Optische overvullen van nanodeeltjes

Het principe van de SIBA traptechniek wordt geïllustreerd in figuur 1. Figuur 2 is een schematische weergave van de experimentele opstelling. 1. Optische overvullen instellen Voor dit deel van de procedure vindt u in de optische trapping kit handleiding 9 of de optische kracht meetmodule handleiding 10 voor meer informatie over het instellen van de kits. Merk op dat een lawine fotodiode (APD) wordt gebruikt in plaats van een kwadrant positiedetector. Voor schroeven niet in de optische trapping kit, gebruiken die in de kolomschroef en hardware kit (Thorlabs, HW-KIT2). Bescherming van de ogen te worden gedragen te allen tijde wanneer de laser is ingeschakeld. Zorg ervoor dat de bundel zich in een veilige omgeving en reflecterende accessoires zoals sieraden, moet worden vermeden. Ook bescherming tegen elektrostatische ontlading is aan te raden bij het hanteren van laserdiodes. Stel de optische pincet kit (Thorlabs, OTKB / M) en de kracht maatreurement module (Thorlabs, OTKBFM) als per hun respectievelijke handleidingen. Een op basis van silicium lawine fotodiode (APD) (Thorlabs, APD110A) wordt in plaats van de krachtmeting module (Thorlabs, OTKBFM) gebruikt kwadrant positie detector. Sluit de APD op een oscilloscoop (Tektronics, TDS1012) via een coaxiale kabel. Voeg een halve golf plaat (Thorlabs, AHWP05M-980) in de beam expander. De half-wave plaat is bevestigd tussen twee lens buizen (Thorlabs, SM1L03). 2. Nanofabrication Snijd een goud gecoate objectglaasje (EMF Corp, Cr / Au) in vier identieke stukken. Als alternatief voor de in de handel verkrijgbare slides, hebben we ook een 100 nm dikke Au film met een 2 nm Ti hechtingslaag gedeponeerd door e-beam depositie op een 1 inch vierkante glasplaatje bij verhoogde substraat temperatuur van 200 ° C gedurende minste 1 uur. Dit levert een gladde polykristallijne film. Maak een bitmap-afbeelding van de dubbele nanohole structuur als de input voorde focused ion beam (FIB) systeem is een bitmap. Het beeld bestaat uit twee vaste cirkels, 160 nm in diameter met een hart op hart afstand van 190 nm. Dit sjabloon maakt een tip scheiding van ongeveer 15 nm. Tussen de cirkels kan een optionele dunne lijn te worden geplaatst om eventuele resten metalen te verwijderen tussen de tips. Figuur 3a toont een voorbeeld bitmapafbeelding. Fabriceren van de dubbel-nanohole structuur met behulp van een FIB (Hitachi, FB-2100) freessysteem. Converteer de bitmap in stap 2.2 in een FIB frezen patroon (het donkere gebied in de bitmap wordt gemalen door de FIB). Gebruik een ion versnellingsspanning van 40 kV, een bundel begrenzende opening van 15 micrometer diameter onder 60 K maal vergroting. Molen passeert tachtig per dubbele nanohole met een 5 psec dosis Tijd op elke doorgang. Figuur 3b toont een typische resulterende structuur. Herhaal dit zo nodig. Meerdere nanogaatjes moeten worden gemaakt als mogelijk te maken fouten. Voeg registratie markers, hetzij met de FIB en / of hen om de locatie van de dubbele nanohole (s) geven. Optioneel, neem een ​​SEM-beeld van de gaten om nauwkeurig te evalueren structuur kwaliteit en fooi scheiding. 3. Microfluïdische Kamer Een stroomschema voor het vervaardigen van de microfluïdische kamer wordt getoond in figuur 4. Giet 10 g polydimethylsiloxaan (PDMS) base (Dow Corning Canada, Sylgard 184 siliconelastomeerfase Base) en nog 1 g hardingsmiddel (Dow Corning Canada, Sylgard 184 siliconelastomeerfase Curing Agent) in een eenmalige beker. Meng gedurende enkele minuten. Evacueer mengsel in vacuümkamer totdat alle luchtbellen zijn verdwenen. Pour 1,5 g PDMS in een 9 cm diameter Petrischaal. Spin laag PDMS onderaan petrischaal bij 950 rpm gedurende 65 sec. Figuur 4b toont het resultaat. De dikte is niet kritisch zolang het onder 80 pm, de gouden film in de onderste microscoop objectiviteitwerkafstand e's. Plaats voorzichtig 3-5 # 1.5 dekglaasjes (Fisher Scientific, 12-541-B) op de PDMS zodanig dat zij elkaar niet overlappen en evacueren gedurende 30 minuten zoals getoond in figuur 4c. Als coverslips verplaatst en gestapeld op de top van elkaar tijdens evacuatie, beweeg