Bu çalışma, BİT Ar-MSIP / IITP (R0190-15-2040, bir içerik konfigürasyon yönetimi sistemi Geliştirme ve 3 boyutlu baskı için bir simülatör akıllı materyaller kullanılarak) D programı tarafından desteklenmiştir.

Dikkat: Kullanmadan önce tüm ilgili malzeme güvenlik yönetmeliklerine bakınız. mikroçip üretiminde kullanılan kimyasalların Çeşitli akut zehirli ve kanserojendir. mühendislik kontrolleri (davlumbaz, sıcak levha ve hizalama) ve kişisel koruyucu ekipman (koruyucu gözlükler, eldivenler, laboratuvar önlüğü, boy pantolon ve kapalı kullanımı dahil, Fotolitografiyi ve Aşındırma işlemleri gerçekleştirirken tüm uygun güvenlik uygulamalarını kullanın -toe ayakkabılar). PDMS mikrokanalın 1. İmalat <ol><li> fotolitograf işlemi ile mikro kalıp İmalatı <ol><li> Tamamen pirana temizleme (Şekil 1a) ile 4 inçlik Si levhanın yüzeyine yabancı maddeleri çıkarmak. Çanak pirana solüsyon yapmak için 3: 1 oranında sülfürik asit (H2 SO 4) ve hidrojen peroksit (O 2H 2) karıştırın. Tedricen kuvvetli bir asit az miktarlarda ilave edilmesi (H2O karıştırın <sub&gt; 2) zayıf bir asit (H2 SO 4) için; Bu düzen tersine için yüksek ölçüde reaktif kuvvetli bir asit, bir patlamaya yol açabilir. </li><li> 10 dakika boyunca pirana çözeltisi içinde gofret daldırın. Daha sonra geri kalan pirana çözeltisi çıkarmak için 3 dakika boyunca deiyonize (Di) su içinde gofret bırakın. 10 sn için distile su akan gofret durulayın. Kalan DI uzaklaştırmak için N2 gazı ile yıkama prosedürü 3 kez kuru tekrarlayın. </li><li> ayrıca, gofretin kurutmak için 180 ° C&#39;de 20 dakika boyunca bir sıcak plaka üzerinde gofret yerleştirin. </li><li> 1500 rpm&#39;de (1b Şekil) 45 s için gofret ve spin kaplama üstünde olumsuz fotorezist 5 ml dökün; döndürmeli kaplama sonrasında bir fotorezist boncuğu, fotorezist nispeten yüksek yoğunlukta gofret kenarında oluşturulur. </li><li> 5 saat boyunca bir tesviye stand düzleştirme fotodirenç kaplı gofret dengeleyin. </li><li> 65 ° C&#39;de 12 dakika boyunca bir sıcak plaka üzerinde fotorezist kaplı gofret yerleştirinC, 95 ° C de 35 dakika ve 65 ° C (yumuşak pişirme) 12 dk. </li><li> Maske tutucu ve hizalama substrat aşamasında yumuşak pişmiş gofret film maskesi sabitleyin. Fotorezist katılaşmaya 650 mJ / cm2&#39;de 43 s için ultraviyole (UV) ışığa maruz. </li><li> 65 ° C, 95 ° C de 15 dakika ve 65 ° C (maruziyet sonrası pişirme), 5 dakika, 5 dakika boyunca sıcak plaka üzerinde gofret yerleştirin. </li><li> unsolidified fotodirencin çıkarmak için 30 dakika boyunca fotoresist gofret bırakın. </li><li> Geri kalan IPA çıkarmak için izopropil alkol (IPA) ve N2 gazı ile kuru ile gofret durulayın. </li></ol></li><li> PDMS mikrokanalın imalatı <ol><li> Gofret ve atmosferik plazma makinesi 25 ile B 200 bir güçte, 1 dakika için fotorezist kalıbın yüzeyinin tedavi; CH4 gaz akışları ve Sırasıyla, 6 ve 30 sccm olmalıdır. Kolayca polyd ayırmak için bu hidrofobik işlemin gerçekleştirmegofret ve ışığa dirençli kalıp (Şekil 1c) yüzeyinden dimetilsiloksan (PDMS) mikrokanal. </li><li> PDMS baz karıştırılması ve 10 arasında bir oranda sertleştirici PDMS çözeltisi hazırlayın: 1 arasındadır. 2 dakika boyunca karıştırın. </li><li> bir Petri kabı içinde çok ince bisküvi (150 mm x 15 mm) yerleştirilir ve PDMS çözeltisi 100 ml. Bir desikatörde kullanarak karıştırarak elde oluşturulan kabarcıklar çıkarın. </li><li> PDMS çözeltisi (Şekil 1d ve h) katılaşması 80 ° C &#39;de 2 saat süre ile bir fırında Petri tabağına yerleştirin. </li><li> Bir tıraş bıçağı ile PDMS mikrokanalın dış hattı boyunca kesip gofret ayırmak; 13 mm long, 300 um genişliğinde ve 150 um, yüksek (Şekiller 1e, f, i): imal PDMS mikrokanal aşağıdaki boyutlara sahip olmalıdır. Not: deliklerin iki tip tek modlu fiber (SMF), kablo ve borular eklemek için bir micropuncture ile üretilir: (a girişinePDMS mikrokanal (Şekil 1 g ND çıkış)). SMF kablo altın plaka çentikli nanohole lazer ışınını göndermek üzere kullanılır. tüp / ekleme PDMS mikrokanal ila / parçacık çözeltisi elde etmek için kullanılmaktadır. </li><li> PDMS mikrokanalın her bir ucunda 1.5 mm giriş ve çıkış delikleri ile delinmesi. PDMS mikrokanalın merkezinde bir 0.3 mm SMF kablo deliği delmek. </li></ol></li></ol> Altın Plate 2. Aşındırma yöntem <ol><li> 25 x 6.25 mm2 (Şekil 2a) boyutları olan, ticari olarak temin edilebilen altın plakası hazırlayın. </li><li> Aşağıdaki temizleme prosedürleri ile altın plaka üzerinde herhangi bir yabancı madde çıkarın. Her biri 5 dakika boyunca aseton, metanol, ve DI su daldırılarak aşağıdaki sırada temizleyin. </li><li> 10 s için altın plaka DI su ile 3 kez yıkayın ve kalan DI suyun ayrılması için N2 gazı ile plaka kurutun. </li><li> için sıcak plaka üzerinde altın plaka yerleştirin180 ° C de 20 dakika tam olarak kalan nemi çıkarmak için. </li><li> 3,000 rpm&#39;de 40 saniye için altın kaplama sıkma tabakasında heksametildisilazan (HMDS) 0.5 mL dökün. </li><li> 3,000 rpm&#39;de 40 saniye için spin kaplı HMDS&#39;nin üst ve sıkma tabakasında pozitif fotorezist 0.5 mL dökün (Şekil 2b). </li><li> 110 ° C (yumuşak kabartma) 90 s için sıcak plaka üzerinde fotorezist kaplı altın plaka koyun. </li><li> cam levhanın film maskesi saptamak ve alt tabaka sahnede yumuşak pişmiş altın plaka yerleştirilir. Photoresist&#39;i erimesi için 64 mJ / cm2 4.5 saniye boyunca UV ışığına Açığa. </li><li> 1 dakika çözündürüldü fotorezist (Şekil 2c) uzaklaştırmak için fotodirenç altın plaka bırakın. DI suyla Altın plaka durulayın ve N2 gazı ile kurutulur. </li><li> Maruz Au (Şekil 2d) uzaklaştırmak için 28 Â / sn bir aşındırma hızında 45 sn Au yanığı altın plaka bırakın. DI Su sağlama altın plaka durulayınR ve N2 gazı ile kurutulur. </li><li> Maruz Ti (Şekil 2e) çıkarmak için 25 Â / sn bir aşındırma