Ayrıca Xiaoyu Miao ve Ben Wilson içinde açıklanan yöntemlerden en iyi şekilde geliştirmek için teşekkür etmek istiyorum. Bu çalışma, Ulusal Bilim Vakfı (DBI 0.454.324) ve Ulusal Sağlık Enstitüsü (R21 EB005183) ve KSK için NIGMS PHS NRSA T32 GM07270 tarafından finanse edildi.

1. Rastgele Au Nanopartikül Dizi Fabrikasyon 8,10,12,14 <ol><li> Au nanoparçacık dizi, ilk önce yoğun bir tabaka ortalama çapı 454 nm ile rastgele adsorbe lateks küre yapılır bir şablon oluşturarak oluşur. Bu yapışma tabakası olarak krom kullanarak 20 nm kalınlığında bir cam lamel ilk buharlaşan altın tarafından sağlanır. </li><li> Polistren alanında tek tabaka daha sonra bir karışım altın kaplamalı substrat teşhir ederek kendini monte 1-etil-3-(3-Gaz sistemlerinde) carbodiimide hidroklorür (EDC), lateks alanında süspansiyon ve de-iyonize su. </li><li> Adsorpsiyon süreci yaklaşık bir saat sürecek izin verilir ve absorbe olmayan küreler uzak bir bol miktarda su ile yıkanır. </li><li> Oluşan tek tabaka kuru hava verilir. </li><li> Son olarak, altın bir 20 nm lateks alanında tek tabakalı rasgele altın nanoparçacık dizi oluşturacak şekilde buharlaştırılır. </li><li> Bir SEM varsa, AuNP dizi Şekil 1 ve sürecin bir diyagram Şekil 8&#39;de gösterildiği gibi bakmak SEM altında görülebilir. </li></ol> 2. Biyolojik Örnek hazırlanması 9,11 <ol><li> Optik yakalama fare hücre çekirdekleri için örnek hazırlama gösterilmiştir. </li><li> Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi&#39;nde Tewari grup Akridin Orange boya ile etiketlenmiş 3T3 fare hücre çekirdekleri elde edildi. </li><li> (BSA: 10: Fare Hücre Çekirdekler)% 10 Serum Albumin (BSA), fosfat tamponlu salin (PBS) Sığır, yaklaşık 1 bir konsantrasyon fare hücre çekirdekleri eklenir. BSA çekirdekleri yüzeye yapışmasını önlemeye yardımcı olur. </li><li> Sonication kullanarak çözüm karıştırın. </li><li> Bizim çözüm 5 uL alüminyum ızgara dizi lamel üzerine yatırılır. Çözüm yatırılır sonra örnek taşımak zorunda değilsiniz böylece mikroskop sahnede alüminyum ızgara ile bu adımı gerçekleştirmek için daha iyidir. </li><li> Lamelleri &quot;1&quot; iki 1 iki yığınlarının örnek görülüyor beşinci lamel desteklemek için kullanılır. </li><li> Görüntülemek için örnek mikroskop altında yerleştirin. </li></ol> 3. Yakalama için Yöntemi <ol><li> Optik cımbız, 633 nm lazer radyasyonu örnek ulaşmak için izin değiştirilmiş bir GFP 17 filtre seti ile donatılmış bir Zeiss Axio Imager.D1M ile 35 mW helyum neon lazer göndererek inşa edilmiştir. </li><li> Zeiss LD EC Epiplan - NEOFLUAR 50x objektif çapı yaklaşık 5 mikron hücre çekirdekleri görüntü için kullanılır. </li><li> Örnek hedefi altında yerleştirildikten sonra, mikroskop altın nanoparçacık dizi veya kırınım ızgarası üzerinde odaklanır. </li><li> Odak noktası yakalamak isteyen çekirdekleri elde edilene kadar dikey mikroskop Çevir. </li><li> Parçacık ve parçacık üzerine yerleştirin