Atuadores de luz de forma livre - Fabricação e Controle de atuação em escala microscópica

A Figura 1 mostra a configuração óptico para gravação a laser. O sistema consiste de um laser de fibra de 780 nm a geração de impulsos 130 FSEC na taxa de repetição de 100 MHz. O feixe de laser é reflectido num telescópio para ajustar o perfil de feixe para a abertura de objectiva de microscópio óptico em que é focado na amostra. No microscópio, um estágio piezo 3D é instalado com uma gama de 300 × 300 × 300 mm 3 viajar para a tradução amostra com uma velocidade máxima de 100 mm / seg a resolução de 2 nm. luz polarizada linearmente a partir de uma lâmpada vermelha acende-se a amostra a partir da parte superior, enquanto a imagem é recolhida no fundo da mesma objectiva e reflectido por um divisor de feixe para uma câmara CCD. Antes da câmera, outro polarizador é usado para obter cruz iluminação polarizada para contraste. A Figura 2 mostra os elec digitalizaçãoTron microscópio (SEM) de imagens a laser de escrita IP-L padrões micrograting (passo 1). O espaçamento de ranhura está na gama de 400 – 1200 nm, enquanto que a altura das ranhuras (topo-a-Valley) é de cerca de 700 nm. padrões de grelha com orientações diferentes podem induzir diferentes alinhamentos de LC, dependendo da actuação pretendida do elemento LCE. A Figura 3 mostra a orientação LC monómero induzida pelos IP-L padrões de grelha (Passo 2.7). Em primeiro lugar, quatro tipos de micro-ralar com padrão de tamanho de 100 x 100 mm 2 para cada um foram fabricados em lados opostos de uma célula de vidro (mostrado esquematicamente na Figura 3a). Devido à superfície de fixação, os monómeros de LC foram infiltradas orientada ao longo da direcção com linhas de grelha, apresentando, assim, 45 ° contraste inversão no microscópio óptico polarizado (POM) imagem (Figura 3b). <p class="jove_content" fo:keep-together.within-pidade = "1"> A Figura 4 mostra as imagens de MEV de uma LCE nano pontos / linha fabricados no IP-L redes ralar com orientação diferente (Passo 2.10). Dentro da rede de ralar, as estruturas LCE tornar-se mais confinado, com resistência muito maior para o desenvolvimento em tolueno. A largura mínima do LCE desconectado foi medido como sendo de ~ 300 nm, o que é consistente com a resolução de DLW sem o padrão de grade. Outra abordagem interessante para aplicação fotónica poderia ser a realização da estrutura periódica grande escala. Figura 4 (c, d) mostra 2D LCE estruturas periódicas dentro de uma rede de micro-ralar. Os alinhamentos estão bem conservadas dentro destas nanoestruturas, como mostrado nas imagens inseridas POM da Figura 4 (c, d). No entanto, luz induzida deformação não poderia ser obtida nestas nanoestruturas. Isso ocorre porque no âmbito do IP-L ralar, os elementos nano-LCE foram altamente confinados e adesão impede qualquer deformação visível. </p> O sistema de manipulação de micro baseia-se num microscópio caseira reflectida e é mostrado esquematicamente na Figura 5. A objectiva 10X é fixada num tubo de lente colocada em uma placa de ensaio óptico vertical de pé. A 730 nm IR fonte de luz LED é usado para a iluminação através de um divisor de feixe não polarizado. A imagem refletida é coletado pelo mesmo objetivo e projetada na câmera. Um estado sólido de 532 nm do laser contínuo é acoplado para o objectivo por um espelho dicróico passe (transmissão de 50% e reflexão em 567 nm) com um ângulo de incidência de 45 °. Um medidor de energia mede o feixe transmitido após o espelho dicróico para a detecção em tempo real da potência do laser. Um ponto de laser focado frouxamente de ~ 150 um de diâmetro gera intensidade máxima de iluminação de ~ 10 W / mm2. intensidade do laser é controlado por um filtro de densidade neutra variável colocada na frente do laser. Abaixo do objectivo, a tr manual do 3Destágio anslation é usado para tradução amostra. Uma etapa de aquecimento instalado no estágio de translação é usado para um controlo preciso da temperatura da amostra num intervalo desde -20 a 120 ° C com uma precisão de 0,5 ° C. Duas pontas de vidro montada sobre duas etapas tradução manual ter sido colocada no lado esquerdo e direito, perto da posição da amostra. Estrutura micro manipulação pode ser realizada movendo-se cuidadosamente as pontas com a ajuda das fases de tradução. Para demonstrar o alinhamento e correlação deformação, podemos fabricar quatro estruturas