oranı 5 saniye için Ti yanığı altın plaka bırakın. DI suyla Altın plaka durulayın ve N2 gazı ile kurutulur. </li><li> 3 dakika her biri (Şekil 2f) aseton, metanol ve Dİ su içinde daldırarak altın levha üzerinde kalan fotorezist çıkarın; Yazılı sırayla plaka bırakın. </li><li> 10 s için altın plaka DI su ile 3 kez yıkayın. N2 gazı ile kuru DI su uzaklaştırılmıştır. </li><li> Tamamen nemi çıkarmak için 120 ° C&#39;de 3 dakika boyunca sıcak plaka üzerinde altın plakayı; üretilen altın blok 400 x 150 um 2 (Şekil 2 s) olmalıdır. </li><li> Değirmen aşındırma (Şekiller 2G ve i) sonra imal edilmiş altın bloğun merkezinden bir odaklanmış iyon demeti (FİB) kullanılarak 400 nm nanohole. altın bl odaklanmak için 370-nm dairesel model oluşturma3 s boyunca 28 pA 30 kV voltaj hızlandırıcı bir iyon ile takılıp sıkıştırılmış. </li></ol> Microchip 3. Montaj <ol><li> 80 W bir güç ve 825 mTorr 25 arasında bir basınçta bir plazma sistemi ile bir araya bağlamak için O2 plazma ile 1 dakika için PDMS mikrokanal ve altın plakanın her iki yüzünü de maruz bırakınız. NOT: Bu altın blok ve PDMS mikro kanal mikrometre düzeyinde olduğu için hassasiyetle bunları eklemek özellikle zordur. Bu nedenle, bir kamera ve bir el aşaması ile bir hizalama kullanın. </li><li> Hizalayıcı (Şekil 3a), maske tutucu film bir maske için kullanılan cam levhanın sabitleyin. </li><li> Cam levhanın Ç 2 -plazma ile muamele edilmiş PDMS mikrokanalı takın; PDMS hidrofilik olduğu için, kolayca herhangi bir yapışma çözüm olmadan cam levhanın eklenecektir. Hizalayıcı (Şekil 3a), alt-tabaka aşamasında altın kaplamalı sabitleyin. </li><li> th merkezlerini bulunhizalama kamerayı kullanarak, aynı eksen üzerinde hizalanmış e SMF kablo deliği ve altın blok. Iki parça (Şekil 3b ve c) birleştirmek için el aşaması kaldırın. </li></ol> PDMS Coating Mikroçip yan yüzey Pürüzlülüğünün 4. Yapı Not: 400 x 150 um 2 sabit boyutlara sahip altın kaplama PDMS malzemeden daha kesmek için nispeten daha zordur. Bu nedenle, levhanın PDMS mikrokanalı ayırmak için, bir traş makinesi bıçak altın plaka daha büyük bir parçasını kesmek için kullanılır. Kanalın içinde bir mikroskop (Şekil 4a) yan taraftan bakıldığı şekilde iki parça birleştirdikten sonra, altın plaka PDMS nisbetle aşırı parçalar daha sonra kesilmelidir. Bununla birlikte, bir pencere olarak kullanılan kesim yüzeyi, yüksek bir yüzey pürüzlülüğüne sahiptir ve sonuç olarak (Şekil kanalda akan parçacıkların bulutlu görüntüler üretir4b). PDMS çözeltisi ile Kaplama Bu sorunu gidermek için yeniden gerçekleştirilir. <ol><li> 10 de madde PDMS taban karıştırılması ve kür PDMS çözeltisi hazırlayın: 1 oranında 2 dakika boyunca karıştırın. </li><li> Petri kabı içine PDMS çözeltisi 2 ml dökün ve 1000 rpm&#39;de (şekil 4c) 30 s için sıkma kaplama yapmak. </li><li> Petri kabı (Şekil 4d) ile mikroskop yer alacak olan mikroçip yüzeyi yerleştirin. PDMS çözeltisi katılaşmaya 80 ° C&#39;de 1 saat boyunca bir fırında Petri tabağına yerleştirin. </li><li> Mikroçip ve bir tıraş bıçağı kullanılarak PDMS sınır kesin ve daha sonra Petri çanak ayırmak (Şekil 4e, f). </li></ol> 5. Lazer Kavrama Microchip SMF Kablo takma için NOT: plasmonik cımbız sistemi için, bir 1.064 nm dalga boyu olan bir fiber optik gelen lazer kullanılır. SMF kablo inci çapı için kullanılandiş lazer (5 mm), mikroçip altın bloğu (400 x 150 um 2) ile öğütülmüş nanohole lazer ışınını göndermek üzere çok büyüktür. SMF kablonun kaplama çapı 125 um&#39;dir. Bu nedenle, gelen lazer ve SMF kablo bağlanmış olması gerekir. <ol><li> Mikroskop objektif bir 40X objektif lens SMF coupler&#39;inde monte bağlayın. SMF bağlayıcı elyaf kelepçesi üzerine SMF kablo sabitleyin. objektif lens arka açıklığı doldurmak için gelen lazer ışını hizalayın. </li><li> SMF kuplörün donatılmış üç eksenli el aşamasında ayarlayarak SMF kablo göbeğine lazer ışınının odak. </li><li> mikroçip SMF kablo deliğine SMF kablosunun diğer ucunu yerleştirin. mikroçip de sabit fiber kablo müstakil edilemez, çünkü elyaf kablosunun kenarında sokulmasından önce lazer gücü ölçün. </li><li> SMF kabin arasındaki boşluktan akan parçacık çözeltisi sızmasını önlemek için, epoksi yapıştırıcı kullanılarak SMF kablo deliği mühürle deliği (300 um) ve SMF kablo (125 um) kaplama; yerleştirilen fiber kablosunun ucu sıvı akışını önlemek için mikrokanalı girmek gerekir. El ile bu nanohole barındıran altın bloğuna dik olacak şekilde Görsel geri-besleme fiber kablo hizalayın. </li></ol> Microchip 6. plasmonik Yakalama Tek Floresan Polistiren Parçacık <ol><li> bir şırınga micropump etmek mümkündür ve parçacık çözeltisi ile doldurulmuş olan şırınga, takın. floresan mikroskop örnek aşamasında cam kapak yerleştirin. mikroçip giriş / çıkış delikleri tüpleri bağlayın. cam kapak üzerinde PDMS kaplı mikroçip yüzeyi yerleştirin. </li><li> floresan mikroskopu üzerinde monte kamera ile kanalın iç gözlemleyerek 60X su daldırma objektif lense ortogonal mikroçip yerleştirin. yerinde mikroçip düzeltmek için şeffaf bant kullanın. Şırınga KD ile mikroçip giriş borusunuEdle. </li><li> 20 um / s mikropompayı kontrol ederek mikroçipe parça çözeltisi ekleyin. Bu anda, floresan lamba açıldığında floresan parçacık kanalında da gözlenebilir olduğunu teyit etmektedir. </li><li> parçacık çözeltisi mikroçip çıkışından çıkar kadar bekleyin. 3.4 mm / s hız ayarlama. </li><li> o nanohole içine lazer yayar, böylece lazer kaynak cihazı çevirin; Floresan parçacık nanohole RIM sıkışacaktır. </li><li> tuzak parçacık çıkar kadar mikropompayı kontrol edilmesi ile 0,4 mm / s artışlarla akışkan hızı Rampa. sıkışan parçacıklar kaçış akışkanın hızını ölçer. Bu ölçülen akışkan hızı kullanarak her lazer yoğunluğu için maksimum yakalama gücü elde edilir. </li></ol>

