电浆捕获和纳米粒子的释放在监控环境
Summary
并入电浆镊子的微芯片制造工艺在这里呈现。微芯片使捕集粒子的成像来测量最大俘获力。
Abstract
电浆镊子使用表面等离子体激元来限制极化纳米级物体。在电浆镊子的各种设计，只有少数可以观察到固定的颗粒。此外，研究有限数量的实验测得的颗粒上的可施加的力。这些设计可以被分类为突出纳米盘类型或抑制纳米孔类型。对于后者，显微镜观察是极具挑战性。在本文中，一个新的等离激元镊子系统中引入来监测颗粒，无论是在平行方向和垂直于等离子体激元纳米孔结构的对称轴。通过此功能，我们观察到纳米孔的边缘附近的每个粒子的运动。此外，我们可以定量评估采用了全新的流体通道的最大阱力。
Introduction
操纵微尺度对象的能力是许多微/纳米实验中不可缺少的功能。直接接触操作会损坏操纵对象。释放之前保持的对象也正是因为静摩擦问题具有挑战性。为了克服这些问题，采用的流体1，电动2，磁3，或光子力4，5，6，7几个间接方法，8已经被提出。使用光子力电浆镊子是基于非凡场增强几个数量级比入射光强度大9的物理性质。这种极其强烈的场增强使极小的纳米粒子的捕集。例如，已显示，以固定和操纵纳米级的对象，如聚苯乙烯颗粒7，10，11，12，13，14，聚合物链15，蛋白质16，量子点17，和DNA分子8,18。如果没有电浆镊子，它是很难被诱捕的纳米粒子，因为它们很快消失在有效地检查之前，他们或者是因为它们是由于激光的高强度受损。
许多电浆研究中使用的各种纳米级金结构。我们可以分类的金结构作为突出纳米盘类型12，13，14，15，19 <s向上>，20，21或抑制纳米孔类型7，8，10，11，22，23。在成像的方便的观点出发，纳米盘类型是比纳米孔类型的更多合适的，因为对于后者，金基材可以妨碍观察视野。此外，等离激元俘获发生等离子结构附近，使得观测甚至更具挑战性。据我们所知，在纳米孔类型的电浆诱捕用间接散射信号，只有通过验证。但是，没有成功的直接观察，如显微图像，已报告。很少有研究描述俘获粒子的位置。这样的一个结果被王等人提出。他们创建的金基板上的金支柱和观察到的所述p使用荧光显微镜24条运动。然而，这仅仅是为了在平行于光束轴的方向监测侧向运动无效。
在本文中，我们引入新的流体微芯片的设计和制造过程。使用这种芯片，我们证明plasmonically捕获粒子的监测，无论是在方向平行和垂直的电浆纳米结构。此外，我们通过增加流体速度找到在微芯片的引爆速度测量固定化的粒子的最大力量。这项研究是独一无二的，因为在电浆镊子大多数研究不能定量地显示在他们的实验设置中使用的最大阱力。
Protocol
注意：使用前请所有有关材料安全法规。几个在微芯片制造中使用的化学品是剧毒和致癌性。进行光刻和蚀刻工艺的情况下，包括使用工程控制（通风柜，热板，和对准器）和个人防护设备（安全眼镜，手套，实验室外套，全长裤和关闭的请使用所有适当的安全实践-toe鞋）。 1. PDMS微通道的制作通过光刻工艺微通道模具的制造完全4英寸Si晶片表面用piranha清洁（ …
Representative Results
将PDMS微通道和纳米孔金板的制造方法示于图1和2。的方法，所述两个部件结合和实际微芯片在图3中所示。所述PDMS切成从微芯片的侧面露出的通道的内部。然而，这是难以观察到，因为在切割平面的表面粗糙度在通道中流动的粒子。因此，我们介绍了PDMS涂覆方法来解决这个问题，如图4中所示 。 <p class="jove…
Discussion
的SMF电缆被插入在微芯片上的SMF电缆孔， 如图6a的矩形点阵。因为SMF电缆孔比电缆外径大，环氧树脂胶用于密封所述间隙以阻挡流动的颗粒溶液的泄漏。环氧树脂胶的应用程序之前，金块和电缆边缘应该同轴地用手使用显微镜对准。虽然它是理想的插入的电缆边缘和纳米孔被同轴地对准，有轻微的不对准是可以容忍的，因为一旦它从0.14 NA SMF电缆边缘的端部发射的激光束发散，光束影…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这个工作是由ICT R＆MSIP / IITP（R0190-15-2040，内容配置管理系统的开发和使用智能材料三维打印模拟器）的D程序的支持。
Materials
| Negative photoresist | MicroChem | SU-8 2075 |
| Developer | MicroChem | SU-8 Developer |
| Positive photoresist | Merck Ltd. | AZ GXR-601 |
| AZ Photoresist Developers | Merck Ltd. | AZ 300 MIF |
| HMDS | Merck Ltd. | AZ Adhesion Promoter |
| Aligner | Midas System | MDA 400M |
| Atmospheric plasma machine | Atmospheric Process Plasma Co. |
IDP-1000 |
| Polydimethylsiloxane (PDMS) | Dow Corning | Sylgard 184 A/B |
| Gold coated test slides | EMF Co. | TA124(Ti/Au) |
| Au etchant | Transene Inc. | TFA |
| Ti etchant | Transene Inc. | TFT |
| 40X objective lens | Edmund Optics | 40X DIN |
| 60X water immersion objective lens |
Olympus | LUMPLFLN 60XW |
| Optical fiber incident laser | IPG Photonic | YLR 10 |
| SMF coupler | Thorlabs | MBT612D/M |
| Syringe micropump | Harvard | PC2 70-4501 |
| Fluorescent microscope | Olympus | IX-51 |
| Plasma system | Femto Science Inc | CUTE-MPR |
Referencias
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Citar este artículo
Kim, J., Lee, Y. Plasmonic Trapping and Release of Nanoparticles in a Monitoring Environment. J. Vis. Exp. (122), e55258, doi:10.3791/55258 (2017).