lazer tuzağı spot sonra sahne çevrilmiş olsa bile lazer nokta konumunu korumak gerekir. </li></ol> 4. Temsilcisi Sonuçlar: Rastgele altın nanoparçacık dizi prosedürleri Şekil 1 gibi bakmak için bir SEM altında görülebilir AuNP Kullanıcı bir tek tabaka yatırmanız gerekmektedir. Bu plasmonic cımbız tarafından oluşturulan yakalama gücü standart optik cımbız tarafından üretilen kuvvet 10-20 kez olabilir. Plasmonic cımbız parçacık hapsi ulaşmak için gerekli asgari şiddetleri Şekil 4&#39;te çeşitli boyutlarda parçacıklar gösterilmiştir. 9,10 kırınım ızgarası, altın nanodots oranla 20 kat daha yüksek yakalama verimliliği yakalama ve uyum sağlamıştır ve küçük olarak yakalama elde edebiliriz 17 uW / um 2 (Şekil 7). 11 <img alt="Şekil 1" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig1.jpg" /> Şekil 1 10 (a) SEM kendi kendine monte altın nanoparçacıkların. Bireysel altın nanoparçacıkların çapı yaklaşık 450 nm. (B) yakın alan radyasyon gösteren nanoparçacık dağılımı seyrek plasmonic substrat NSOM görüntü,. Ikaz lazer dalga boyu 633 nm. (C), (b) kırmızı kare ile işaretlenmiş alan Yüksek büyütme. (D) 624 nm&#39;de pik gösteren plasmonic substrat Saçılma verimliliği spektrumu. 668 nm&#39;de pik gösteren plasmonic substrat (e) Absorbsiyon verimliliği spektrumu. <img alt="Şekil 2" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig2.jpg" /> Şekil 2 13 (a) Au nanokürecikler rastgele bir 2B alanı 1 x 1 mikron 2 dağıtılmıştır. Her mavi nokta Nanokürecikli merkezi (a = 60 nm) temsil eder. Rasgele Nanokürecikli dizi paralel gözlem uçakları saçılma alan dağıtımları, (b) &#39;de gösterilmiştir (e). Nanokürecikli dizi düzgün, 540 nm dalga boyunda bir uçak dalga tarafından aydınlatılır . Çevreleyen ortamın kırılma indisi 1.33. PolaX-ekseni boyunca ((a) yatay) düzlem dalga puan rization yönü. Olay elektrik alanının büyüklüğü hesaplamada 1 olduğu varsayılır. : Gözlem uçağı ve Nanokürecikli dizi arasındaki ayrımı h. olarak tanımlanan b) h = a. c) h = 2a. d) h = λ. e) h = 2λ. <img alt="Şekil 3" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig3.jpg" /> Şekil 3 9 şematik bir bypass eksitasyon filtresi ve yerini dikroik bir kiriş-ayırıcı dahil olmak üzere özel floresan mikroskop yapılandırma. Bu eş zamanlı yakalama ve floresan görüntüleme için kullanılan yapılandırma. <img alt="Şekil 4" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig4.jpg" /> Şekil 4 10 çevreleyen plasmonic yakalama kullanan sıvı akış hızı bir fonksiyonu olarak tuzak korumak için en az lazer yoğunluğu. Tüm optik yoğunlukları, mikroskop amacı altında örnek düzlemde ölçülür. (A) - (f), sırasıyla tek polistren boncuk çapı 7.3, 6.3 (küresel), 5.0, 3.9, 2.5 ve 1.1 mikron ile ölçüm sonuçlarını gösterir. Parçalar, parçacıkların ilgili mikroskobik görüntüleri göstermektedir. Tüm görüntüleri ölçekli barlar, 5 mm uzunluğu temsil eder. <img alt="Şekil 5" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig5.jpg" /> Şekil 5 10 Şekil kökeni ile donatılmış hattının eğimi. 