אנחנו רוצים גם להודות Xiaoyu מיאו ובן וילסון לפיתוח רוב השיטות המתוארות מבפנים. עבודה זו מומנה על ידי הקרן הלאומית למדע (DBI 0454324) לבין המכון הלאומי לבריאות (R21 EB005183) ועל ידי PHS NRSA T32 GM07270 מ NIGMS אל אק.

1. Random Array Au Nanoparticle ייצור 8,10,12,14 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערך nanoparticle Au נוצר על ידי הראשון ביצירת תבנית כי הוא עשוי שכבה צפופה של תחומים לטקס adsorbed אקראי עם קוטר ממוצע של 454 ננומטר. זו מושגת על ידי זהב מתאדים הראשון coverslip זכוכית בעובי של 20 ננומטר באמצעות כרום כמו שכבת הדבקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Monolayer כדור קלקר לאחר מכן עצמית התאספו ידי חשיפת המצע מצופה זהב כדי בתערובת של 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) hydrochloride carbodiimide (EDC), השעיה לטקס כדור ו-de מים מיוננים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תהליך ספיחה מותר להימשך כשעה ואת התחומים שאינם נספגים נשטפים עם כמות בשפע של מים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Monolayer יצרו מותר אוויר יבש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבסוף, עוד 20 ננומטר של זהב הוא התאדה על monolayer התחום לטקס כדי ליצור את מערך אקראי nanoparticle זהב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם SEM זמין, מערך AuNP ניתן לראות תחת SEM להיראות כמו איור 1 ו - תרשים של התהליך מוצג באיור 8. </li></ol> 2. לדוגמא הכנה ביולוגית 9,11 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת המדגם עבור גרעינים השמנה אופטית תא העכבר מוצג עכשיו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עכבר 3T3 תא גרעינים מתוייגים עם Acridine אורנג&#39; צבע התקבלו הקבוצה Tewari על פרד האצ&#39;ינסון לחקר הסרטן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 10% שור סרום אלבומין (BSA) ב פוספט בופר סליין (PBS) מתווסף גרעינים העכבר בתא בריכוז של כ 1: 10 (BSA: תא גרעינים עכבר). BSA מסייעת במניעת גרעינים יידבקו אל המצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את הפתרון באמצעות sonication. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 5 UL של הפתרון שלנו מופקד על גבי סריג coverslip אלומיניום המערך. עדיף לבצע שלב זה עם סבכת אלומיניום על הבמה מיקרוסקופ, כך שאתה לא צריך להעביר את המדגם אחרי הפתרון מופקד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שתי ערימות של שני 1 &quot;על ידי 1&quot; coverslips משמשים לתמיכה coverslip fifth שדרכו מדגם מוצג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מקם את המדגם מתחת למיקרוסקופ לצפייה. </li></ol> 3. שיטת לכידה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פינצטה אופטית נבנים על ידי משלוח 35 mW לייזר הליום ניאון דרך Axio Zeiss Imager.D1M מצויד להגדיר GFP 17 מסנן שהוא שונה, כדי לאפשר 633 ננומטר קרינת לייזר להגיע המדגם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> LD Zeiss EC Epiplan - אובייקטיבי NEOFLUAR 50x משמש התמונה גרעיני תאים שהם כ 5 מיקרון קוטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי המדגם ממוקם תחת המטרה, הדגש מיקרוסקופ במערך זהב nanoparticle או סריג עקיפה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תרגם מיקרוסקופ אנכית עד להתמקד מושגת על הגרעינים שבו אתם רוצים ללכוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לייזר מיקום מלכודת נקודה על פני החלקיקים ואת החלקיקים אז צריך לשמור על מעמדה במקום לייזר גם כאשר השלב מתורגם. </li></ol> 4. נציג תוצאות: Nanoparticle אקראי זהב מערך נהלים צריכה להפקיד monolayer של AuNP זה ניתן לראות תחת SEM להיראות כמו באיור 1. הכוח השמנה שנוצרו על ידי אלה פינצטה plasmonic יכול להיות 10-20 פעמים את הכוח שנוצר על ידי פינצטה אופטית רגילה. עוצמות המינימום הנדרש על ידי פינצטה plasmonic להשיג ריתוק החלקיקים מוצגים עבור חלקיקים בגדלים שונים באיור 4. 9,10 סריג עקיפה להשיג יישור השמנה עם יעילות 20 פעמים השמנה גבוה יותר nanodots זהב יכול להשיג השמנה עם מעט כמו UW 17 / אממ 2 (איור 7). 11 <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig1.jpg" /> איור 1 10 (א) מיקרוסקופ SEM של עצמית התאספו חלקיקי זהב. הקוטר של חלקיקי זהב הפרט הוא כ 450 ננומטר. (ב) NSOM תמונה של המצע plasmonic שבו הפצה nanoparticle דלילה, מראה את הקרינה שדה ליד. אורך הגל של הלייזר הוא עירור 633 ננומטר. (ג) הגדלה להציג גבוהה של האזור המסומן עם הכיכר האדומה (ב). (ד) יעילות פיזור ספקטרום של המצע plasmonic, מראה את השיא ב 624 ננומטר. (ה) יעילות קליטת ספקטרום של המצע plasmonic, מראה את השיא ב 668 ננומטר. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig2.jpg" /> איור 2 13 (א) Au nanospheres המופצים באופן אקראי בתחום 2D 1 x 1 2 מיקרומטר. כל נקודה כחולה לייצג את מרכז nanosphere (א = 60 ננומטר). הפצות בתחום פיזור על מטוסי תצפית אשר במקביל למערך nanosphere אקראי מוצגים (ב) - (ה). מערך nanosphere מואר באופן אחיד על ידי גל מטוס באורך גל של 540 ננומטר. מקדם השבירה של סביב המדיום הוא 1.33. פולהrization הכיוון של הגל נקודות המטוס לאורך ציר ה-X (אופקי (א)). גודלו של השדה החשמלי האירוע ההנחה היא להיות 1 בחישוב. ההפרדה בין מטוס התצפית ואת מערך nanosphere מוגדר ח ב) h =. ג) h = 2a. ד) h = λ. ה) h = 2λ. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig3.jpg" /> איור 3 9 סכמטי של תצורת אישית מיקרוסקופ פלואורסצנטי כולל פילטר עירור עקף ו dichroic החליף הקורה ספליטר. זוהי תצורה להשתמש בהם ללכידה סימולטני דימות פלואורסצנטי. <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig4.jpg" /> איור 4 10 מינימום לייזר בעוצמה לשמור על מלכודת כפונקציה של קצב הזרימה של נוזל סביב ניצול השמנה plasmonic. כל עוצמות האופטי נמדד המטוס מדגם תחת המטרה מיקרוסקופ. (א) - (ו) מראים את תוצאות המדידה של חרוזי פוליסטירן יחיד עם 7.3 קוטר, 6.3 (לא כדוריים), 5.0, 3.9, 2.5 ו - 1.1 מיקרומטר, בהתאמה. ריבועי להראות תמונות מיקרוסקופיות המקביל של חלקיקים. ברים בקנה מידה לייצג את כל התמונות 5 מיקרומטר באורכו. <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig5.jpg" /> איור 5 10 השיפוע של הקו מצויד דרך המוצא באיור. 4 לעומת גודל החלקיקים עבור השמנה plasmonic. ברים שגיאה להראות את סטיות התקן של מתאים ליניארי. השיפוע של הקו מצויד (היחס בין סף העוצמה האופטית קצב הזרימה) באיור. 4 יש קשר ליניארי כ עם גודל החלקיקים כפי שמוצג באיור הזה, המציין את היתרון של השמנה plasmonic במיוחד עבור חלקיקים קטנים. <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig6.jpg" /> איור 6 11 (א) ציור סכמטי של השמנה אופטי משופר ניצול ננו תקופתיים 1-D. קרן האירוע הוא diffracted ידי nanostructure המחזורית בשדה רחוק. (ב) חלוקת עוצמת האור עם nanostructure two polarizations אורתוגונליים בשדה רחוק. (ב) חלוקת עוצמת האור עם שני polarizations אורתוגונליים על פני השטח של סבכת אלומיניום עם תקופת 417 ננומטר שהושגו באמצעות סימולציות FDTD. ההפצה היא מנורמל לעוצמת על משטח אלומיניום שטוח. (ג) ו - (ד) פוטנציאל השמנה עבור חלקיקים ישירות מעל פני השטח צורמת לעומת מיקומו של החלקיק עבור פוליסטירן (ג) 350 ננומטר חרוז (ד) פוליסטירן 1 מיקרומטר חרוז. עיגולים לבנים להמחיש את סדרי הגודל של חלקיקים. ריבועי להראות את הפוטנציאל השמנה מעל משטח אלומיניום שטוח גודל החלקיקים זהה השוואות. הערכים הם מנורמל לכל גודל החלקיקים. כל הדמויות סימולציה FDTD את שדה הראיה הוא 10 x 8 מיקרומטר 2. <img alt="איור 7" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig7.jpg" /> איור 7 11 (א) יעילות מלכודת ועוצמת השמנה מינימום נמדד חרוזים קלקר בגדלים שונים עם קרן קיטוב בניצב לקווי הסורג. הבלעה מלכודת מראה אסימטריה יעילות השמנה לתרגום הניצב 3.87 פוליסטירן אממ במקביל חרוז לכללי הסורג. קו מוצק (גדול אסימטריה) מתקבל עם אור מקוטב בניצב האירוע אל הסורג, ואת קו מקף (קטן אסימטריה) מתקבל עם מקבילים התקרית אור מקוטב אל הסורג. היחידה היא (PN [mW / מיקרומטר 2] -1). (ב) - (ד) הפגנה השמנה של ניאון 590 ננומטר חרוז קלקר. העיגול האדום מציין את המיקום של כתם הלייזר כמו אור הלייזר היה חלש מכדי להיראות. בהתחלה החלקיק הוא לכוד בתוך המקום בהספק גבוה יותר, כמו החשמל הורידה את התנועה הבראונית של החלקיקים מתגבר על כוח השמנה, המאפשר החלקיקים לברוח. (ה) - (ז) הפגנה השמנה של גרעין התא סרטן השחלות פלורסנט. עוצמת המינימום הנדרש כדי ליזום השמנה היה μW 16 / 2 מיקרומטר שהושגו באמצעות עדשה 20x אובייקטיבי. <img alt="איור 8" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig8.jpg" /> איור 8 14 הליך ייצור של כובע בצורת חלקיקי זהב: אידוי) שכבת Cr ו - Au הדק על coverslip הזכוכית. ב) חשיפה ההשעיה פוליסטירן כדור ו ספיחה של תחומים לשעה 1. ג) הסרת אי - adsorbed תחומי פוליסטירן וייבוש של פני השטח. ד) אידוי של שכבה נוספת של Au על גבי הכדורים בתבנית. ה) סכמטי של המערך Au כובע בצורת nanoparticle, שם Au מכסה רק את הצד העליון של הספירות התבנית.

