Wir beschreiben eine Prozedur, um optisch Mikropartikel in Nanoplasmonic optischen Gitter einzuschließen.
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Methodenartikel
Trapping von Mikropartikeln in Nanoplasmonic optischen Gitter
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Die plasmonische optische Pinzette wurde entwickelt, um die Beugung Grenzen der konventionellen Fernfeld optische Pinzette zu überwinden. Plasmonische optischen Gitter besteht aus einem Array von Nanostrukturen, die eine Vielzahl von Fang und Transport Verhalten aufweisen. Wir berichten über die experimentellen Verfahren, die Mikro-Partikel in einem einfachen quadratischen Nanoplasmonic optischen Gitter. Wir beschreiben auch der optische Aufbau und Nanofabrikation eines Nanoplasmonic-Arrays. Das optische Potenzial entsteht durch die Beleuchtung ein Array von gold Nanodiscs mit einem "glockenförmig" Strahl von 980 nm Wellenlänge und spannende Plasmon-Resonanz. Die Bewegung der Partikel wird durch Fluoreszenz-Bildgebung überwacht. Ein Schema, photothermische Konvektion zu unterdrücken wird auch beschrieben, um nutzbare optische Leistung für optimale Fang zu erhöhen. Unterdrückung der Konvektion wird durch Kühlung der Probe auf eine niedrige Temperatur und unter Verwendung der in der Nähe von Null thermische Ausdehnungskoeffizient des Mediums Wasser erreicht. Einzelkorn Transport- und mehrere Partikel abfangen werden hier gemeldet.
Einleitung
Die optische fallen Mikromaßstab Teilchen wurde ursprünglich von Arthur Askin in den frühen 1970er Jahren entwickelt. Seit seiner Erfindung entwickelte sich die Technik als ein vielseitiges Werkzeug für Mikro- und Nanomanipulation1,2. Konventionelle optische trapping basierend auf das Fernfeld mit Schwerpunkt Prinzip ist von Natur aus begrenzt durch die Beugung in seine räumliche Beengtheit, wobei die Fallenjagd Kraft dramatisch sinkt (folgende eine ~3 -Gesetz für ein Teilchen mit dem Radius ein) 3. um solche Beugung Grenzen zu überwinden, Forscher entwickel....
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Protokoll
1. optische Aufbau
Hinweis: das Prinzip der optischen Aufbau in Abbildung 1 dargestellt ist.
- Satz, der optischen Pinzette kit (siehe die Tabelle der Materialien) und die Fluoreszenz-Modul (siehe Tabelle der Materialien) wie pro ihre Handbücher. Schließen Sie eine 470 nm blaue Licht emittierende Diode (LED) Licht-Quelle an das fluoreszierende Modul.
- Hohen numerischen Apertur (NA) zu ersetzen (NA = 1,25, Vergrößerung 100 X) Öl eintauchen Ziel durch eine lange funktionierende distanzieren (WD) Mikroskopobjektiv (Brennweite 3,6 mm, WD = 10,6 mm, NA = 0.5).
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Ergebnisse
Einzelkorn Flugbahnen von einer CCD-Kamera in unserem Experiment aufgenommen wurden und die Bilder wurden dann mit einem benutzerdefinierten Programm zum Entpacken von jedes Partikels Flugbahn16verarbeitet. Repräsentative Ergebnisse werden in Abbildung 3 und 1 Video für Mikro-Kugeln mit einem Durchmesser von 2 µm. mehrere Teilchen drumherum innerhalb der optischen Gitter beobachtet wurden. Aufeinanderfolgende Bilder ex.......
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Diskussion
Die hier beschriebene Vorgehensweise ermöglicht dem Leser zuverlässig abfangen auf einer täglichen Basis zu reproduzieren. Eine allgemeine empirische Richtlinie, ein nutzbare optische Gitter zu entwerfen ist eine vergleichbare Größe für plasmonische Nanoarray, interdisc Abstand zu verwenden und Partikelgröße gefangen. Im Vergleich zu einem einzelnen, isolierten plasmonische Nanostruktur, verbessert das optische Gitter-Design in Verbindung mit der hohen optischen Leistung durch die Kühlung der Probe auf ~ 4 ° C verwendet .......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Danksagungen
Y. T. Y. möchte anerkennen, finanzielle Unterstützung vom Ministerium für Wissenschaft und Technologie unter Grantnummern am 105-2221-E-007-MY3 und an der National Tsing Hua University unter Zuschuss Zahlen 105N518CE1 und 106N518CE1.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Thermoelektrisches Kühlelement | Thorlabs | TEC 1.4-6 | TEC Element zur Probenkühlung |
| RTD-Thermometer | Omega Engineering | RTD-Thermometer 969C | |
| Zukunftsgerichtete Infrarotkamera | FLIR | FLIR One | IR-Kamera für die Temperaturüberwachung |
| Leuchtdioden-Lichtquelle | Touchbright | Lichtquelle für die Beleuchtung von Fluoreszenzbildern | |
| Objektiv mit großem Arbeitsabstand | Olympus | LMPLFLN | Für die Beleuchtung der Probe und die Bildgebung |
| Optisches Fallen-Kit | Thorlabs | OTKB/M | |
| Deckglas | Dicke 0,17 mm | ||
| Rasterelektronenmikroskop | Hitachi | REM-Hitachi S3400N | |
| Elektronenstrahlfräser | DEBEN | PCD Strahlschleifer | Der Stanzer wird dem Rasterelektronenmikroskop hinzugefügt |
| Thermischer Verdampfer | SYSKEY Technology | ||
| Mask Aligner | Karl Süss | MJB 3 | Für die Markerherstellung |
| Elektronenstrahlresist | Sigma Alrich | PMMA 120K | Für die Elektronenstrahllithographie |
| Elektronenstrahlresist | Sigma Alrich | PMMA 960K | Für die Elektronenstrahllithographie |
| Fluoresentmarkierte Polystyrol-Mikrosphären | Polyscience | 2 μm | |
| Durchmesser Bipolartransistor | Mouser | 2N3904 | Menge 2 für TEC-Treiberschaltung |
| Bipolartransistor | Mouser | 2N3906 | Menge 2 für TEC-Treiberschaltung |
| MOSFET-Leistungstransistor | Mouser | IRF5305 | Menge 2 für TEC-Treiberschaltung |
| MOSFET-Leistungstransistor | Mouser | IRF131ON | Menge 2 für TEC-Treiberschaltung |
| 10 kOhm Widerstand | Mouser | Menge 6 für TEC Treiberschaltung | |
| 910 Ohm Widerstand | Mouser | Menge 2 für TEC Treiberschaltung | |
| Photoresist | Microchemicals | AZ4620 | Für die Markerherstellung |
| Aceton | Sigma Alrich | Für die Markerherstellung | |
| Fluoreszenzmodul für die OTKB/M, Metrische Gewinde | Thorlabs | OTKB-FL/ M | |
| Leuchtstofffilter-Set | Thorlabs | MDF-FITC | Für Fluorescein Isothiocyanat (FITC) |
| Ultraschallreiniger | Delta | DC150H | Für die Lift-Off-Stufe |
Referenzen
- Ashkin, A., Dziedzic, J. M., Bjorkholm, J. E., Chu, S. Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles. Opt.Lett. 11, 288-290 (1986).
- Grier, D. A revolution in optical manipulation. Nature. 424, 21-27 (2003).
- Wright, W. H., Sonek, G. J., Berns, M. W.
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Nachdrucke und Genehmigungen
