Plasmonico cattura e rilascio di nanoparticelle in un ambiente di monitoraggio
Summary
Un processo di fabbricazione di microchip che incorpora pinzette plasmoniche è presentato qui. Il microchip permette l'imaging di una particella intrappolata per misurare forze di cattura massime.
Abstract
pinzette plasmoniche utilizzano polaritoni plasmon di superficie per confinare oggetti nanoscala polarizzabili. Tra i vari disegni di pinzette plasmoniche, solo pochi possono osservare particelle immobilizzate. Inoltre, un numero limitato di studi hanno misurata sperimentalmente le forze esercitabile sulle particelle. I disegni possono essere classificati come tipo di nanodisk sporgenti o il tipo nanohole soppressa. Per questi ultimi, osservazione microscopica è estremamente impegnativo. In questo documento, un nuovo sistema pinzetta plasmonica viene introdotto per monitorare particelle, sia in direzioni parallele e ortogonali all'asse simmetrica di una struttura nanohole plasmonico. Questa caratteristica permette di osservare il movimento di ogni particella vicino al bordo del nanohole. Inoltre, possiamo stimare quantitativamente le forze massime di cattura usando un nuovo canale fluidico.
Introduction
La capacità di manipolare oggetti microscala è un elemento indispensabile per vari esperimenti micro / nano. manipolazioni contatto diretto può danneggiare gli oggetti manipolati. Rilasciando gli oggetti precedentemente detenute è anche difficile a causa di problemi stiction. Per superare questi problemi,, 8 sono stati proposti diversi metodi indiretti utilizzando fluidico 1, 2 elettrico, magnetico 3, o forze fotonici 4, 5, 6, 7. Pinzette plasmoniche che utilizzano forze fotonici sono basati sulla fisica di straordinari campo valorizzazione diversi ordini superiori dell'intensità incidente 9. Questo estremamente forte amplificazione di campo consente l'intrappolamento di piccolissime nanoparticelle. Ad esempio, è stato dimostrato per immobilizzare e manipolare nanoscalaoggetti, come particelle di polistirene 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15 catene polimeriche, proteine, 16 punti quantici 17, e le molecole di DNA 8, 18. Senza pinzette plasmoniche, è difficile intercettare nanoparticelle perché scompaiono rapidamente prima che vengano effettivamente esaminate o perché sono danneggiati a causa dell'elevata intensità del laser.
Molti studi plasmoniche hanno usato varie strutture d'oro a nanoscala. Possiamo classificare le strutture d'oro come sporgenti tipi nanodisk 12, 13, 14, 15, 19 <sup>, 20, 21 o soppresse tipi nanohole 7, 8, 10, 11, 22, 23. In termini di convenienza di imaging, i tipi nanodisk sono più adatti rispetto ai tipi nanohole perché, per quest'ultimo, i substrati oro può ostacolare la vista di osservazione. Inoltre, l'intrappolamento plasmonica si verifica in prossimità della struttura plasmonica e rende osservazione ancora più difficile. Per quanto a nostra conoscenza, cattura plasmoniche sui tipi nanohole è stata verificata solo tramite segnali di scattering indiretti. Tuttavia, nessun osservazioni dirette di successo, come ad esempio immagini microscopiche, sono stati segnalati. Pochi studi hanno descritto la posizione di particelle intrappolate. Un tale risultato è stato presentato da Wang et al. Hanno creato un pilastro oro su un substrato d'oro e osservati il pmovimento articolo usando un microscopio a fluorescenza 24. Tuttavia, questo è efficace solo per monitorare movimenti laterali non nella direzione parallela all'asse del fascio.
In questo lavoro, si introduce nuove procedure di progettazione e di fabbricazione di microchip fluidici. Utilizzando questo chip, dimostriamo il monitoraggio di particelle intrappolate plasmonically, sia in direzioni parallele e ortogonali alla nanostruttura plasmonica. Inoltre, si misura la forza massima della particella immobilizzato aumentando la velocità del fluido per trovare la velocità ribaltamento nel microchip. Questo studio è unico perché la maggior parte degli studi sulla pinzette plasmoniche non possono mostrare quantitativamente le forze di cattura massimi utilizzati nei loro apparati sperimentali.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il cavo SMF è stato inserito nel foro cavo SMF sul microchip, come mostrato nella puntino rettangolare di figura 6a. Poiché il foro del cavo SMF è maggiore del diametro del cavo, colla epossidica è stato utilizzato per chiudere l'apertura di bloccare la fuoriuscita della soluzione particella fluente. Prima dell'applicazione di colla epossidica, il blocco oro e bordo cavo devono essere allineati coassialmente a mano con un microscopio. Anche se è ideale per il bordo cavo inserito ed il nanoh…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto dal programma D di MSIP / IITP (R0190-15-2040, Sviluppo di un sistema di gestione della configurazione contenuti e un simulatore per la stampa 3D utilizzando materiali intelligenti) R & ICT.
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 |
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