<ol>
	<li>Jones, T. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electromechanics of Particles. , (1995).</li><li>Ashkin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+trapping+and+manipulation+of+neutral+particles+using+lasers.">Optical trapping and manipulation of neutral particles using lasers.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 4853-4853 (1997).</li><li>Neuman, K. C., Chadd, E. H., Liou, G. F., Bergman, K., Block, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+photodamage+to+Escherichia+coli+in+optical+traps.">Characterization of photodamage to Escherichia coli in optical traps.</a> Biophys. J. 77, 2856-2856 (1999).</li><li>Chiou, P. C., Ohta, A. T., Wu, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Massively+parallel+manipulation+of+single+cells+and+microparticles+using+optical+images.">Massively parallel manipulation of single cells and microparticles using optical images.</a> Nature. 436, 370-370 (2005).</li><li>Hsu, H. Y., Ohta, A. T., Chiou, P. Y., Jamshidi, A., Nealea, S. L., Wua, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phototransistor-based+optoelectronic+tweezers+for+dynamic+cell+manipulation+in+cell+culture+media.">Phototransistor-based optoelectronic tweezers for dynamic cell manipulation in cell culture media.</a> Lab Chip. 10, 165-172 (2010).</li><li>Righini, M., Ghenuche, P. S., Cherukulappurath, V., Myroshnychenko, F. J., Garcia de Abajo, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quidant+Nano-optical+Trapping+of+Rayleigh+Particles+Escherichia+coli+Bacteria+with+Resonant+Optical+Antennas.">Quidant Nano-optical Trapping of Rayleigh Particles Escherichia coli Bacteria with Resonant Optical Antennas.</a> Nano Letters. 9, 3387-3391 (2009).</li><li>Righini, M., Zelenina, A. S., Girard, C., Quidant, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parallel+and+Selective+Trapping+in+a+Patterned+Plasmonic+Landscape.">Parallel and Selective Trapping in a Patterned Plasmonic Landscape.</a> Nature Physics. 3, 477-480 (2007).</li><li>Miao, X., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+dielectrophoresis+force+and+torque+induced+by+localized+surface+plasmon+resonance+of+a+cap-shaped+Au+nanoparticle+array.">Large dielectrophoresis force and torque induced by localized surface plasmon resonance of a cap-shaped Au nanoparticle array.</a> Opt. Lett. 32, 295-297 (2007).</li><li>Wilson, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Manipulation of Nanoparticles and Biological Samples through Enhanced Optical Forces [dissertation]. , (2009).</li><li>Miao, X. Y., Wilson, B. K., Pun, S. H., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+manipulation+of+micron/submicron+sized+particles+and+biomolecules+through+plasmonics.">Optical manipulation of micron/submicron sized particles and biomolecules through plasmonics.</a> Optics Exp. 16, 13517-13525 (2008).</li><li>Wilson, B. K., Mentele, T., Bachar, S., Knouf, E., Bendoraite, A., Tewari, M., Pun, S. H., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructure-enhanced+laser+tweezers+for+efficient+trapping+and+alignment+of+particles.">Nanostructure-enhanced laser tweezers for efficient trapping and alignment of particles.</a> Optics. Exp. 18, 16005-16013 (2010).</li><li>Miao, X., Wilson, B. K., Cao, G., Pun, S. H., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trapping+and+Rotation+of+Nanowires+Assisted+by+Surface+Plasmons.">Trapping and Rotation of Nanowires Assisted by Surface Plasmons.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 15, 1515-1520 (2009).</li><li>Miao, X. Y., Lin, L. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trapping+and+manipulation+of+biological+particles+through+a+plasmonic+platform.">Trapping and manipulation of biological particles through a plasmonic platform.</a> IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 13, 1655-1662 (2007).</li><li>Miao, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Plasmonics for Micro/Nano Manipulation and Optofluidics [dissertation]. , (2008).</li></ol>