ze uit elkaar. Moet voorzichtigheid worden betracht ten aanzien van PDMS te houden onder dekglaasjes dun en uniform. Als manipulatie van dekglaasjes moest opnieuw geëvacueerd petrischaal gedurende 30 minuten. Verwijderen petrischaal van vacuümkamer en koken hete plaat gedurende 20 min bij 85 ° C. Met behulp van een scheermesje, uitgesneden op een van de dekglaasjes dan voorzichtig los te wrikken van de glijbaan met fijne punt pincet. Een dunne laag van PDMS blijft op het dekglaasje zoals PDMS is kleefmiddel het glas dekglaasje dan PMMA petrischaal zoals in figuur 4e. Snijd een 3 x 3 mm venster in het PDMS met een scheermes zoals in figuur 4f. Dit venster vormt de ruimte waarin de nanoparticle oplossing zal worden gehouden. 4. Monstervoorbereiding Fabriceren een microscoopglaasje met een ¾ "gat in het midden met acryl. Dit kan worden bereikt met een lasersnijmachine. Andere materialen kunnen worden gebruikt. Het goud monster wordt geplaatst in het gat. Tape de omtrek van het gat met dubbelzijdige tape. Gebruik een scheermesje om het overtollige tape af te snijden. Plaats microscoopglaasje op de dekglaasje, PDMS naar boven. Verdun de polystyreen nanosphere oplossing (Thermo Scientific, 3020A) 1% w / v en 0,05% w / v met gedeïoniseerd water. Een micropipet worden gebruikt. Voeg een paar druppels van de oplossing in het PDMS-venster. Voeg een druppel op de gouden monster waarin de nanogaatjes zich bevinden. Plaats gouden monster op de top van dekglaasjes zodanig dat de nanogaatjes zich binnen de PDMS-venster. Zorg ervoor dat belletjes zijn niet aanwezig in de kamer. Druk op goud monster tegen dekglaasje en dep de overtollige oplossing. Bij gebruik van een olie-immersie objectief (zoals hier het geval is, maar niet noodzakelijk), een druppeltje olie-immersie aan de andere kant van het dekglaasje, onder het PDMS venster. Let op de locatie van de nanogaatjes. Plaats microscoop dia in diahouder, olie naar beneden, en zet diahouder tot immersie olie in contact komt met de microscoop doelstelling. Ongeveer lijn slide stadium, zodat indicator merken onder de doelstelling. Volg indicator lijnen in de aanloop naar de nanogaatjes. Positie glijbaan zodat indicator merken en andere open gebieden worden gewist van het scherm centrum. Overmatige lichttransmissie kan schade aan de APD. Zet laser. Aangezien de dichroïsche spiegel niet werkte, een plek nabij het centrum van het scherm van de laserstraal weergegeven. Met behulp van de piëzo podium besturingssoftware, een verfijning van de afstemming op alle drie de assen. 5. Data Acquisition Met de help van de indicator merken, de positie van de plek dicht bij een bekende nanohole locatie. De nanogaatjes te klein zal zijn op te lossen en mag alleen verschijnen als vlekken. De lichttransmissie door het monster wordt door het signaalniveau op de oscilloscoop. Verdere aanpassing van de steekproef om lichttransmissie te maximaliseren. Wees voorzichtig met indicator merken en zichtbare en niet-zichtbare krassen als lichttransmissie zal hoog zijn in deze gebieden. Nanogaatjes toont plotselinge sprongen in de lichttransmissie, terwijl krassen vertonen meer geleidelijke veranderingen. Met behulp van de golfplaat, past u de polarisatie van het licht voor de hoogste lichttransmissie als de dubbele-nanohole structuur is gepolariseerd. Om ruis te verminderen, bouwen aan een RC-filter met het breadboard, 200 kOhm weerstand en 100 pF condensator en sluit deze na de APD via een coaxiale kabel. Deze waarden kunnen worden aangepast voor de beste prestaties, rekening houdend met de bandbreedte van de benodigde data-acquisitie. Sluit oscilloscoop en gegevens acquisbankwezen in module (Omega, USB-4711A) om de RC-filter met coaxiale kabels en T-adapter. Proef de APD de spanning met behulp van de data-acquisitie module voor de gewenste tijd. Zoektijden zijn meestal in de honderden seconden. In dit geval werd een aangepaste software voor data-acquisitie. De spanning wordt bemonsterd bij 2000 maal per seconde. Met behulp van Matlab, filteren de verkregen gegevens met behulp van een Savitzky-Golay filter en plotten het tegen de tijd in een grafiek.