Plasmonic اصطياد والإفراج عن النانوية في بيئة المراقبة
Summary
ويرد عملية تصنيع الرقائق الدقيقة التي تتضمن ملاقط plasmonic هنا. رقاقة تمكن التصوير من الجسيمات المحاصرين لقياس قوات محاصرة القصوى.
Abstract
ملاقط Plasmonic استخدام بولاريتون مأكل سطح لحصر الأجسام النانوية قطوب. بين تصاميم مختلفة من ملاقط plasmonic، سوى عدد قليل يمكن أن نلاحظ جزيئات يجمد. وعلاوة على ذلك، فإن عددا محدودا من الدراسات قياسها تجريبيا قوات exertable على الجسيمات. يمكن تصنيف التصاميم وجاحظ نوع nanodisk أو قمعها نوع nanohole. لهذا الأخير، والمراقبة المجهرية هي صعبة للغاية. في هذه الورقة، وإدخال نظام منتاش plasmonic جديد لرصد الجسيمات، سواء في اتجاهات متوازية ومتعامدة مع محور متماثل هيكل nanohole plasmonic. هذه الميزة تتيح لنا مراقبة حركة كل جسيم بالقرب من حافة nanohole. وعلاوة على ذلك، يمكننا تقدير كمي لقوات محاصرة القصوى باستخدام قناة الموائعية جديدة.
Introduction
القدرة على التعامل مع الأشياء الميكروسكيل هي ميزة لا غنى عنها للعديد من التجارب الصغيرة / نانو. يمكن التلاعب الاتصال مباشرة يضر الكائنات التلاعب بها. الافراج عن الكائنات التي عقدت سابقا هو أيضا تحديا بسبب مشاكل stiction. للتغلب على هذه القضايا، العديد من الطرق غير المباشرة باستخدام فلويديك 1، 2 الكهربائية، والمغناطيسية 3، أو قوات الضوئية 4، 5، 6، 7، 8 تم اقتراحها. تستند ملاقط Plasmonic التي تستخدم قوات الضوئية على فيزياء استثنائية تعزيز المجال عدة أوامر أكبر من شدة الحادث 9. هذا التعزيز ميداني قوي للغاية تمكن محاصرة من جزيئات صغيرة جدا. على سبيل المثال، فقد تبين لشل والتلاعب النانوالأشياء، مثل جزيئات البوليستيرين 7 و 10 و 11 و 12 و 13 و 14 و 15 سلاسل البوليمر والبروتينات 16، النقاط الكمومية 17، وجزيئات DNA 8، 18. دون ملاقط plasmonic، فمن الصعب أن الجسيمات النانوية فخ لأنها تختفي بسرعة قبل أن يتم فحصها بشكل فعال أو لكانت معطوبة بسبب كثافة عالية من الليزر.
وقد استخدمت العديد من الدراسات plasmonic مختلف الهياكل الذهب النانوية. يمكننا تصنيف الهياكل الذهب وجاحظ أنواع nanodisk 12، 13، 14، 15، 19 <sتصل>، 20، 21 أو قمعها أنواع nanohole 7، 8، 10، 11، 22، 23. من حيث الراحة والتصوير، وأنواع nanodisk هي أكثر ملاءمة من أنواع nanohole لأن لهذا الأخير، يمكن للركائز الذهب عرقلة عرض الملاحظة. وعلاوة على ذلك، يحدث محاصرة plasmonic بالقرب من هيكل plasmonic ويجعل المراقبة أكثر تحديا. إلى حد علمنا، محاصرة plasmonic على أنواع nanohole تم التحقق فقط باستخدام إشارات نثر غير المباشرة. ومع ذلك، لا الملاحظات المباشرة الناجحة، مثل الصور المجهرية، فقد تم الإبلاغ عنها. ووصف عدد قليل من الدراسات الموقف من الجسيمات المحاصرين. وقدم واحدة من هذه النتيجة وانغ وآخرون. وأنشأوا عمود الذهب على ركيزة الذهب، ولاحظ عالمادة الحركة باستخدام المجهر الفلورسنت 24. ومع ذلك، هذا هو فعالة فقط لرصد الحركات الجانبية وليس في اتجاه مواز لمحور الحزمة.
في هذه الورقة، ونحن نقدم تصميم رقاقة وتلفيق إجراءات الموائعية جديدة. باستخدام هذه الشريحة، علينا أن نظهر رصد الجسيمات المحاصرين plasmonically، سواء في اتجاهات متوازية ومتعامدة مع البنية النانوية plasmonic. وعلاوة على ذلك، فإننا قياس القوة القصوى للجسيمات يجمد عن طريق زيادة سرعة السائل للعثور على سرعة تحول في رقاقة. هذه الدراسة هي فريدة من نوعها لأن معظم الدراسات على ملاقط plasmonic لا يمكن أن تظهر من الناحية الكمية قوات محاصرة القصوى المستخدمة في الاجهزة الخاصة بهم التجريبية.
Protocol
Representative Results
Discussion
تم إدراج كابل SMF في حفرة كابل SMF على رقاقة، كما هو مبين في نقطة مستطيلة الشكل 6A. لأن الكابل حفرة SMF أكبر من قطر الكابل، تم استخدام الايبوكسي الغراء لاغلاق الفجوة لمنع تسرب من الحل الجسيمات المتدفقة. قبل تطبيق الغراء الايبوكسي، كتلة الذهب وحافة كابل يجب أن تكون …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل R تكنولوجيا المعلومات والاتصالات وبرنامج D من MSIP / IITP (R0190-15-2040، تطوير نظام إدارة التكوين محتويات وجهاز محاكاة للطباعة 3D باستخدام المواد الذكية).
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 |
Referências
- Crane, N. B., Onen, O., Carballo, J., Ni, Q., Guldiken, R. Fluidic assembly at the microscale: progress and prospects. Microfluid. Nanofluid. 14 (3), 383-419 (2013).
- Yao, B., Luo, G. A., Feng, X., Wang, W., Chen, L. X., Wang, Y. M. A microfluidic device based on gravity and electric force driving for flow cytometry and fluorescence activated cell sorting. Lab Chip. 4 (6), 603-607 (2004).
- Zhang, K., et al. On-chip manipulation of continuous picoliter-volume superparamagnetic droplets using a magnetic force. Lab Chip. 9 (20), 2992-2999 (2009).
- Park, I. Y., Sung, S. Y., Lee, J. H., Lee, Y. G. Manufacturing micro-scale structures by an optical tweezers system controlled by five finger tips. J. Micromech. Microeng. 17, N82-N89 (2007).
- Kim, J. D., Hwang, S. U., Lee, Y. G. Traceable assembly of microparts using optical tweezers. J. Micromech. Microeng. 22, 105003 (2012).
- Kim, J. D., Lee, Y. G. Construction and actuation of a microscopic gear assembly formed using optical tweezers. J. Micromech. Microeng. 23, 065010 (2013).
- Kim, J. D., Choi, J. H., Lee, Y. G. A measurement of the maximal forces in plasmonic tweezers. Nanotechnology. 26 (42), 425203 (2015).
- Kim, J. D., Lee, Y. G. Trapping of a single DNA molecule using nanoplasmonic structures for biosensor applications. Biomed. Opt. Express. 5 (8), 2471-2480 (2014).
- Quidant, R. Plasmonic tweezers – the strength of surface plasmons. MRS Bull. 37 (8), 739-744 (2012).
- Juan, M. L., Gordon, R., Pang, Y., Eftekhari, F., Quidant, R. Self-induced back-action optical trapping of dielectric nanoparticles. Nat. Phys. 5, 915-919 (2009).
- Pang, Y., Gordon, R. Optical trapping of 12 nm dielectric spheres using double-nanoholes in a gold film. Nano Lett. 11 (9), 3763-3767 (2011).
- Tanaka, Y., Kaneda, S., Sasaki, K. Nanostructured potential of optical trapping using a plasmonic nanoblock pair. Nano Lett. 13 (5), 2146-2150 (2013).
- Kang, J. H., et al. Low-power nano-optical vortex trapping via plasmonic diabolo nanoantennas. Nat. Commun. 2, 582 (2011).
- Roxworthy, B. J., et al. Application of plasmonic bowtie nanoantenna arrays for optical trapping, stacking, and sorting. Nano Lett. 12 (2), 796-801 (2012).
- Shoji, T., Tsuboi, Y. Plasmonic optical tweezers toward molecular manipulation: tailoring plasmonic nanostructure, light source, and resonant trapping. J. Phys. Chem. Lett. 5 (17), 2957-2967 (2014).
- Pang, Y., Gordon, R. Optical trapping of a single protein. Nano Lett. 12 (1), 402-406 (2012).
- Tsuboi, Y., et al. Optical trapping of quantum dots based on gap-mode-excitation of localized surface plasmon. J. Phys. Chem. Lett. 1, 2327-2333 (2010).
- Shoji, T., et al. Permanent fixing or reversible trapping and release of DNA micropatterns on a gold nanostructure using continuous-wave or femtosecond-pulsed near-infrared laser light. J. Am. Chem. Soc. 135 (17), 6643-6648 (2013).
- Grigrenko, A. N., Roberts, N. W., Dickson, M. R., Zhang, Y. Nanometric optical tweezers based on nanostructured substrates. Nat. Photonics. 2, 365-370 (2008).
- Righini, M., et al. Nano-optical trapping of rayleigh particles and escherichia coli bacteria with resonant optical antennas. Nano Lett. 9 (10), 3387-3391 (2009).
- Chen, K. Y., Lee, A. T., Hung, C. C., Huang, J. S., Yang, Y. T. Transport and trapping in two-dimensional nanoscale plasmonic optical lattice. Nano Lett. 13 (9), 4118-4122 (2013).
- Berthelot, J., et al. Three-dimensional manipulation with scanning near-field optical nanotweezers. Nat. Nanotechnol. 9 (4), 295-299 (2014).
- Chen, C., et al. Enhanced optical trapping and arrangement of nano-objects in a plasmonic nanocavity. Nano Lett. 12 (1), 125-132 (2011).
- Wang, K., Schonbrun, E., Steinvurzel, P., Crozier, K. B. Trapping and rotating nanoparticles using a plasmonic nano-tweezer with an integrated heat sink. Nat. Commun. 2, 469 (2011).
- Byun, D., Cho, S. J., Kim, S. Fabrication of a flexible penetrating microelectrode array for use on curved surfaces of neural tissues. J. Micromech. Microeng. 23, 125010 (2013).