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

המשמעות של שיטות אלה של השמנה היא שהם להפחית את עוצמת אופטי הכרחי השמנה מתמשכת ממקום בסדר גודל של 10 3 μW / 2 מיקרומטר למקום על סדר μW 10 / 2 מיקרומטר. 10,11 המגבלות על טכניקות אלו הם כי מערך nanoparticle זהב חוויות בעיות חימום שיש להתגבר עליו. כדי להתגבר על בע?...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tr><td> חומר שם </td><td> סוג </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגי </td><td> הערה </td></tr><tr><td> Axio מיקרוסקופ Imager </td><td> D1M </td><td> Zeiss </td><td> D1M </td><td> Zeiss Axio Imager.D1M </td></tr><tr><td> מיקרוסקופ המטרה </td><td> 50x/0.55 </td><td> Zeiss </td><td></td><td> LD EC Epiplan - NEOFLUAR 50x/0.55 HD DIC </td></tr><tr><td> Zeiss מצלמה מיקרוסקופ </td><td> AxioCam MRC </td><td> Zeiss </td><td></td><td></td></tr><tr><td> לייזר הליום ניאון </td><td> 35 mW </td><td> מחקר אלקטרו אופטיקה </td><td></td><td></td></tr><tr><td> משתנה מחליש </td><td> משתנה ברציפות ND </td><td> ThorLabs </td><td> NDC-100C-4M </td><td> להתאמת עוצמת המיקרוסקופ </td></tr><tr><td> Zeiss סינון הגדר </td><td> סנן הגדר # 17 </td><td> Zeiss </td><td> 488017-9901-000 </td><td> סנן הגדר # 17 </td></tr><tr><td> מיקרוסקופ שקופיות </td><td> 0.5 מ&quot;מ עובי </td><td> VWR </td><td></td><td></td></tr><tr><td> העכבר 3T3 תא גרעינים </td><td></td><td colspan="2"> פרד האצ&#39;ינסון לחקר הסרטן </td><td> כמו קר ככל האפשר Store </td></tr><tr><td> Acridine צבע כתום </td><td></td><td colspan="2"> פרד האצ&#39;ינסון לחקר הסרטן </td><td></td></tr><tr><td> שור סרום אלבומין </td><td> 1-10 קיצוב של PBS </td><td colspan="2"> פרד האצ&#39;ינסון לחקר הסרטן </td><td></td></tr><tr><td> 454 ננומטר פוליסטירן לטקס התחומים </td><td></td><td> Polysciences, Inc </td><td></td><td></td></tr><tr><td> carbodiimide hydrochloride (EDC) </td><td> 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) </td><td> G-Biosciences </td><td> BC25-1 </td><td></td></tr><tr><td> זהב (להפקדה) </td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> רפלקטיבית עקיפה פסק צורמת </td><td></td><td> אדמונד אופטיקה </td><td></td><td></td></tr><tr><td> בופר פוספט (PBS) </td><td> Dulbecco של פוספט שנאגרו מלוחים (D-PBS) (1X) </td><td> Invitrogen </td><td> 14190-144 </td><td></td></tr></table>

utilization of plasmonic and photonic crystal nanostructures for enhanced micro- and nanoparticle manipulation