<ol>
	<li>Crane, N. B., Onen, O., Carballo, J., Ni, Q., Guldiken, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluidic+assembly+at+the+microscale:+progress+and+prospects.">Fluidic assembly at the microscale: progress and prospects.</a> Microfluid. Nanofluid. 14 (3), 383-419 (2013).</li><li>Yao, B., Luo, G. A., Feng, X., Wang, W., Chen, L. X., Wang, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microfluidic+device+based+on+gravity+and+electric+force+driving+for+flow+cytometry+and+fluorescence+activated+cell+sorting.">A microfluidic device based on gravity and electric force driving for flow cytometry and fluorescence activated cell sorting.</a> Lab Chip. 4 (6), 603-607 (2004).</li><li>Zhang, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-chip+manipulation+of+continuous+picoliter-volume+superparamagnetic+droplets+using+a+magnetic+force.">On-chip manipulation of continuous picoliter-volume superparamagnetic droplets using a magnetic force.</a> Lab Chip. 9 (20), 2992-2999 (2009).</li><li>Park, I. Y., Sung, S. Y., Lee, J. H., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manufacturing+micro-scale+structures+by+an+optical+tweezers+system+controlled+by+five+finger+tips.">Manufacturing micro-scale structures by an optical tweezers system controlled by five finger tips.</a> J. Micromech. Microeng. 17, N82-N89 (2007).</li><li>Kim, J. D., Hwang, S. U., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Traceable+assembly+of+microparts+using+optical+tweezers.">Traceable assembly of microparts using optical tweezers.</a> J. Micromech. Microeng. 22, 105003 (2012).</li><li>Kim, J. D., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+and+actuation+of+a+microscopic+gear+assembly+formed+using+optical+tweezers.">Construction and actuation of a microscopic gear assembly formed using optical tweezers.</a> J. Micromech. Microeng. 23, 065010 (2013).</li><li>Kim, J. D., Choi, J. H., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+measurement+of+the+maximal+forces+in+plasmonic+tweezers.">A measurement of the maximal forces in plasmonic tweezers.</a> Nanotechnology. 26 (42), 425203 (2015).</li><li>Kim, J. D., Lee, Y. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trapping+of+a+single+DNA+molecule+using+nanoplasmonic+structures+for+biosensor+applications.">Trapping of a single DNA molecule using nanoplasmonic structures for biosensor applications.</a> Biomed. Opt. Express. 5 (8), 2471-2480 (2014).</li><li>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=Plasmonic+tweezers+-+the+strength+of+surface+plasmons.">Plasmonic tweezers - the strength of surface plasmons.</a> MRS Bull. 37 (8), 739-744 (2012).</li><li>Juan, M. L., Gordon, R., Pang, Y., Eftekhari, F., 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=Self-induced+back-action+optical+trapping+of+dielectric+nanoparticles.">Self-induced back-action optical trapping of dielectric nanoparticles.</a> Nat. Phys. 5, 915-919 (2009).</li><li>Pang, Y., Gordon, R. <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+of+12+nm+dielectric+spheres+using+double-nanoholes+in+a+gold+film.">Optical trapping of 12 nm dielectric spheres using double-nanoholes in a gold film.</a> Nano Lett. 11 (9), 3763-3767 (2011).</li><li>Tanaka, Y., Kaneda, S., Sasaki, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+potential+of+optical+trapping+using+a+plasmonic+nanoblock+pair.">Nanostructured potential of optical trapping using a plasmonic nanoblock pair.</a> Nano Lett. 13 (5), 2146-2150 (2013).</li><li>Kang, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-power+nano-optical+vortex+trapping+via+plasmonic+diabolo+nanoantennas.">Low-power nano-optical vortex trapping via plasmonic diabolo nanoantennas.</a> Nat. Commun. 2, 582 (2011).</li><li>Roxworthy, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+plasmonic+bowtie+nanoantenna+arrays+for+optical+trapping,+stacking,+and+sorting.">Application of plasmonic bowtie nanoantenna arrays for optical trapping, stacking, and sorting.</a> Nano Lett. 12 (2), 796-801 (2012).</li><li>Shoji, T., Tsuboi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+optical+tweezers+toward+molecular+manipulation:+tailoring+plasmonic+nanostructure,+light+source,+and+resonant+trapping.">Plasmonic optical tweezers toward molecular manipulation: tailoring plasmonic nanostructure, light source, and resonant trapping.</a> J. Phys. Chem. Lett. 5 (17), 2957-2967 (2014).</li><li>Pang, Y., Gordon, R. <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+of+a+single+protein.">Optical trapping of a single protein.</a> Nano Lett. 12 (1), 402-406 (2012).</li><li>Tsuboi, Y., et al. <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+of+quantum+dots+based+on+gap-mode-excitation+of+localized+surface+plasmon.">Optical trapping of quantum dots based on gap-mode-excitation of localized surface plasmon.</a> J. Phys. Chem. Lett. 1, 2327-2333 (2010).</li><li>Shoji, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Permanent+fixing+or+reversible+trapping+and+release+of+DNA+micropatterns+on+a+gold+nanostructure+using+continuous-wave+or+femtosecond-pulsed+near-infrared+laser+light.">Permanent fixing or reversible trapping and release of DNA micropatterns on a gold nanostructure using continuous-wave or femtosecond-pulsed near-infrared laser light.</a> J. Am. Chem. Soc. 135 (17), 6643-6648 (2013).</li><li>Grigrenko, A. N., Roberts, N. W., Dickson, M. R., Zhang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanometric+optical+tweezers+based+on+nanostructured+substrates.">Nanometric optical tweezers based on nanostructured substrates.</a> Nat. Photonics. 2, 365-370 (2008).</li><li>Righini, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-optical+trapping+of+rayleigh+particles+and+escherichia+coli+bacteria+with+resonant+optical+antennas.">Nano-optical trapping of rayleigh particles and escherichia coli bacteria with resonant optical antennas.</a> Nano Lett. 9 (10), 3387-3391 (2009).</li><li>Chen, K. Y., Lee, A. T., Hung, C. C., Huang, J. S., Yang, Y. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transport+and+trapping+in+two-dimensional+nanoscale+plasmonic+optical+lattice.">Transport and trapping in two-dimensional nanoscale plasmonic optical lattice.</a> Nano Lett. 13 (9), 4118-4122 (2013).</li><li>Berthelot, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+manipulation+with+scanning+near-field+optical+nanotweezers.">Three-dimensional manipulation with scanning near-field optical nanotweezers.</a> Nat. Nanotechnol. 9 (4), 295-299 (2014).</li><li>Chen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+optical+trapping+and+arrangement+of+nano-objects+in+a+plasmonic+nanocavity.">Enhanced optical trapping and arrangement of nano-objects in a plasmonic nanocavity.</a> Nano Lett. 12 (1), 125-132 (2011).</li><li>Wang, K., Schonbrun, E., Steinvurzel, P., Crozier, K. B. <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+rotating+nanoparticles+using+a+plasmonic+nano-tweezer+with+an+integrated+heat+sink.">Trapping and rotating nanoparticles using a plasmonic nano-tweezer with an integrated heat sink.</a> Nat. Commun. 2, 469 (2011).</li><li>Byun, D., Cho, S. J., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+a+flexible+penetrating+microelectrode+array+for+use+on+curved+surfaces+of+neural+tissues.">Fabrication of a flexible penetrating microelectrode array for use on curved surfaces of neural tissues.</a> J. Micromech. Microeng. 23, 125010 (2013).</li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Şekil 6a dikdörtgen nokta gösterilen SMF kablosu, mikroçip üzerinde SMF kablo deliğine sokulmuştur. SMF kablo delik kablo çapından daha büyük olduğu için, epoksi yapıştırıcı akan parçacık çözeltisi sızmasını önlemek için bir boşluğu kapatmak için kullanılmıştır. epoksi yapıştırıcı tatbik edilmeden önce, altın bloğu ve kablo kenarı eş eksenli olarak, bir mikroskop kullanılarak elle hizalanmalıdır. bu eş eksenli olarak hizalanabilir sokulan kablo kenar ve na...