4 plasmonic yakalama partikül boyutu karşısında. Hata çubukları doğrusal uyan standart sapmalar göstermektedir. Şekil monte hattının eğimi (optik yoğunluğu eşik ve akış hızını arasındaki oran). 4, özellikle daha küçük parçacıkların plasmonic yakalama avantajı gösteren, bu şekilde gösterildiği gibi bir parçacık boyutu ile yaklaşık doğrusal bir ilişki vardır. <img alt="Şekil 6" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig6.jpg" /> Şekil 1-D periyodik nanoyapıların kullanan gelişmiş optik yakalama 6 11 (a) şematik çizim. Olay ışını uzak alan periyodik nano Kırınan. (B) uzak alan iki dik kutuplaşmalar nano ile ışık yoğunluğu dağılımı. (B) FDTD simülasyonları kullanarak elde edilen 417 nm süre ile bir alüminyum ızgara yüzeyi az iki dik polarizasyon, ışık yoğunluğu dağılımı. Dağıtım düz bir alüminyum yüzey yoğunluğuna normalize. (C) ve (d), (c) 350 nm polistren boncuk ve boncuk (d) 1 mikron polistiren doğrudan parçacığın ızgara yüzeyi karşı konumunu yukarıda parçacıklar Yakalama potansiyeli. Beyaz daireler parçacıkların boyutlarını göstermektedir. Parçalar için, düz bir alüminyum yüzey üzerinde karşılaştırmalar aynı parçacık boyutu yakalama potansiyeli gösteriyor. Değerler her bir parçacık boyutu için normalize edilirler. Tüm FDTD simülasyon rakamlar için görüş alanı 10 x 8 mikron 2. <img alt="Şekil 7" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig7.jpg" /> Şekil 7. 11 (a) Tuzak verim ve minimum yakalama yoğunluğu ışın polarizasyon dikey ızgara hatları ile çeşitli boyutlarda polistiren boncuklar ölçülen. Ankastre gösterir tuzak ızgaranın kurallara 3.87 um polistren boncuk dik ve paralel çeviri için yakalama verimlilik asimetri. Izgara ışık polarize dik düz bir çizgi (büyük asimetri) elde edilir, ve çizgi çizgi (küçük asimetri), ızgara ışık polarize paralel elde edilir. Ünitesi (pN [mW / mikron 2] -1). (B) - (d) floresan 590 nm polistren boncuk Yakalama gösteri. Kırmızı bir daire görülebilir lazer ışığı çok loş olduğu gibi, lazer nokta konumunu gösterir. İlk başta güç parçacık yakalama gücü üstesinden Brown hareketi indirilir parçacık parçacık kaçmak için izin veren, yüksek güç spot içinde sıkışmış. (E) - (g) Yakalama gösteri floresan yumurtalık kanseri hücre çekirdeğinde. Yakalama başlatmak için gerekli olan minimum yoğunluğu 16 μW / 20x objektif lens kullanılarak elde mikron 2 oldu. <img alt="Şekil 8" src="/files/ftp_upload/3390/3390fig8.jpg" /> Şekil a) cam lamel Cr ve Au ince bir tabaka Buharlaşma: kap-biçimli altın nanoparçacıkların 8 14 İmalat prosedürü. b) 1 saat küre polistren alanında süspansiyon ve adsorpsiyon maruz kalma. c)-adsorbe olmayan polistiren küreler ve yüzeyin kuruması kaldırılması. d) Au şablon küre üstüne başka bir katman Buharlaşma. e) Au sadece şablon kürelerin üst yan kapaklar şeklinde kap-Au nanoparçacık dizi şematik.