שיטה לתפעל את המיקום ואת הכיוון של חלקיקים submicron nondestructively יהיה כלי שימושי מאוד עבור מחקר ביולוגי בסיסי. אולי כוח פיזי הנפוצה ביותר להשיג מניפולציה לא פולשנית של חלקיקים קטנים כבר dielectrophoresis (DEP). 1 עם זאת, DEP בכוחות עצמה חסרה את צדדיות ודיוק כי הם הרצויה כאשר מניפולציה בתאי מאז זה נעשה באופן מסורתי עם אלקטרודות נייח. פינצטה אופטית, אשר מנצלים תלת מימדי שדה אלקטרומגנטי שיפוע מפעילים כוחות על חלקיקים קטנים, להשיג זאת צדדיות הרצוי דיוק. 2 עם זאת, החיסרון העיקרי של גישה זו היא עוצמת קרינה גבוהה הנדרש כדי להשיג את הכוח הדרוש כדי ללכוד חלקיק אשר עלולה לגרום נזק דגימות ביולוגיות 3 פתרון המאפשר לכידה ומיון עם עוצמות אופטיות נמוכות יותר אופטו פינצטה (OET) אבל זה OET יש מגבלות עם מניפולציה קנס של חלקיקים קטנים,.. להיות DEP מבוססי טכנולוגיה גם מכניס אילוץ על הנכס של הפתרון 4 , 5 מאמר זה יתאר וידאו שתי שיטות להקטין את עוצמת הקרינה הדרושה מניפולציה אופטית של תאים חיים וכן לתאר שיטה מלאה אוריינטציה. השיטה הראשונה היא פינצטה plasmonic אשר משתמשות זהב אקראי nanoparticle (AuNP) מערך כמו מצע למדגם כפי שמוצג באיור 1. מערך AuNP הופכת את הפוטון לתוך האירוע plasmons משטח מקומי (LSP) אשר מורכב של רגעים דיפול התהודה כי להקרין וליצור שדה קרינה בדוגמת עם שיפוע גדול פתרון התא. עבודה ראשונית על השמנה plasmon משטח משופרת על ידי Righini ואח&#39; דוגמנות שלנו הראו את השדות שנוצר על ידי המצע plasmonic להפחית את עוצמת הראשונית הנדרשת על ידי שיפור בתחום שיפוע כי מלכודות החלקיקים. 6,7,8 הגישה plasmonic מאפשר קנס התמצאות מלאה של חלקיקי תאים אליפסואידי עם עוצמות אופטי נמוך בשל המרת אנרגיה יעיל יותר אופטיים לאנרגיה מכנית שדה דיפול תלויי קרינה. שדות אלה מוצגים בתרשים 2 ואת עוצמות השמנה נמוך מפורטים נתוני 4 ו -5. הבעיות העיקריות עם פינצטה plasmonic הן כי LSP של לייצר כמות ניכרת של חום השמנה היא רק שני מימדי. חום זה יוצר זרמי הסעה ו thermophoresis אשר יכול להיות חזק מספיק כדי לגרש חלקיקים submicron מהמלכודת. 9,10 הגישה השנייה כי נתאר הוא ניצול ננו דיאלקטרי תקופתית לאור התקרית לפזר ביעילות רבה לתוך מצבי עקיפה, כפי שמוצג באיור 6 . 11 אידיאלי, אפשר היה להפוך את המבנה מתוך חומר דיאלקטרי, כדי למנוע את בעיות החימום באותו מנוסה עם פינצטה plasmonic אבל הגישה שלנו אלומיניום מצופה סריג עקיפה משמש nanostructure חד ממדיות דיאלקטרי תקופתיות. למרות זאת הוא לא מוליכים למחצה, זה לא ניסיון חימום משמעותי ביעילות לכודים חלקיקים קטנים עם השמנה בעוצמות נמוכות, כפי שמוצג באיור 7. המערך של חלקיקים עם המצע צורמת מושגית מאמת את ההנחה כי גביש 2-D פוטוניים עלולה לאפשר סיבוב מדויק של אי - כדורית חלקיקים בגודל מיקרון. 10 יעילות של אלה מלכודות אופטיות הם מוגברת בשל שדות משופר המיוצר על ידי ננו המתואר זה נייר.

Watch this Scientific Journal Video about Utilization of Plasmonic and Photonic Crystal Nanostructures for Enhanced Micro- and Nanoparticle Manipulation at JoVE.com

Utilization of Plasmonic and Photonic Crystal Nanostructures for Enhanced Micro- and Nanoparticle Manipulation

פינצטה Plasmonic ננו גבישים פוטוניים מוצגים לייצר שיפורים שימושיים בשליטה היעילות ואת האוריינטציה של אופטית השמנה מיקרו ו ננו חלקיקים.

ניצול של ננו גבישים פוטוניים Plasmonic ו מניפולציה מיקרו ו Nanoparticle משופרת

A method to manipulate the position and orientation of submicron particles nondestructively would be an incredibly useful tool for basic biological ...

utilization-plasmonic-photonic-crystal-nanostructures-for-enhanced

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Bioengineering

12.2K Views.  University of Washington. פינצטה Plasmonic ננו גבישים פוטוניים מוצגים לייצר שיפורים שימושיים בשליטה היעילות ואת האוריינטציה של אופטית השמנה מיקרו ו ננו חלקיקים.

Video: Utilization of Plasmonic and Photonic Crystal Nanostructures for Enhanced Micro- and Nanoparticle Manipulation

Evaluating Plasmonic Transport in Current-carrying Silver Nanowires

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information support1,2,3. In this context, metal nanowires are especially desirable for realizing dense routing networks4. A prerequisite to operate such shared nanowire-based platform relies on our ability to electrically contact individual metal nanowires and efficiently excite surface plasmon polaritons5 in this information support. In this article, we describe a protocol to bring electrical terminals to chemically-synthesized silver nanowires6 randomly distributed on a glass substrate7. The positions of the nanowire ends with respect to predefined landmarks are precisely located using standard optical transmission microscopy before encapsulation in an electron-sensitive resist. Trenches representing the electrode layout are subsequently designed by electron-beam lithography. Metal electrodes are then fabricated by thermally evaporating a Cr/Au layer followed by a chemical lift-off. The contacted silver nanowires are finally transferred to a leakage radiation microscope for surface plasmon excitation and characterization8,9. Surface plasmons are launched in the nanowires by focusing a near infrared laser beam on a diffraction-limited spot overlapping one nanowire extremity5,9. For sufficiently large nanowires, the surface plasmon mode leaks into the glass substrate9,10. This leakage radiation is readily detected, imaged, and analyzed in the different conjugate planes in leakage radiation microscopy9,11. The electrical terminals do not affect the plasmon propagation. However, a current-induced morphological deterioration of the nanowire drastically degrades the flow of surface plasmons. The combination of surface plasmon leakage radiation microscopy with a simultaneous analysis of the nanowire electrical transport characteristics reveals the intrinsic limitations of such plasmonic circuitry.