mikro nesneleri işlemek yeteneği birçok mikro / nano deneyleri için vazgeçilmez bir özelliktir. Direkt temas manipülasyonlar manipüle nesneleri zarar verebilir. Daha önce düzenlenen nesneleri serbest bırakılması nedeniyle de yapışma problemlerinin zordur. Bu sorunların üstesinden gelmek için, bir akışkan 1, elektrikli 2, manyetik, 3 veya foton kuvvetleri 4, 5, 6, 7 kullanarak birkaç dolaylı yöntemler, 8 önerilmiştir. Fotonik güçlerini kullanmak plasmonik cımbız olay yoğunluğu 9 daha büyük olağanüstü saha geliştirme birkaç siparişlerin fiziği dayanmaktadır. Bu son derece güçlü alan geliştirme son derece küçük nano parçacıkların yakalanmasını sağlar. Örneğin, hareketsiz ve nano boyutlu işlemek için gösterilmiştirpolistiren partikülleri 7, 10, 11, 12, 13, 14, polimer zincirleri 15, proteinler 16, kuantum noktaları 17 ve DNA moleküllerinin 8, 18 gibi nesneler. Onlar etkili bir şekilde incelenir önce hızlı bir şekilde yok ya çünkü lazer yüksek yoğunluğu nedeniyle hasar nedeniyle plasmonik cımbız olmadan, tuzak nanopartiküller zordur. Birçok plasmonik çalışmalar çeşitli nano ölçekli altın yapılarını kullanmışlardır. Biz, 19 nanodisk türleri, 12, 13, 14, 15 çıkıntı yapan olarak altın yapıları kategorize <syukarı&gt;, 20, 21 ya da bastırılmış nanohole tipi 7, 8, 10, 11, 22, 23. ikincisi için, altın substratlar gözlem açılma alanı nedeniyle, görüntüleme kolaylık açısından, nanodisk türleri nanohole türlerine göre daha uygundur. Ayrıca, plasmonik yakalama plasmonik yapının yakınında meydana gelir ve gözlem daha zor hale getirir. Bizim bilgimize göre, nanohole türlerinde plasmonik yakalama oranı sadece dolaylı saçılma sinyallerini kullanarak doğrulandı. Ancak, bu tür mikroskobik görüntüleri gibi hiçbir başarılı direkt gözlemler, bildirilmiştir. Çok az çalışma sıkışan partiküllerin pozisyon tarif edilmiştir. Bu tür bir sonuç, Wang ve arkadaşları tarafından sunuldu. Onlar altın maddesi üzerinde bir altın sütunu oluşturulur ve p gözlenenBir floresan mikroskop 24 ile eşya hareketi. Bununla birlikte, bu ışın eksenine paralel yönde değil yanal hareketlerini izlemek için etkilidir. Bu yazıda, yeni akışkan mikroçip tasarım ve üretim prosedürlerini tanıtmak. Bu çip kullanarak, plasmonik nano paralel ve dik yönde hem de plasmonically sıkışan partiküllerin izleme göstermektedir. Ayrıca, mikroçip, uç hızı bulmak için akışkan hızı artırılarak immobilize parçacığın maksimum kuvveti ölçer. plasmonik cımbız üzerinde çoğu çalışma nicel deneysel kurulumları kullanılan maksimal yakalama kuvvetleri gösteremez çünkü bu çalışma benzersizdir.

