam evaporator
Microscope	Nikon		Eclipse LV100
Fluorescence light source	Nikon		Nikon B2A filter cube
Objective	Nikon		x20, 0.45 NA
Cuvette	Hellma		fused quartz, 40 x 10 x 1 mm
Vortex mixer	IKA		Lab Dancer S2
Spin coater	Laurell Technologies Corp.		Model WS-400BZ-6NPP/Lite
Ultrasonic bath	Eumax		2 litre
Lens tissue	Whatman	2105 841
Hydrogen Peroxide	Sigma-Aldrich	31642-1L	30 wt%
Platinum	Sigma-Aldrich	267171	0.25 mm, 99.99%
Colloids	Thermo Scientific		Fluoro-Max PS microspheres, d= 1.9 microns
Glass decontamination solution	Fisher Scientific	D/0025/15	Decon 90
Ethanol	Fisher Scientific	E/0600DF/17	Absolute Ethanol
DI water	Elga		Purelab Option filtration system (15 MW)
Gellan gum	Sigma-Aldrich	P8169-100G	"Phytagel"