Silver nanowires can simultaneously transport electrons and optical information in the form of surface plasmons. A procedure is described here to realize such a shared circuitry and the limitations at propagating both information carriers are evaluated.

Plasmonics is an emerging technology capable of simultaneously transporting a plasmonic signal and an electronic signal on the same information ...

Engineering

Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications including contrast enhancement in novel magnetomotive imaging modalities, simultaneous capture&#160;and detection of circulating tumor cells (CTCs),&#160;and multimodal molecular imaging combined with photothermal therapy of cancer cells. These applications have stimulated significant interest in development of protocols for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with optical absorbance in the near-infrared (NIR) region and a strong magnetic moment. Here, we present a novel protocol for synthesis of such hybrid nanoparticles that is based on an oil-in-water microemulsion method. The unique feature of the protocol described herein is synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles of various sizes from primary blocks which also have magneto-plasmonic characteristics. This approach yields nanoparticles with a high density of magnetic and plasmonic functionalities which are uniformly distributed throughout the nanoparticle volume. The hybrid nanoparticles can be easily functionalized by attaching antibodies through the Fc moiety leaving the Fab portion that is responsible for antigen binding available for targeting.

Here, we describe a protocol for synthesis of magneto-plasmonic nanoparticles with a strong magnetic moment and a strong near-infrared (NIR) absorbance. The protocol also includes antibody conjugation to the nanoparticles through the Fc moiety for various biomedical applications which require molecular specific targeting.

Nanoclusters סינתזה של Immunotargeted מגנטתי plasmonic

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications ...

Chemistry

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological and physical sciences over the past few decades. The progress made in this field invites further study of even smaller systems and at a larger scale, with tools that could be distributed more easily and made more widely available. Unfortunately, the fundamental laws of diffraction limit the minimum size of the focal spot of a laser beam, which makes particles smaller than a half-wavelength in diameter hard to trap and generally prevents an operator from discriminating between particles which are closer together than one half-wavelength. This precludes the optical manipulation of many closely-spaced nanoparticles and&#160;limits the&#160;resolution of optical-mechanical systems. Furthermore, manipulation using focused beams requires beam-forming or steering optics, which can be very bulky and expensive. To address these limitations in the system scalability of conventional optical trapping our lab has devised an alternative technique which utilizes near-field optics to move particles across a chip. Instead of focusing laser beams in the far-field, the optical near field of plasmonic resonators produces the necessary local optical intensity enhancement to overcome the restrictions of diffraction and manipulate particles at higher resolution. Closely-spaced resonators produce strong optical traps which can be addressed to mediate the hand-off of particles from one to the next in a conveyor-belt-like fashion. Here, we describe how to design and produce a conveyor belt using a gold surface patterned with plasmonic C-shaped resonators and how to operate it with polarized laser light to achieve super-resolution nanoparticle manipulation and transport. The nano-optical conveyor belt chip can be produced using lithography techniques and easily packaged and distributed.

The scalability and resolution of conventional optical manipulation techniques are limited by diffraction. We circumvent the diffraction limit and describe a method of optically transporting nanoparticles across a chip using a gold surface patterned with a path of closely spaced C-shaped plasmonic resonators.

ייצור ותפעול של מסוע ננו-אופטי

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological ...

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus have potential applications in nonlinear optics, which requires extraordinary optical intensity. One of the most studied nonlinearities in plasmonics is nonlinear absorption, including saturation and reverse saturation behaviors. Although scattering and absorption in nanoparticles are closely correlated by the Mie theory, there has been no report of nonlinearities in plasmonic scattering until very recently. 
Last year, not only saturation, but also reverse saturation of scattering in an isolated plasmonic particle was demonstrated for the first time. The results showed that saturable scattering exhibits clear wavelength dependence, which seems to be directly linked to the localized surface plasmon resonance (LSPR). Combined with the intensity-dependent measurements, the results suggest the possibility of a common mechanism underlying the nonlinear behaviors of scattering and absorption. These nonlinearities of scattering from a single gold nanosphere (GNS) are widely applicable, including in super-resolution microscopy and optical switches. 
In this paper, it is described in detail how to measure nonlinearity of scattering in a single GNP and how to employ the super-resolution technique to enhance the optical imaging resolution based on saturable scattering. This discovery features the first super-resolution microscopy based on nonlinear scattering, which is a novel non-bleaching contrast method that can achieve a resolution as low as l/8 and will potentially be useful in biomedicine and material studies.

Saturable and reverse saturable scattering were discovered in isolated plasmonic particles and adopted as a novel non-bleaching contrast method in super-resolution microscopy. Here the experimental procedures of detecting and extracting nonlinear scattering are explained in detail, as well as how to enhance resolution with the aid of saturated excitation microscopy.