<table><tbody><tr><td>Negative photoresist&amp;nbsp;</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 2075</td><td></td></tr><tr><td>Developer</td><td>MicroChem</td><td>SU-8 Developer</td><td></td></tr><tr><td>Positive photoresist&amp;nbsp;</td><td>Merck Ltd.</td><td>AZ GXR-601</td><td></td></tr><tr><td>AZ Photoresist Developers</td><td>Merck Ltd.</td><td>AZ 300 MIF</td><td></td></tr><tr><td>HMDS</td><td>Merck Ltd.</td><td>AZ Adhesion Promoter</td><td></td></tr><tr><td>Aligner</td><td>Midas System</td><td>MDA 400M</td><td></td></tr><tr><td>Atmospheric plasma machine&amp;nbsp;</td><td>Atmospheric Process&lt;br/&gt; Plasma Co.</td><td>IDP-1000</td><td></td></tr><tr><td>Polydimethylsiloxane (PDMS)</td><td>Dow Corning</td><td>Sylgard 184 A/B</td><td></td></tr><tr><td>Gold coated test slides</td><td>EMF Co.</td><td>TA124(Ti/Au)</td><td></td></tr><tr><td>Au etchant&amp;nbsp;</td><td>Transene Inc.</td><td>TFA</td><td></td></tr><tr><td>Ti etchant&amp;nbsp;</td><td>Transene Inc.</td><td>TFT</td><td></td></tr><tr><td>40X objective lens&amp;nbsp;</td><td>Edmund Optics</td><td>40X DIN</td><td></td></tr><tr><td>60X water immersion&lt;br/&gt; objective lens&amp;nbsp;</td><td>Olympus</td><td>LUMPLFLN 60XW</td><td></td></tr><tr><td>Optical fiber incident laser&amp;nbsp;</td><td>IPG Photonic</td><td>YLR 10</td><td></td></tr><tr><td>SMF coupler</td><td>Thorlabs</td><td>MBT612D/M</td><td></td></tr><tr><td>Syringe micropump</td><td>Harvard</td><td>PC2 70-4501</td><td></td></tr><tr><td>Fluorescent microscope&amp;nbsp;</td><td>Olympus</td><td>IX-51</td><td></td></tr><tr><td>Plasma system</td><td>Femto Science Inc</td><td>CUTE-MPR</td><td></td></tr></tbody></table>

plasmonic trapping and release of nanoparticles in a monitoring environment

Plasmonik cımbız polarize nano ölçekli nesneleri tutmak için yüzey plazmon Polaritonlar kullanın. plasmonik cımbız çeşitli tasarımlar arasında sadece birkaç immobilize parçacıkların gözlemleyebiliriz. Ayrıca, çalışmaların sınırlı sayıda deneysel parçacıklar üzerinde exertable kuvvetleri ölçüldü. tasarımlar çıkıntılı nanodisk türüne veya bastırılmış nanohole türü olarak sınıflandırılabilir. İkincisinin için, mikroskobik gözlem son derece zordur. Bu yazıda, yeni plasmonik cımbız sistemi bir plasmonik nanohole yapının simetrik eksenine paralel ve dik yönde hem de parçacıklar izlemek için sokulur. Bu özellik nanohole kenarına yakın her parçacığın hareketini gözlemlemek için bize sağlar. Ayrıca, miktar yeni akışkan kanalı kullanılarak maksimum sıkıştırma kuvvetinin tahmin edilebilir.

PDMS mikrokanal ve nanohole altın plakasının fabrikasyon işlemi, Şekil 1 ve 2 de gösterilmiştir. Yöntem iki parçaları birleştirmek ve gerçek mikroçip, Şekil 3 &#39;de gösterilmiştir. PDMS mikroçip tarafından kanalın içini ortaya çıkarmak için kesilmiştir. Bununla birlikte, bunun nedeni, kesme düzleminin yüzey pürüzlülüğünün kanalda akan parçacıkların gözlemlemek zordu. Bu nedenle, Şekil 4&#39...

Watch this Scientific Journal Video about Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment at JoVE.com

Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

plasmonik cımbız katılan bir mikroçip üretim süreci burada sunulmuştur. Mikroçip maksimum sıkıştırma kuvvetinin ölçülmesi için bir tuzak parçacığın görüntülenmesine olanak sağlar.

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 ...

plasmonic-trapping-release-nanoparticles-monitoring

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Engineering

7.6K Görüntüleme.  Korea Basic Science Institute (KBSI).  plasmonik cımbız katılan bir mikroçip üretim süreci burada sunulmuştur. Mikroçip maksimum sıkıştırma kuvvetinin ölçülmesi için bir tuzak parçacığın görüntülenmesine olanak sağlar. 

