Le piégeage optique de nanoparticules

Le principe de la technique de piégeage SIBA est illustré à la figure 1. Figure 2 est une vue schématique du dispositif expérimental. 1. Configuration piégeage optique Pour cette partie de la procédure, reportez-vous au kit de piégeage optique manuel 9 ou le module de mesure optique vigueur manuel 10 pour plus de détails sur la configuration des kits. Notez qu'une photodiode à avalanche (APD) est utilisé à la place d'un détecteur de position quadrant. Pour les vis non inclus dans le kit de piégeage optique, utilisez-les dans le bouchon à vis et un kit de matériel (Thorlabs, HW-KIT2). Protection des yeux devrait être porté en tout temps lorsque le laser est activé. Assurez-vous que le faisceau est contenu dans une zone sûre et accessoires réfléchissants, tels que des bijoux, devrait être évitée. En outre, la protection de décharge électrostatique est recommandé lors de la manipulation des diodes laser. Mettre en place le kit de pince optique (Thorlabs, OTKB / M) et le mesu vigueurModule urement (Thorlabs, OTKBFM) selon leurs manuels respectifs. Une photodiode à avalanche à base de silicium (APD) (Thorlabs, APD110A) est utilisé à la place de la force de mesure du module (Thorlabs, OTKBFM) détecteur de position quadrant. Connectez l'APD à un oscilloscope (Tektronics, TDS1012) via un câble coaxial. Ajouter une lame demi-onde (Thorlabs, AHWP05M-980) à l'intérieur de l'expanseur de faisceau. La lame demi-onde est fixée entre deux tubes de lentille (Thorlabs, SM1L03). 2. Nanofabrication Couper une lame d'essai revêtu d'or (EMF Corp, Cr / Au) en quatre morceaux identiques. Comme alternative aux diapositives disponibles dans le commerce, nous avons également utilisé un film de 100 nm d'épaisseur d'une couche Au 2 nm Ti adhésion déposé par e-beam dépôt sur une lame de verre carré de 1 pouce à une température de substrat élevée de 200 ° C pendant au moins au moins 1 heure. Cela produit un film polycristallin lisse. Créer une image bitmap de la structure en double-nanotrou comme entrée pourle faisceau d'ions focalisé (FIB) est un système bitmap. L'image est constituée de deux cercles pleins, 160 nm de diamètre avec une distance centre à centre de 190 nm. Ce modèle crée une séparation pointe d'environ 15 nm. Entre les cercles, une ligne mince en option peut être placé pour enlever tout résidu métallique entre les conseils. Figure 3a montre une image bitmap par exemple. Fabriquer la structure en double nanotrous l'aide d'un FIB (Hitachi, FB-2100) Système de fraisage. Convertir le bitmap à l'étape 2.2 dans un modèle de fraisage FIB (la zone sombre de l'image bitmap se blanchi selon la FIB). Utilisez une tension d'accélération d'ions de 40 kV, un limiteur de faisceau ouverture de 15 um de diamètre sous K 60 fois grossissement. Mill 80 passe pour chaque double-nanotrou avec une dose de 5 microsecondes de temps à chaque passage. Figure 3b montre une structure typique en résulte. Répéter au besoin. Nanotrous multiples doivent être faits pour tenir compte des erreurs. Ajouter des marques d'enregistrement, soit en utilisant le FIB et / ou par het pour indiquer l'emplacement approximatif de la double nanotrous (s). Éventuellement, prendre un cliché MEB des trous d'évaluer avec précision la qualité de la structure et de la séparation pointe. 3. Microfluidique Chambre Un diagramme de flux de processus de fabrication de la chambre microfluidique est illustré à la figure 4. Verser 10 g de polydiméthylsiloxane (PDMS) de base (Dow Corning Canada, Base de Sylgard 184 Élastomère silicone) et un supplément de 1 g de durcisseur (Dow Corning Canada, Sylgard 184 Durcisseur silicone élastomère) dans un gobelet jetable. Mélanger pendant quelques minutes. Évacuer le mélange dans la chambre à vide jusqu'à ce que toutes les bulles ont disparu. Verser 1,5 g de PDMS dans un diamètre de 9 cm boîtes de Pétri. Spin couche de PDMS sur le fond de la boîte de Pétri à 950 tours par minute pendant 65 sec. Figure 4b montre le résultat. L'épaisseur n'est pas critique tant qu'elle est inférieure à 80 um, le film d'or se trouve dans