מדידת פיזור אי-לינאריות מNanoparticle Plasmonic יחיד

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

One of the most widely used methods for manufacturing colloidal gold nanospherical particles involves the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) to neutral gold Au(0) by reducing agents, such as sodium citrate or sodium borohydride. The extension of this method to decorate iron oxide or similar nanoparticles with gold nanoparticles to create multifunctional hybrid Fe2O3-Au nanoparticles is straightforward. This approach yields fairly good control over Au nanoparticle dimensions and loading onto Fe2O3. Additionally, the Au metal size, shape, and loading can easily be tuned by changing experimental parameters (e.g., reactant concentrations, reducing agents, surfactants, etc.). An advantage of this procedure is that the reaction can be done in air or water, and, in principle, is amenable to scaling up. The use of such optically tunable Fe2O3-Au nanoparticles for hyperthermia studies is an attractive option as it capitalizes on plasmonic heating of gold nanoparticles tuned to absorb light strongly in the VIS-NIR region. In addition to its plasmonic effects, nanoscale Au provides a unique surface for interesting chemistries and catalysis. The Fe2O3 material provides additional functionality due to its magnetic property. For example, an external magnetic field could be used to collect and recycle the hybrid Fe2O3-Au nanoparticles after a catalytic experiment, or alternatively, the magnetic Fe2O3 can be used for hyperthermia studies through magnetic heat induction. The photothermal experiment described in this report measures bulk temperature change and nanoparticle solution mass loss as functions of time using infrared thermocouples and a balance, respectively. The ease of sample preparation and the use of readily available equipment are distinct advantages of this technique. A caveat is that these photothermal measurements assess the bulk solution temperature and not the surface of the nanoparticle where the heat is transduced and the temperature is likely to be higher.

Multifunctional Hybrid Fe2O3-Au Nanoparticles for Efficient Plasmonic Heating

We describe the synthesis and properties of multifunctional Fe2O3-Au nanoparticles produced by a wet chemical approach and investigate their photothermal properties using laser irradiation. The composite Fe2O3-Au nanoparticles retain the properties of both materials, creating a multifunctional structure with excellent magnetic and plasmonic properties.

Fe ההיברידי משולב<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; חלקיקי -Au עבור חימום יעיל Plasmonic

One of the most widely used methods for manufacturing colloidal gold nanospherical particles involves the reduction of chloroauric acid (HAuCl4) to ...

Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic nanoscale patch antennas. This includes a detailed procedure for the fabrication of thin films with a well-controlled thickness over macroscopic areas using layer-by-layer deposition of polyelectrolyte polymers, namely poly(allylamine) hydrochloride (PAH) and polystyrene sulfonate (PSS). These polyelectrolyte spacer layers serve as a dielectric gap in between silver nanocubes and a gold film. By controlling the size of the nanocubes or the gap thickness, the plasmon resonance can be tuned from about 500 nm to 700 nm. Next, we demonstrate how to incorporate organic sulfo-cyanine5 carboxylic acid (Cy5) dye molecules into the dielectric polymer gap region of the nanopatch antennas. Finally, we show greatly enhanced fluorescence of the Cy5 dyes by spectrally matching the plasmon resonance with the excitation energy and the Cy5 absorption peak. The method presented here enables the fabrication of plasmonic nanopatch antennas with well-controlled dimensions utilizing colloidal synthesis and a layer-by-layer dip-coating process with the potential for low cost and large-scale production. These nanopatch antennas hold great promise for practical applications, for example in sensing, ultrafast optoelectronic devices and for high-efficiency photodetectors.

A protocol for the colloidal synthesis of silver nanocubes and fabrication of plasmonic nanoscale patch antennas with sub-10 nm gaps is presented.

סינתזה קולואיד של אנטנות Nanopatch עבור יישומים plasmonics ו Nanophotonics

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic ...

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few can observe immobilized particles. Moreover, a limited number of studies have experimentally measured the exertable forces on the particles. The designs can be classified as the protruding nanodisk type or the suppressed nanohole type. For the latter, microscopic observation is extremely challenging. In this paper, a new plasmonic tweezer system is introduced to monitor particles, both in directions parallel and orthogonal to the symmetric axis of a plasmonic nanohole structure. This feature enables us to observe the movement of each particle near the rim of the nanohole. Furthermore, we can quantitatively estimate the maximal trapping forces using a new fluidic channel.

A microchip fabrication process that incorporates plasmonic tweezers is presented here. The microchip enables the imaging of a trapped particle to measure maximal trapping forces.

השמנת Plasmonic ושחרור של חלקיקים בסביבת ניטור

Plasmonic tweezers use surface plasmon polaritons to confine polarizable nanoscale objects. Among the various designs of plasmonic tweezers, only a few ...

Fabrication of Periodic Gold Nanocup Arrays Using Colloidal Lithography

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing in combination with new nanofabrication techniques. A plasmon is a quantum of charge density oscillation that lends nanoscale metals such as gold and silver unique optical properties. In particular, gold and silver nanoparticles exhibit localized surface plasmon resonances-collective charge density oscillations on the surface of the nanoparticle-in the visible spectrum. Here, we focus on the fabrication of periodic arrays of anisotropic plasmonic nanostructures. These half-shell (or nanocup) structures can exhibit additional unique light-bending and polarization-dependent optical properties that simple isotropic nanostructures cannot. Researchers are interested in the fabrication of periodic arrays of nanocups for a wide variety of applications such as low-cost optical devices, surface-enhanced Raman scattering, and tamper indication. We present a scalable technique based on colloidal lithography in which it is possible to easily fabricate large periodic arrays of nanocups using spin-coating and self-assembled commercially available polymeric nanospheres. Electron microscopy and optical spectroscopy from the visible to near-infrared (near-IR) was performed to confirm successful nanocup fabrication. We conclude with a demonstration of the transfer of nanocups to a flexible, conformal adhesive film.

We demonstrate the fabrication of periodic gold nanocup arrays using colloidal lithographic techniques and discuss the importance of nanoplasmonic films.

ייצור של מערכים Nanocup זהב תקופתיים באמצעות Colloidal ליתוגרפיה

Within recent years, the field of plasmonics has exploded as researchers have demonstrated exciting applications related to chemical and optical sensing ...

Photodeposition of Pd onto Colloidal Au Nanorods by Surface Plasmon Excitation

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot electrons upon SPR irradiation drive reductive deposition of Pd on colloidal AuNR in the presence of [PdCl4]2-. Plasmon-driven reduction of secondary metals potentiates covalent, sub-wavelength deposition at targeted locations coinciding with electric field &#8220;hot-spots&#8221; of the plasmonic substrate using an external field (e.g., laser). The process described herein details a solution-phase deposition of a catalytically-active noble metal (Pd) from a transition metal halide salt (H2PdCl4) onto aqueously-suspended, anisotropic plasmonic structures (AuNR). The solution-phase process is amenable to making other bimetallic architectures. Transmission UV-vis monitoring of the photochemical reaction, coupled with ex situ XPS and statistical TEM analysis, provide immediate experimental feedback to evaluate properties of the bimetallic structures as they evolve during the photocatalytic reaction. Resonant plasmon irradiation of AuNR in the presence of [PdCl4]2- creates a thin, covalently-bound Pd0 shell without any significant dampening effect on its plasmonic behavior in this representative experiment/batch. Overall, plasmonic photodeposition offers an alternative route for high-volume, economical synthesis of optoelectronic materials with sub-5 nm features (e.g., heterometallic photocatalysts or optoelectronic interconnects).

A protocol for anisotropic photodeposition of Pd onto aqueously-suspended Au nanorods via localized surface plasmon excitation is presented.

הפקדת המשטרה על הננו-מפלסי על ידי משטח פלשני הריגוש

A protocol is described to photocatalytically guide Pd deposition onto Au nanorods (AuNR) using surface plasmon resonance (SPR). Excited plasmonic hot ...

Preparation of Silver-Palladium Alloyed Nanoparticles for Plasmonic Catalysis under Visible-Light Illumination

Localized surface plasmon resonance (LSPR) in plasmonic nanoparticles (NPs) can accelerate and control the selectivity of a variety of molecular transformations. This opens possibilities for the use of visible or near-IR light as a sustainable input to drive and control reactions when plasmonic nanoparticles supporting LSPR excitation in these ranges are employed as catalysts. Unfortunately, this is not the case for several catalytic metals such as palladium (Pd). One strategy to overcome this limitation is to employ bimetallic NPs containing plasmonic and catalytic metals. In this case, the LSPR excitation in the plasmonic metal can contribute to accelerate and control transformations driven by the catalytic component. The method reported herein focuses on the synthesis of bimetallic silver-palladium (Ag-Pd) NPs supported on ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2) that acts as a plasmonic-catalytic system. The NPs were prepared by co-impregnation of corresponding metal precursors on the ZrO2 support followed by simultaneous reduction leading to the formation of bimetallic NPs directly on the ZrO2 support. The Ag-Pd/ZrO2 NPs were then used as plasmonic catalysts for the reduction of nitrobenzene under 425 nm illumination by LED lamps. Using gas chromatography (GC), the conversion and selectivity of the reduction reaction under the dark and light irradiation conditions can be monitored, demonstrating the enhanced catalytic performance and control over selectivity under LSPR excitation after alloying non-plasmonic Pd with plasmonic metal Ag. This technique can be adapted to a wide range of molecular transformations and NPs compositions, making it useful for the characterization of the plasmonic catalytic activity of different types of catalysis in terms of conversion and selectivity.

Presented here is a protocol for the synthesis of silver-palladium (Ag-Pd) alloy nanoparticles (NPs) supported on ZrO2 (Ag-Pd/ZrO2). This system allows for harvesting energy from visible light irradiation to accelerate and control molecular transformations. This is illustrated by nitrobenzene reduction under light irradiation catalyzed by Ag-Pd/ZrO2 NPs.

ניצול של ננו גבישים פוטוניים Plasmonic ו מניפולציה מיקרו ו Nanoparticle משופרת

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video