Video: Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment

Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To compensate for lower light absorption such physically thin devices have to incorporate light-trapping which increases their optical thickness. Light scattering by textured surfaces is a common technique but it cannot be universally applied to all solar cell technologies. Some cells, for example those made of evaporated silicon, are planar as produced and they require an alternative light-trapping means suitable for planar devices. Metal nanoparticles formed on planar silicon cell surface and capable of light scattering due to surface plasmon resonance is an effective approach.
The paper presents a fabrication procedure of evaporated polycrystalline silicon solar cells with plasmonic light-trapping and demonstrates how the cell quantum efficiency improves due to presence of metal nanoparticles.
To fabricate the cells a film consisting of alternative boron and phosphorous doped silicon layers is deposited on glass substrate by electron beam evaporation. An Initially amorphous film is crystallised and electronic defects are mitigated by annealing and hydrogen passivation. Metal grid contacts are applied to the layers of opposite polarity to extract electricity generated by the cell. Typically, such a ~2 &mu;m thick cell has a short-circuit current density (Jsc) of 14-16 mA/cm2, which can be increased up to 17-18 mA/cm2 (~25% higher) after application of a simple diffuse back reflector made of a white paint.
To implement plasmonic light-trapping a silver nanoparticle array is formed on the metallised cell silicon surface. A precursor silver film is deposited on the cell by thermal evaporation and annealed at 23&deg;C to form silver nanoparticles. Nanoparticle size and coverage, which affect plasmonic light-scattering, can be tuned for enhanced cell performance by varying the precursor film thickness and its annealing conditions. An optimised nanoparticle array alone results in cell Jsc enhancement of about 28%, similar to the effect of the diffuse reflector. The photocurrent can be further increased by coating the nanoparticles by a low refractive index dielectric, like MgF2, and applying the diffused reflector. The complete plasmonic cell structure comprises the polycrystalline silicon film, a silver nanoparticle array, a layer of MgF2, and a diffuse reflector. The Jsc for such cell is 21-23 mA/cm2, up to 45% higher than Jsc of the original cell without light-trapping or ~25% higher than Jsc for the cell with the diffuse reflector only.
Introduction
Light-trapping in silicon solar cells is commonly achieved via light scattering at textured interfaces. Scattered light travels through a cell at oblique angles for a longer distance and when such angles exceed the critical angle at the cell interfaces the light is permanently trapped in the cell by total internal reflection (Animation 1: Light-trapping). Although this scheme works well for most solar cells, there are developing technologies where ultra-thin Si layers are produced planar (e.g. layer-transfer technologies and epitaxial c-Si layers) 1 and or when such layers are not compatible with textures substrates (e.g. evaporated silicon) 2. For such originally planar Si layer alternative light trapping approaches, such as diffuse white paint reflector 3, silicon plasma texturing 4 or high refractive index nanoparticle reflector 5 have been suggested.
Metal nanoparticles can effectively scatter incident light into a higher refractive index material, like silicon, due to the surface plasmon resonance effect 6. They also can be easily formed on the planar silicon cell surface thus offering a light-trapping approach alternative to texturing. For a nanoparticle located at the air-silicon interface the scattered light fraction coupled into silicon exceeds 95% and a large faction of that light is scattered at angles above critical providing nearly ideal light-trapping condition (Animation 2: Plasmons on NP). The resonance can be tuned to the wavelength region, which is most important for a particular cell material and design, by varying the nanoparticle average size, surface coverage and local dielectric environment 6,7. Theoretical design principles of plasmonic nanoparticle solar cells have been suggested 8. In practice, Ag nanoparticle array is an ideal light-trapping partner for poly-Si thin-film solar cells because most of these design principle are naturally met. The simplest way of forming nanoparticles by thermal annealing of a thin precursor Ag film results in a random array with a relatively wide size and shape distribution, which is particularly suitable for light-trapping because such an array has a wide resonance peak, covering the wavelength range of 700-900 nm, important for poly-Si solar cell performance. The nanoparticle array can only be located on the rear poly-Si cell surface thus avoiding destructive interference between incident and scattered light which occurs for front-located nanoparticles 9. Moreover, poly-Si thin-film cells do not requires a passivating layer and the flat base-shaped nanoparticles (that naturally result from thermal annealing of a metal film) can be directly placed on silicon further increases plasmonic scattering efficiency due to surface plasmon-polariton resonance 10.
The cell with the plasmonic nanoparticle array as described above can have a photocurrent about 28% higher than the original cell. However, the array still transmits a significant amount of light which escapes through the rear of the cell and does not contribute into the current. This loss can be mitigated by adding a rear reflector to allow catching transmitted light and re-directing it back to the cell. Providing sufficient distance between the reflector and the nanoparticles (a few hundred nanometers) the reflected light will then experience one more plasmonic scattering event while passing through the nanoparticle array on re-entering the cell and the reflector itself can be made diffuse - both effects further facilitating light scattering and hence light-trapping. Importantly, the Ag nanoparticles have to be encapsulated with an inert and low refractive index dielectric, like MgF2 or SiO2, from the rear reflector to avoid mechanical and chemical damage 7. Low refractive index for this cladding layer is required to maintain a high coupling fraction into silicon and larger scattering angles, which are ensured by the high optical contrast between the media on both sides of the nanoparticle, silicon and dielectric 6. The photocurrent of the plasmonic cell with the diffuse rear reflector can be up to 45% higher than the current of the original cell or up to 25% higher than the current of an equivalent cell with the diffuse reflector only.

Polycrystalline silicon thin-film solar cells on glass are fabricated by deposition of boron and phosphorous doped silicon layers followed by crystallisation, defect passivation and metallisation. Plasmonic light-trapping is introduced by forming Ag nanoparticles on the silicon cell surface capped with a diffused reflector resulting in ~45% photocurrent enhancement.

Plasmonic geliştirilmiş Işık-tutucu ile Polycrystalline Silikon İnce-film Solar hücreler

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To ...