LCE cilíndricos com 60 mm de diâmetro e 20 mm de altura. Estes cilindros são escritos em quatro ralar-L IP regiões diferente orientado (1 mícron período). Sob luz de excitação, os corantes dentro do LCE absorver energia luminosa e transferi-la para a rede. As estruturas LCE são aquecidos e, em seguida, passam por transição de fase (nematic para isotrópico). Tal transição de fase também é ajudadopela isomerização de trans para cis do corante nas mesmas estímulos luminosos. Assim, o contrato estruturas ao longo do director alinhamento LC original e expandir na direção perpendicular 7. Dependendo diferentes alinhamentos locais induzidas pelos IP-L grades, estas estruturas deformar ao longo de diferentes direcções, como se mostra na Figura 6 (Passo 3.1). Esta técnica permite a criação de actuadores de compostos, que contêm mais do que um tipo de alinhamento em uma única estrutura. Uma faixa LCE 400 × 40 × 20 um tamanho 3 com duas secções de padrão de alinhamento foi fabricado, como esquematicamente mostrado na Figura 7 (a). Estas secções de alinhamento contêm cada um 90 ° orientação torcida em uma direção diferente. A superfície com contratos alinhamento paralelo, enquanto o um com o alinhamento perpendicular se expande sob iluminação de luz. A estrutura tem sido picked-se pelo sistema de micromanipulação, e manteve no ar por uma ponta de vidro. curvatura dupla foi observado sob iluminação de luz (Passo 3.3). Um feixe de laser modulada (usando um helicóptero óptico) pode induzir deformações cíclicas. LCE pode responder após a frequência de modulação laser (> Hz 1k). No entanto, a amplitude de deformação diminui com o aumento da frequência 14. Figura 1: Optical Configurar para escrita direta do laser Um feixe de 780 nm laser (130 pulso FSEC, taxa de repetição de 100 MHz) é acoplado em um microscópio e focado por um objectivo microscópio óptico na amostra.. A fase piezo 3D com intervalo de 300 × 300 × 300 mm 3 viagens é utilizado para a tradução da amostra durante a exposição laser. Por favor clique aqui para ver a la versão rger desta figura. Figura 2:. SEM Imagens de IP-L Micro-gradeamentos a) estrutura de linha paralela unidirecional. b) Radial padrão de grade. Barra de escala:. 10 m Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 3:. IP-G Micro-grating Induzir LC Orientação a) Representação esquemática dos padrões-grating micro concebidos para a orientação LC. b) imagem POM da orientação da LC induzida pelos padrões micrograting. A barra de escala é de 50 mm. A cor vermelha é devido ao filtro que impede que o foto-polimerização.ge.jpg "target =" _ blank "> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 4:. Imagens SEM de nanoestruturas LCE incorporado dentro de IP-L Grating Redes de a) e b) Dois padrões-grating micro foram fabricados por DLW ao longo de diferentes direcções, enquanto nanopontos LCE são fabricados dentro da rede de ralar. c) e d) nanoestruturas LCE Periódica incorporado dentro do mesmo tipo de IP-L gradeamentos. Inserções são a imagem POM das estruturas. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 5:. Esquemático do Setup Micromanipulação Um estado sólido 532 laser de nm CW é acoplado em um home-made sistema de microscópio. A 10X Objectivo é usado para geração de imagens e focar o laser de 532 nm para a excitação. Duas etapas tradução manual equipados com manipuladores de ponta de vidro são usadas para a amostra de micro-manipulação. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 6: Luz de atuação da LCE Micro-cilindros em Quatro-L IP Micrograting diferentes regiões com diferentes orientações a) Quatro LCE estruturas cilíndricas com 60 mm de diâmetro e 20 mm de altura, escrito em quatro regiões de ralar micro diferentemente orientadas.. b) cilindros LCE deformar ao longo de eixos diferentes (dependendo dos alinhamentos ralar induzido) quando expostos a uma radiação laser de 532 nm (10 mm W-2). Barra de escala: 100? m.les / ftp_upload / 53744 / 53744fig6large.jpg "target =" _ blank "> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 7: Deformação Luz-driven de microestruturas LCE com alinhamentos múltiplos Molecular a) esquemática de duas seções de opostos 90 ° alinhamentos torcidas em uma única faixa LCE.. b) e c) As imagens ópticas de 400 um stripe LCE longo dobra em direções opostas sob 532 iluminação do laser nm (3 W mm -2) 8. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.