Ett mikrochip tillverkningsprocessen som innehåller plasmoniska pincett presenteras här. Mikrochipet möjliggör avbildning av en instängd partikel för att mäta maximal fångstkrafter.
Plasmoniska pincett använder ytan plasmon polaritons att begränsa polariserbara nanoobjekt. Bland de olika mönster av plasmoniska pincett kan endast ett fåtal observera immobiliserade partiklar. Dessutom har ett begränsat antal studier experimentellt uppmätta de exertable krafterna på partiklarna. Mönstren kan klassas som den utskjutande nanodisk typ eller den undertryckta nanohole typ. För de senare är mikroskopisk observation extremt utmanande. I detta dokument, är en ny plasmoniska pincett som infördes för att övervaka partiklar, både i riktningar parallella och ortogonala till den symmetriska axeln hos en plasmoniska nanohole struktur. Denna funktion gör det möjligt för oss att observera rörelsen hos varje partikel nära kanten av nanohole. Dessutom kan vi kvantitativt uppskatta maximala fångstkrafterna med hjälp av en ny fluidic kanal.
Förmågan att manipulera mikro föremål är en oumbärlig funktion för många mikro- / nano experiment. Direktkontakt manipulationer kan skada de manipulerade objekt. Släpper de tidigare höll objekten är också utmanande på grund av klibbning problem. För att övervinna dessa problem, flera indirekta metoder med användning av fluid 1, elektrisk två, magnetisk 3, eller fotoniska krafter 4, 5, 6, 7, 8 har föreslagits. Plasmoniska pincett som använder fotoniska krafter är baserade på fysik extraordinära fält förbättring flera order större än den infallande intensiteten 9. Denna extremt starka fält förbättring möjliggör fångst av extremt små nanopartiklar. Till exempel har det visat sig att immobilisera och manipulera nanoföremål, såsom polystyrenpartiklar 7, 10, 11, 12, 13, 14, polymerkedjor 15, proteiner 16, kvantprickar 17, och DNA-molekylerna 8, 18. Utan plasmoniska pincett, är det svårt att fälla nanopartiklar eftersom de snabbt försvinner innan de är effektivt undersökas eller för att de är skadade på grund av den höga intensiteten hos lasern.
Många plasmoniska studier har använt olika nanoguldstrukturer. Vi kan kategoriguldstrukturer som utskjutande nanodisk typer 12, 13, 14, 15, 19 <supp>, 20, 21 eller undertryckta nanohole typer 7, 8, 10, 11, 22, 23. När det gäller bild bekvämlighet, de nanodisk typer är mer lämpade än nanohole typerna eftersom det senare kan guldsubstrat hindra observation view. Dessutom plasmoniska fånga inträffar nära plasmoniska struktur och gör observation ännu svårare. Så vitt vi vet plasmoniska fångst på nanohole typer endast verifieras med indirekta spridningssignaler. Men inga framgångsrika direkta observationer, såsom mikroskopiska bilder, har rapporterats. Få studier har beskrivit läget hos fångade partiklar. Ett sådant resultat presenterades av Wang et al. De skapade en guldpelare på ett guld substrat och observerade partikeln rörelse med användning av en fluorescensmikroskop 24. Emellertid är detta bara effektivt för att övervaka laterala rörelser inte i riktning parallell med strålens axel.
I denna uppsats presenterar vi nya fluid mikrochip design och tillverkningsprocedurer. Med användning av detta chip, visar vi övervakningen av plasmonically fångade partiklar, både i riktningar parallella och vinkelräta mot plasmoniska nanostrukturen. Dessutom mäter vi maximal kraft immobiliserade partikeln genom att öka strömningshastigheten för att hitta tipphastigheten i mikrochip. Denna studie är unik eftersom de flesta studier på plasmoniska pincett inte kvantitativt kan visa de maximala fångstkrafterna som används i deras experimentella uppställningar.
SMF kabel insattes i SMF kabelhålet på mikrochipset, som visas i den rektangulära prick av figur 6a. Eftersom SMF kabelhålet är större än kabeldiametern, var epoxy lim som används för att täta gapet för att blockera läckage av den strömmande partikellösningen. Före tillämpningen av epoxilim, bör guldblocket och kabel kant vara koaxiellt inriktade för hand med användning av ett mikroskop. Även om det är idealiskt för den införda kabeln kanten och nanohole som skall koaxiellt inrikt…
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes av forskning, utveckling program för MSIP / IITP (R0190-15-2040, Utveckling av ett innehåll konfigurationshanteringssystem och en simulator för 3D utskrift med smarta material).
Negative photoresist | MicroChem | SU-8 2075 |
Developer | MicroChem | SU-8 Developer |
Positive photoresist | Merck Ltd. | AZ GXR-601 |
AZ Photoresist Developers | Merck Ltd. | AZ 300 MIF |
HMDS | Merck Ltd. | AZ Adhesion Promoter |
Aligner | Midas System | MDA 400M |
Atmospheric plasma machine | Atmospheric Process Plasma Co. |
IDP-1000 |
Polydimethylsiloxane (PDMS) | Dow Corning | Sylgard 184 A/B |
Gold coated test slides | EMF Co. | TA124(Ti/Au) |
Au etchant | Transene Inc. | TFA |
Ti etchant | Transene Inc. | TFT |
40X objective lens | Edmund Optics | 40X DIN |
60X water immersion objective lens |
Olympus | LUMPLFLN 60XW |
Optical fiber incident laser | IPG Photonic | YLR 10 |
SMF coupler | Thorlabs | MBT612D/M |
Syringe micropump | Harvard | PC2 70-4501 |
Fluorescent microscope | Olympus | IX-51 |
Plasma system | Femto Science Inc | CUTE-MPR |