<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>

Çıkar çatışması ilan etti.

Bu yakalama yöntemlerinin önemi, 10 3 μW / mikron 2 yerde 10 μW / mikron 2 sırasını sipariş üzerine bir yerden sürekli yakalama için gerekli olan optik yoğunluğunu azaltmak için bu tekniklerin 10,11 sınırlamalar altın nanoparçacık dizi, aşılması gereken ısıtma konular deneyimleri vardır. Bu sorunu aşmak için, bir yalıtkan malzemeden oluşan bir 2D fotonik kristal yapısı kullanılabilir. Böyle bir yapı teorik olarak düşük optik yoğunluğu ve ...

<table border="1"><tr><td> Malzeme Adı </td><td> Tip </td><td> Şirket </td><td> Katalog Numarası </td><td> Yorum </td></tr><tr><td> Axio Imager Mikroskop </td><td> D1M </td><td> Zeiss </td><td> D1M </td><td> Zeiss Axio Imager.D1M </td></tr><tr><td> Mikroskop Amaç </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 Mikroskop Kamera </td><td> AxioCam MRC </td><td> Zeiss </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Helyum Neon Laser </td><td> 35 mW </td><td> Araştırma Elektro-Optik </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Değişken Aramasında Susturucu </td><td> Sürekli Değişken ND </td><td> ThorLabs </td><td> NDC-100C-4M </td><td> Mikroskop yoğunluğunu ayarlamak için </td></tr><tr><td> Zeiss Filtre Seti </td><td> Filtre Seti # 17 </td><td> Zeiss </td><td> 488017-9901-000 </td><td> Filtre Seti # 17 </td></tr><tr><td> Mikroskop Slaytlar </td><td> 0.5 mm kalınlığında </td><td> VWR </td><td></td><td></td></tr><tr><td> 3T3 fare hücre çekirdekleri </td><td></td><td colspan="2"> Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi </td><td> Mümkün olduğunca soğuk hava deposu </td></tr><tr><td> Akridin Turuncu boya </td><td></td><td colspan="2"> Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi </td><td></td></tr><tr><td> Sığır Serum Albumin </td><td> PBS içinde 1 ile 10 rasyon </td><td colspan="2"> Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi </td><td></td></tr><tr><td> 454 nm polistiren lateks küreler </td><td></td><td> Polysciences, Inc. </td><td></td><td></td></tr><tr><td> carbodiimide hidroklorür (EDC) </td><td> 1-etil-3-(3-Gaz sistemlerinde) </td><td> G-Biosciences </td><td> BC25-1 </td><td></td></tr><tr><td> altın (birikimi için) </td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Yansıtıcı hüküm kırınım ızgarası </td><td></td><td> Edmund Optik </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Fosfat Tamponlu Salin (PBS) </td><td> Dulbecco&#39;nun fosfat tamponlu salin (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