Mühendislik

Optical Trapping of Nanoparticles

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping and manipulating small biological particles. Ashkin and co-workers first demonstrated optical tweezers using a single focused beam1. The single beam trap can be described accurately using the perturbative gradient force formulation in the case of small Rayleigh regime particles1. In the perturbative regime, the optical power required for trapping a particle scales as the inverse fourth power of the particle size. High optical powers can damage dielectric particles and cause heating. For instance, trapped latex spheres of 109 nm in diameter were destroyed by a 15 mW beam in 25 sec1, which has serious implications for biological matter2,3.
A self-induced back-action (SIBA) optical trapping was proposed to trap 50 nm polystyrene spheres in the non-perturbative regime4. In a non-perturbative regime, even a small particle with little permittivity contrast to the background can influence significantly the ambient electromagnetic field and induce a large optical force. As a particle enters an illuminated aperture, light transmission increases dramatically because of dielectric loading. If the particle attempts to leave the aperture, decreased transmission causes a change in momentum outwards from the hole and, by Newton's Third Law, results in a force on the particle inwards into the hole, trapping the particle. The light transmission can be monitored; hence, the trap can become a sensor. The SIBA trapping technique can be further improved by using a double-nanohole structure.
The double-nanohole structure has been shown to give a strong local field enhancement5,6. Between the two sharp tips of the double-nanohole, a small particle can cause a large change in optical transmission, thereby inducing a large optical force. As a result, smaller nanoparticles can be trapped, such as 12 nm silicate spheres7 and 3.4 nm hydrodynamic radius bovine serum albumin proteins8. In this work, the experimental configuration used for nanoparticle trapping is outlined. First, we detail the assembly of the trapping setup which is based on a Thorlabs Optical Tweezer Kit. Next, we explain the nanofabrication procedure of the double-nanohole in a metal film, the fabrication of the microfluidic chamber and the sample preparation. Finally, we detail the data acquisition procedure and provide typical results for trapping 20 nm polystyrene nanospheres.

The following setup approach details low power optical trapping of dielectric nanoparticles using a double-nanohole in metal film.

Nanopartiküllerin Optik Yakalama

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Construction of a High Resolution Microscope with Conventional and Holographic Optical Trapping Capabilities

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular organelles 2,3, as well as for high spatial and temporal resolution readout of their position relative to the center of the trap. The system described herein has one such "traditional" trap operating at 980 nm. It additionally provides a second optical trapping system that uses a commercially available holographic package to simultaneously create and manipulate complex trapping patterns in the field of view of the microscope 4,5 at a wavelength of 1,064 nm. The combination of the two systems allows for the manipulation of multiple refractive objects at the same time while simultaneously conducting high speed and high resolution measurements of motion and force production at nanometer and piconewton scale.

The system described herein employs a traditional optical trap as well as an independent holographic optical trapping line, capable of creating and manipulating multiple traps. This allows for the creation of complex geometric arrangements of refractive particles while also permitting simultaneous high-speed, high-resolution measurements of the activity of biological enzymes.

Geleneksel ve Holografik Optik Yakalama Yetenekleri ile bir Yüksek Çözünürlüklü Mikroskop İnşaatı

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular ...

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

A method to manipulate the position and orientation of submicron particles nondestructively would be an incredibly useful tool for basic biological research. Perhaps the most widely used physical force to achieve noninvasive manipulation of small particles has been dielectrophoresis(DEP).1 However, DEP on its own lacks the versatility and precision that are desired when manipulating cells since it is traditionally done with stationary electrodes. Optical tweezers, which utilize a three dimensional electromagnetic field gradient to exert forces on small particles, achieve this desired versatility and precision.2 However, a major drawback of this approach is the high radiation intensity required to achieve the necessary force to trap a particle which can damage biological samples.3 A solution that allows trapping and sorting with lower optical intensities are optoelectronic tweezers (OET) but OET's have limitations with fine manipulation of small particles; being DEP-based technology also puts constraint on the property of the solution.4,5
This video article will describe two methods that decrease the intensity of the radiation needed for optical manipulation of living cells and also describe a method for orientation control. The first method is plasmonic tweezers which use a random gold nanoparticle (AuNP) array as a substrate for the sample as shown in Figure 1. The AuNP array converts the incident photons into localized surface plasmons (LSP) which consist of resonant dipole moments that radiate and generate a patterned radiation field with a large gradient in the cell solution. Initial work on surface plasmon enhanced trapping by Righini et al and our own modeling have shown the fields generated by the plasmonic substrate reduce the initial intensity required by enhancing the gradient field that traps the particle.6,7,8 The plasmonic approach allows for fine orientation control of ellipsoidal particles and cells with low optical intensities because of more efficient optical energy conversion into mechanical energy and a dipole-dependent radiation field. These fields are shown in figure 2 and the low trapping intensities are detailed in figures 4 and 5. The main problems with plasmonic tweezers are that the LSP's generate a considerable amount of heat and the trapping is only two dimensional. This heat generates convective flows and thermophoresis which can be powerful enough to expel submicron particles from the trap.9,10 The second approach that we will describe is utilizing periodic dielectric nanostructures to scatter incident light very efficiently into diffraction modes, as shown in figure 6.11 Ideally, one would make this structure out of a dielectric material to avoid the same heating problems experienced with the plasmonic tweezers but in our approach an aluminum-coated diffraction grating is used as a one-dimensional periodic dielectric nanostructure. Although it is not a semiconductor, it did not experience significant heating and effectively trapped small particles with low trapping intensities, as shown in figure 7. Alignment of particles with the grating substrate conceptually validates the proposition that a 2-D photonic crystal could allow precise rotation of non-spherical micron sized particles.10 The efficiencies of these optical traps are increased due to the enhanced fields produced by the nanostructures described in this paper.

Plasmonic tweezers and photonic crystal nanostructures are shown to produce useful enhancements in the efficiency and orientation control of optically trapping micro- and nano-particles.

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 ...

Biyomühendislik

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A single gold nanoparticle held by an optical tweezer is used as a sensor to quantify the rhythmic motion of a Nauplius larva (Artemia salina) in a water sample. This is achieved by monitoring the time dependent displacement of the trapped nanoparticle as a consequence of the Nauplius activity. A Fourier analysis of the nanoparticle&#39;s position then yields a frequency spectrum that is characteristic to the motion of the observed species. This experiment demonstrates the capability of this method to measure and characterize the activity of small aquatic larvae without the requirement to observe them directly and to gain information about the position of the larvae with respect to the trapped particle. Overall, this approach could give an insight on the vitality of certain species found in an aquatic ecosystem and could expand the range of conventional methods for analyzing water samples.

Analyzing the Movement of the Nauplius 'Artemia salina' by Optical Tracking of Plasmonic Nanoparticles

We use optical tracking of plasmonic nanoparticles to probe and characterize the frequency movements of aquatic organisms.

&#39;Nauplius Hareketi&#39;ni analiz<em&gt; Artemia salina</em&gt; &#39;Plasmonik Nanopartiküller Optik İzleme tarafından

We demonstrate how optical tweezers may provide a sensitive tool to analyze the fluidic vibrations generated by the movement of small aquatic organisms. A ...

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 ...

Construction and Operation of a Light-driven Gold Nanorod Rotary Motor System

The possibility to generate and measure rotation and torque at the nanoscale is of fundamental interest to the study and application of biological and artificial nanomotors and may provide new routes towards single cell analysis, studies of non-equilibrium thermodynamics, and mechanical actuation of nanoscale systems. A facile way to drive rotation is to use focused circularly polarized laser light in optical tweezers. Using this approach, metallic nanoparticles can be operated as highly efficient scattering-driven rotary motors spinning at unprecedented rotation frequencies in water.
In this protocol, we outline the construction and operation of circularly-polarized optical tweezers for nanoparticle rotation and describe the instrumentation needed for recording the Brownian dynamics and Rayleigh scattering of the trapped particle. The rotational motion and the scattering spectra provides independent information on the properties of the nanoparticle and its immediate environment. The experimental platform has proven useful as a nanoscopic gauge of viscosity and local temperature, for tracking morphological changes of nanorods and molecular coatings, and as a transducer and probe of photothermal and thermodynamic processes.

Plasmonic gold nanorods can be trapped in liquids and rotated at kHz frequencies using circularly-polarized optical tweezers. Introducing tools for Brownian dynamics analysis and light scatteringspectroscopy leads to a powerful system for research and application in numerous fields of science.

İnşaat ve ışık tahrik altın Nanorod Rotary Motor sistemi

The possibility to generate and measure rotation and torque at the nanoscale is of fundamental interest to the study and application of biological and ...

Trapping of Micro Particles in Nanoplasmonic Optical Lattice

The plasmonic optical tweezer has been developed to overcome the diffraction limits of the conventional far field optical tweezer. Plasmonic optical lattice consists of an array of nanostructures, which exhibit a variety of trapping and transport behaviors. We report the experimental procedures to trap micro-particles in a simple square nanoplasmonic optical lattice. We also describe the optical setup and the nanofabrication of a nanoplasmonic array. The optical potential is created by illuminating an array of gold nanodiscs with a Gaussian beam of 980 nm wavelength, and exciting plasmon resonance. The motion of particles is monitored by fluorescence imaging. A scheme to suppress photothermal convection is also described to increase usable optical power for optimal trapping. Suppression of convection is achieved by cooling the sample to a low temperature, and utilizing the near-zero thermal expansion coefficient of a water medium. Both single particle transport and multiple particle trapping are reported here.

We describe a procedure to optically trap micro-particles in nanoplasmonic optical lattice.

Nanoplasmonic optik kafes içinde mikro parçacıkların bindirme

The plasmonic optical tweezer has been developed to overcome the diffraction limits of the conventional far field optical tweezer. Plasmonic optical ...

Monitoring Conformational Dynamics of Single Unmodified Proteins using Plasmonic Nanotweezers

Current single-molecule techniques to characterize proteins typically require labels, tethers, or the use of non-native solution conditions. Such changes can alter protein biophysics and reduce the usefulness of the data acquired. Plasmonic nanotweezers is a technique that uses localized surface plasmon resonance (LSPR) on gold nanostructures to enhance the electric field within a confined hotspot region. This field enhancement allows for the use of low laser powers to trap single nanoparticles far smaller than conventional optical tweezers, down to only a few nanometers in diameter, such as single proteins. Trapping of single protein molecules within the hotspot region induces a shift in the local refractive index (nprotein &#62; nwater), altering light scattering as a product of the molecule&#39;s polarisability, which is affected by its volume, shape anisotropy, and refractive index. An avalanche photodiode (APD) collects the subsequent changes in light scattering. These alterations can then be analyzed to determine changes in the trapped molecule, including its size, global conformation, and dynamics of conformational change over time. The incorporation of microfluidics within the system allows for controlled environmental changes and real-time monitoring of their subsequent effects on the molecule. In this protocol, we demonstrate the steps to trap single protein molecules, alter their environmental solution conditions, and monitor their corresponding conformational changes using a plasmonic nanotweezers system.

Plasmonic nanotweezers use localized surface plasmon resonance in gold nanostructures to trap single nanoparticles, including proteins, within a nanometer-scale optical field. Changes in the scattered signal reveal protein presence and conformational dynamics, enabling monitoring without fluorophore modifications or surface tethering.

Plazmonik Nanotcımbız Kullanarak Tek Değiştirilmemiş Proteinlerin Konformasyonel Dinamiğinin İzlenmesi

Current single-molecule techniques to characterize proteins typically require labels, tethers, or the use of non-native solution conditions. Such changes ...

Optical Trapping of Plasmonic Nanoparticles for In Situ Surface-Enhanced Raman Spectroscopy Characterizations

Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) enables the ultrasensitive detection of analyte molecules in various applications due to the enhanced electric field of metallic nanostructures. Salt-induced silver nanoparticle aggregation is the most popular method for generating SERS-active substrates; however, it is limited by poor reproducibility, stability, and biocompatibility. The present protocol integrates optical manipulation and SERS detection to develop an efficient analytical platform to address this. A 1064 nm trapping laser and a 532 nm Raman probe laser are combined in a microscope to assemble silver nanoparticles, which generate plasmonic hotspots for in situ SERS measurements in aqueous environments. Without aggregating agents, this dynamic plasmonic silver nanoparticle assembly enables an approximately 50-fold enhancement of the analyte molecule signal. Moreover, it provides spatial and temporal control to form the SERS-active assembly in as low as 0.05 nM analyte-coated silver nanoparticle solution, which minimizes the potential perturbation for in vivo analysis. Hence, this optical trapping-integrated SERS platform holds great potential for efficient, reproducible, and stable molecular analyses in liquids, especially in aqueous physiological environments.

Optical Trapping of Plasmonic Nanoparticles for In Situ Surface-Enhanced Raman Spectroscopy Characterizations

The present protocol describes a convenient approach to integrating optical trapping and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) to manipulate plasmonic nanoparticles for sensitive molecular detection. Without aggregating agents, the trapping laser assembles plasmonic nanoparticles to enhance the SERS signals of target analytes for in situ spectroscopic measurements.

In Situ Yüzey Geliştirilmiş Raman Spektroskopisi Karakterizasyonları için Plazmonik Nanopartiküllerin Optik Yakalanması

Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) enables the ultrasensitive detection of analyte molecules in various applications due to the enhanced electric ...