Free-forma Attuatori Light - Fabbricazione e Controllo di attuazione in scala microscopica

La Figura 1 mostra il set up ottico per la scrittura laser. Il sistema è costituito da un laser a fibra 780 nm genera 130 impulsi fsec al tasso di ripetizione di 100 MHz. Il raggio laser viene riflesso in un telescopio per regolare il profilo del fascio all'apertura obiettivo microscopio ottico in cui è concentrata nel campione. Al microscopio, una fase piezo 3D è installato con una gamma di 300 × 300 × 300 micron 3 itinerante per la traduzione del campione con una velocità massima di 100 micron / sec con una risoluzione di 2 nm. luce polarizzata linearmente da una luce rossa illumina il campione dalla parte superiore, mentre l'immagine viene raccolta sul fondo dello stesso obiettivo e riflessa da un divisore di fascio in una camera CCD. Prima della fotocamera, un'altra polarizzatore è utilizzato per ottenere l'illuminazione polarizzata croce per maggiore contrasto. La figura 2 mostra le elet scansionetron microscopio (SEM) immagini del laser scritti IP-L micrograting modelli (fase 1). La spaziatura scanalatura è nell'intervallo di 400 – 1.200 nm, mentre l'altezza delle scanalature (superiore a valle) è di circa 700 nm. modelli Grating con diversi orientamenti possono indurre diversi allineamenti LC, a seconda del comando desiderato dell'elemento LCE. La Figura 3 mostra l'orientamento LC monomero indotta dai IP-L modelli reticolo (punto 2.7). Innanzitutto, quattro tipi di micro-reticolo pattern con 100 × 100 micron 2 dimensioni ciascuno sono stati fabbricati su lati opposti di una cella di vetro (schematizzato in figura 3a). A causa della superficie di ancoraggio, i monomeri LC infiltrati sono state orientate lungo la direzione linee del reticolo, quindi espone 45 ° inversione contrasto nel microscopio ottico polarizzato (POM) immagine (Figura 3b). <p class="jove_content" fo:keep-together.within-petà = "1"> Figura 4 mostra le immagini SEM di un LCE nano punto / linea fabbricato su IP-L reti grigliato con orientamento diverso (fase 2.10). All'interno della rete reticolo, le strutture LCE diventano più limitata, con molto maggiore resistenza allo sviluppo in toluene. Una larghezza minima della LCE scollegato è stato misurato essere ~ 300 nm, che è coerente con la risoluzione DLW senza il modello di reticolo. Un altro approccio interessante per applicazioni fotonica potrebbe essere la realizzazione della struttura periodica larga scala. Figura 4 (c, d) mostra 2D LCE strutture periodiche nell'ambito di una rete di micro-reticolo. Gli allineamenti sono ben conservati all'interno di queste nanostrutture, come mostrato nelle immagini POM inserite di figura 4 (c, d). Tuttavia, la luce indotta deformazione non poteva essere ottenuto in queste nanostrutture. Questo perché all'interno del IP-L reticolo, gli elementi di nano-LCE sono stati molto limitati e l'adesione impedisce qualsiasi deformazione visibile. </p> Il sistema di manipolazione micro è basato su un microscopio fatto in casa riflessa ed è mostrato schematicamente in figura 5. Un obiettivo 10X è fissato su un tubo lente posta su una basetta ottico verticale piedi. Una fonte di luce 730 nm LED IR viene utilizzato per l'illuminazione attraverso un divisore di fascio non polarizzato. L'immagine riflessa viene raccolto per lo stesso obiettivo e proiettata sulla telecamera. A stato solido 532 nm laser continuo è accoppiata nell'obiettivo da uno specchio dicroico passaggio lungo (trasmissione 50% e riflessione 567 nm) con un angolo di incidenza di 45 °. Un misuratore di potenza misura il fascio trasmesso dopo lo specchio dicroico per il rilevamento in tempo reale della potenza del laser. Un punto laser liberamente mirato di ~ 150 micron di diametro genera intensità massima illuminazione del ~ 10 W / mm 2. intensità laser è controllato da un filtro neutro variabile posta di fronte al laser. Sotto l'obiettivo, un manuale di 3D TRfase anslation viene utilizzato per la traduzione del campione. Una fase di riscaldamento installato sulla fase di traduzione è utilizzato per un controllo preciso della temperatura del campione in un intervallo da -20 a 120 ° C con 0,5 ° C precisione. Due consigli di vetro montate su due fasi traduzione manuale sono stati collocati sui lati destro e sinistro, vicino alla posizione del campione. Struttura micro manipolazione può essere realizzato da spostare lentamente le punte con l'aiuto delle fasi di traduzione. Per dimostrare l'allineamento e la correlazione deformazione, noi fabbrichiamo quattro strutture cilindriche LCE con 60 micron