Mikronaltı parçacıkların konumunu ve yönünü işlemek için bir yöntem nondestructively temel biyolojik araştırmalar için son derece yararlı bir araç olacaktır. Belki küçük parçacıklar noninvaziv manipülasyon elde etmek için en yaygın kullanılan fiziksel kuvvet (DEP) dielectrophoresis olmuştur. 1 Bununla birlikte, kendi DEP, çok yönlü ve hassas hücreleri manipüle geleneksel sabit elektrotlar ile yapılır bu yana istenilen yoksun. Küçük parçacıklar kuvvet uygulamak için üç boyutlu elektromanyetik alan degrade kullanan Optik cımbız, bu çok yönlü ve hassas elde 2 Ancak, bu yaklaşımın önemli bir dezavantajı, bir parçacık yakalamak için gerekli gücü elde etmek için gerekli olan yüksek radyasyon yoğunluğu biyolojik örnekler zarar verebilir 3 yakalama ve sıralama düşük optik yoğunluk sağlayan bir çözüm optoelektronik cımbız (OET) ama OET küçük parçacıklarının ince manipülasyon ile sınırlamaları vardır;. DEP-tabanlı teknoloji aynı zamanda çözümün mülkiyet üzerinde kısıtlama koyar 4 , 5 Bu video makalede, canlı hücreler optik manipülasyonu için gerekli radyasyon yoğunluğunu azaltmak ve aynı zamanda yönlendirme kontrolü için bir yöntem tarif iki yöntem anlatacağım. İlk yöntem, Şekil 1&#39;de gösterildiği gibi, rastgele bir altın nanoparçacık (AuNP) dizi örnek için bir substrat olarak kullanan plasmonic cımbız. AuNP dizi bu rezonans dipol momentleri oluşan lokalize yüzey plazmonları (LSP) olay fotonlar yayar ve hücre çözümü büyük bir degrade desenli radyasyon alan oluşturmak dönüştürür. İlk iş Righini ark ve kendi modelleme yüzey plazmon gelişmiş yakalama tuzakları parçacık 6,7,8 plasmonic yaklaşım ince sağlar plasmonic substrat tarafından üretilen alanlar degrade alanını arttırarak gerekli olan ilk yoğunluğunu azaltmak göstermiştir çünkü, mekanik enerji ve dipol-bağımlı bir radyasyon alanı içine daha verimli optik enerji dönüşüm düşük optik yoğunluk elips parçacıklar ve hücrelerin yönlendirme kontrolü. Bu alanlar, Şekil 2&#39;de gösterildiği ve düşük yakalama şiddetleri 4 ve 5 rakamları ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Plasmonic cımbız ile ana sorunların LSP hatırı sayılır bir miktarda ısı üretmek olduğunu ve yakalama sadece iki boyutlu. Bu ısı, tuzak Mikronaltı parçacıkları çıkarmak için yeterli güçlü olabilir konvektif akar ve thermophoresis üretir. 9,10 anlatacağım ikinci yaklaşım, kırınım modları Şekil 6&#39;da gösterildiği gibi çok verimli bir şekilde dağılım ışık periyodik dielektrik nanoyapıların kullanmaktadır 11 İdeal olarak, bir plasmonic cımbız ile yaşanan aynı ısıtma sorunlardan kaçınmak için bir yalıtkan malzemenin bu yapı yapmak istiyorsunuz ama bizim yaklaşımımız bir alüminyum kaplı bir kırınım ızgarası, tek boyutlu periyodik dielektrik nano olarak kullanılır. Bir yarı iletken olmamasına rağmen, önemli bir ısıtma deneyim ve Şekil 7&#39;de gösterildiği gibi düşük yakalama şiddetleri ile küçük parçacıklar, etkin sıkışıp vermedi. Izgara substratı olan parçacıkların uyum, kavramsal bir 2-B fotonik kristal olmayan küresel mikron boyutlu parçacıklar kesin dönüş olanak verebilecek önermeyi doğrular bu optik tuzakları 10 verimlilikleri nedeniyle açıklanan nanoyapıların tarafından üretilen gelişmiş alanları artar Bu kağıt.

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

Plasmonic cımbız ve fotonik kristal nanoyapıların optik yakalama mikro ve nano-parçacıklar verimlilik ve yönlendirme kontrolü yararlı geliştirmeler üretmek için gösterilmiştir.

Gelişmiş mikro ve Nanopartikül Manipülasyon Plasmonic ve Fotonik Kristal Nanoyapıların Kullanımı

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 Görüntüleme.  University of Washington. Plasmonic cımbız ve fotonik kristal nanoyapıların optik yakalama mikro ve nano-parçacıklar verimlilik ve yönlendirme kontrolü yararlı geliştirmeler üretmek için gösterilmiştir.

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 ...

Mühendislik

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.

Immunotargeted sentezi Magneto-plasmonik nanoklastırlar

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

Kimya

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.

Bir Nano-Optik Konveyör Bant imalatı ve İşletilmesi

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.

Tek plasmonik Nanoparçacığı gelen doğrusal olmayan Saçılma Ölçülmesi

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.

Çok fonksiyonlu Hibrid Fe<sub&gt; 2</sub&gt; O<sub&gt; 3</sub&gt; Verimli plasmonik Isıtma -Au Nanoparçacıklar

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.

Plazmonik ve Nanofotonik for Applications Nanopatch Antenlerin Kolloidal Sentezi

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.

Bir İzleme Ortamında plasmonik Yakalama ve Nanopartiküller Yayın

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.

Kolloidal litografi kullanarak periyodik altın Nanocup dizilerin imalatı

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.

Yüzey Plazmon Uyarma tarafından Kolloidal Au Nanorods üzerine Pd Photodeposition

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.

Gelişmiş mikro ve Nanopartikül Manipülasyon Plasmonic ve Fotonik Kristal Nanoyapıların Kullanımı

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler