監視環境でのプラズモニックトラッピングとナノ粒子の放出
Summary
プラズモニックピンセットを組み込んだマイクロチップの製造プロセスは、ここで提示されます。マイクロチップは、最大トラッピング力を測定するためにトラップされた粒子の画像化を可能にします。
Abstract
プラズモニックピンセットは、分極性ナノスケール物体を閉じ込めるために、表面プラズモンポラリトンを使用します。プラズモニックピンセットの様々なデザインの中に、わずか数は、固定化粒子を観察することができます。また、研究の限られた数は、実験的に粒子にexertable力を測定しました。設計は、突出ナノディスク型又は抑制ナノホールのタイプに分類することができます。後者のために、顕微鏡観察は非常に困難です。この論文では、新たなプラズモンピンセットシステムは、プラズモニックナノホール構造体の対称軸に平行及び垂直方向の両方において、粒子を監視するために導入されます。この機能は、ナノホールの縁の近くに、各粒子の動きを観察することを可能にします。さらに、我々は定量的に新しい流体チャネルを使用して最大トラッピング力を推定することができます。
Introduction
マイクロスケールのオブジェクトを操作する能力は、多くのマイクロ/ナノ実験のために不可欠な機能です。直接接触操作は、操作対象物に損傷を与えることができます。以前に開催されたオブジェクトを解放するためにもスティクション問題の挑戦です。これらの問題を克服するために、流体1、電気2、磁気3、又はフォトニック力4、5、6、7を使用して、いくつかの間接的な方法は、8が提案されています。フォトニック力を使用プラズモンピンセットは、入射強度9より大きい臨時フィールド強化数桁の物理学に基づいています。この非常に強い電場増強が非常に小さいナノ粒子の捕獲を可能にします。例えば、ナノスケールを固定化して操作することが示されていますポリスチレン粒子7、10、11、12、13、14、ポリマー鎖15、タンパク質16、量子ドット17、及びDNA分子8、18などのオブジェクト、。彼らは、彼らが効果的に検討される前に素早く消えたりするので、彼らはレーザーの高強度のために破損しているため、プラズモニックピンセットがなければ、それはトラップナノ粒子することは困難です。
多くのプラズモンの研究では、様々なナノスケールの金の構造を使用していました。我々は、ナノディスクタイプ12、13、14、15、19を突出として金構造を分類することができ<s>アップ、20、21又は抑制ナノホールタイプ7、8、10、11、22、23。後者のために、金基板は観察視野を妨げることができるので、撮像利便性の観点から、ナノディスクタイプがナノホールタイプよりも適しています。また、プラズモントラッピングは、プラズモニック構造の近くに発生し、観察がさらに困難となります。我々の知る限り、ナノホールタイプのプラズモニックトラッピングは間接的な散乱信号を使用して検証しました。しかし、そのような顕微鏡画像など何の成功の直接観察は、報告されていません。いくつかの研究では、捕捉された粒子の位置を記載しています。そのような結果は、Wang らによって発表されました。彼らは、金基板上の金柱を作成し、Pを観察しました蛍光顕微鏡24を用いて文書運動。しかしながら、これは、ビーム軸に平行な方向にない横方向の動きを監視するためにのみ有効です。
本稿では、新しい流体マイクロチップの設計および製造手順をご紹介します。このチップを使用して、我々は、プラズモンナノ構造に平行と直交する方向の両方において、plasmonically捕捉された粒子のモニタリングを示します。さらに、我々はマイクロチップで転換速度を見つけるために、流体の速度を増加させることにより、固定化された粒子の最大の力を測定します。プラズモニックピンセットで最も研究が定量的に彼らの実験装置で使用される最大トラッピング力を示すことができないので、この研究では、ユニークです。
Protocol
Representative Results
Discussion
図6aの矩形ドットに示すようにSMFケーブルは、マイクロチップ上のSMFケーブル穴に挿入しました。 SMFケーブル穴は、ケーブル径よりも大きいので、エポキシ接着剤は、流動粒子溶液の漏れを阻止するためにギャップをシールするために使用しました。エポキシ接着剤の適用前に、金ブロックとケーブル端が同軸顕微鏡を用いて手で整列されるべきです。それが挿入されたケーブ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作業は、MSIP / IITP（コンテンツ構成管理システムおよびスマート材料を使用して3Dプリント用シミュレータのR0190-15-2040、開発）のICT R＆Dプログラムによってサポートされていました。
Materials
| 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 |
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