di diametro e 20 micron di altezza. Questi cilindri sono scritti su quattro-L IP reticolo di regioni diverso Orientated (1 micron periodo). Sotto eccitazione luminosa, i coloranti all'interno della LCE assorbono energia luminosa e le trasferisce in rete. Le strutture LCE sono riscaldati e poi sottoposti a transizione di fase (nematica a isotropa). Tale transizione di fase è anche aiutatodal trans per isomerizzazione cis del colorante nelle stesse stimoli luminosi. Così, il contratto di strutture lungo il regista originale allineamento LC ed espandere nella direzione perpendicolare 7. A seconda delle diverse allineamenti locali indotte dai IP-L grigliati, queste strutture si deformano in direzioni diverse, come mostrato nella Figura 6 (punto 3.1). Questa tecnica consente la creazione di attuatori composti, che contengono più di un tipo di allineamento in un'unica struttura. Un LCE banda 400 × 40 × 20 micron 3 dimensioni con due sezioni di motivo di allineamento è stato fabbricato, come schematicamente illustrato in Figura 7 (a). Tali sezioni allineamento contengono ciascun orientamento ritorto a 90 ° in una direzione diversa. La superficie con contratti allineamento parallelo, mentre quella con allineamento perpendicolare espande sotto illuminazione luce. La struttura è stata picked dal sistema micromanipolazione, e tenuta in aria da una punta di vetro. Doppia flessione è stata osservata sotto illuminazione luce (passo 3,3). Un raggio laser modulato (utilizzando un chopper ottico) può indurre deformazioni cicliche. LCE può rispondere a seguito della frequenza di modulazione del laser (> 1k Hz). Tuttavia, l'ampiezza di deformazione diminuisce all'aumentare della frequenza 14. Figura 1: ottico allestito per la scrittura del laser dirigere un fascio laser a 780 nm (130 impulsi FSEC, frequenza di ripetizione di 100 MHz) è accoppiato in un microscopio e focalizzata da un obiettivo microscopio ottico nel campione.. Una fase 3D piezo con la gamma di 300 × 300 × 300 micron 3 viaggio viene utilizzato per la traduzione del campione durante l'esposizione al laser. Clicca qui per visualizzare un la Versione rger di questa figura. Figura 2:. SEM Immagini di IP-L micro-griglie a) unidirezionale struttura di linea parallela. b) radiale modello grata. Barra di scala:. 10 micron Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura. Figura 3:. IP-L micro-reticolo Indurre LC Orientamento a) Schema dei modelli micro-reticolo progettati per l'orientamento LC. b) l'immagine POM dell'orientamento LC indotta dai modelli micrograting. La barra della scala è di 50 micron. Il colore rosso è dovuto al filtro che impedisce la foto-polimerizzazione.ge.jpg "target =" _ blank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura. Figura 4:. SEM Immagini di Nanostrutture LCE incorporato all'interno IP-L Inferriata Networks a) e b) Due modelli di micro-reticolo sono state realizzate da DLW lungo diverse direzioni, mentre nanodots LCE sono fabbricati all'interno della rete grata. c) ed) nanostrutture periodica LCE incorporati all'interno della stessa tipologia di IP-L grigliati. Inserti sono immagine POM delle strutture. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura. Figura 5:. Schematica del Setup Micromanipolazione un Solid State 532 nm laser CW è accoppiato in un home-made sistema di microscopio. Un obiettivo 10X viene utilizzato per l'imaging e la messa a fuoco del laser a 532 nm per l'eccitazione. Due fasi di traduzione manuali dotati di manipolatori punta di vetro vengono utilizzati per il campione di micro-manipolazione. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura. Figura 6: Luce di azionamento di LCE Micro-cilindri su quattro diversi IP-L Micrograting regioni con diversi orientamenti a) quattro LCE strutture cilindriche con 60 micron di diametro e 20 micron di altezza, scritti su quattro regioni micro-reticolo diversamente orientate.. b) cilindri LCE deformano più assi (a seconda reticolo indotta allineamenti), quando esposti ad una radiazione laser 532 nm (10 W -2 mm). barra della scala: 100 micron.les / ftp_upload / 53744 / 53744fig6large.jpg "target =" _ blank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura. Figura 7: Deformazione luce-driven di microstrutture LCE con allineamenti multipli molecolari a) Schema di due sezioni di opposti schieramenti contorte 90 ° in una sola striscia di LCE.. b) ec), le immagini ottiche di una lunga striscia di 400 micron LCE flessione in direzioni opposte sotto 532 nm illuminazione laser (3 W mm -2) 8. 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