la partie inférieure microscope objectivitédistance de travail de e. Le déposer doucement 5.3 # 1.5 lamelles (Fisher Scientific, 12-541-B) sur le de telle sorte qu'ils ne se chevauchent pas et évacuer pendant 30 minutes comme indiqué sur la figure 4c PDMS. Si lamelles déplacé et empilées les unes au-dessus de l'autre pendant l'évacuation, les déplacer doucement l'un l'autre. Des précautions doivent être prises pour maintenir PDMS sous lamelles minces et uniformes. Si la manipulation des lamelles a été requise, évacuer boîte de Pétri à nouveau pendant 30 min. Retirer le plat de Petri de la chambre à vide et cuire sur plaque chauffante pendant 20 min à 85 ° C. En utilisant une lame de rasoir, couper une des le couvercle glisse doucement soulevez la lame avec des pincettes pointe fine. Une fine couche de PDMS va rester sur la lamelle en PDMS est plus adhésif sur la lamelle de verre que le plat de Pétri PMMA comme dans Figure 4e. Découper une fenêtre de 3 x 3 mm dans le PDMS avec une lame de rasoir comme dans la figure 4f. Cette fenêtre se forme dans la chambre où le nanoparticle solution sera conservée. 4. Préparation des échantillons Fabriquer une lame de microscope avec un trou de ¾ "de diamètre au centre de l'acrylique. Ceci peut être accompli avec un laser. D'autres matériaux peuvent être utilisés aussi bien. L'échantillon d'or sera placé à l'intérieur du trou. Tape la circonférence du trou avec du ruban adhésif double face. Utilisez une lame de rasoir pour couper le ruban excès. Lame de microscope place sur la lamelle, PDMS face. Diluer la solution de nanosphères de polystyrène (Thermo Scientific, 3020A) à partir de 1% p / v à 0,05% p / v en utilisant de l'eau désionisée. Une micropipette peuvent être utilisées. Ajouter quelques gouttes de solution dans la fenêtre de PDMS. Ajouter une goutte sur l'échantillon d'or où les nanotrous sont situés. Lieu échantillon d'or sur le dessus de lamelles tels que les nanotrous sont à l'intérieur de la fenêtre PDMS. Assurez-vous que les bulles ne sont pas présents à l'intérieur de la chambre. Appuyez sur l'échantillon d'or contre la lamelle et tamponner l'excès de solution. Si vous utilisez un objectif à immersion d'huile (comme c'est le cas ici, mais pas nécessaire), ajouter une goutte d'huile à immersion sur le côté opposé de la lamelle, sous la fenêtre de PDMS. Prenez note de l'emplacement des nanotrous. Insérer lame de microscope dans le porte-lame, l'huile vers le bas, puis porte-lame inférieure jusqu'à ce que l'huile d'immersion est en contact avec l'objectif de microscope. Aligner approximativement scène de la diapositive telle que les marques indicateurs sont au-dessous de l'objectif. Suivez les lignes de signalisation menant à la nanotrous. Glissière position telle que les marques d'indicateurs et d'autres espaces ouverts sont effacés de l'écran central. Transmission de la lumière excessive peut endommager l'APD. Allumez le laser. Comme le miroir dichroïque n'est pas parfait, un endroit près du centre de l'écran par le faisceau laser doit apparaître. Utilisation du logiciel de commande piézo stade, d'affiner l'alignement sur les trois axes. 5. Acquisition de données Avec le casquep des marques indicatrices, la position de la tache à proximité d'un emplacement nanotrous connue. Les nanotrous sera trop petite pour être résolu et ne doit apparaître que comme des taches. La transmission de la lumière à travers l'échantillon est indiquée par le niveau du signal sur l'oscilloscope. Poursuivre l'alignement de l'échantillon pour maximiser la transmission de la lumière. Méfiez-vous des marques et des rayures indicateur visibles et non visibles comme la transmission de lumière seront élevés dans ces zones. Nanotrous montrera sauts brusques de transmission de la lumière tout en rayures présenter des changements plus graduels. En utilisant la lame d'onde, ajuster la polarisation de la lumière pour la transmission de lumière plus élevé que la structure à double nanotrous est polarisée. Pour minimiser le bruit, de construire un filtre RC avec la carte de, 200 kW et résistance condensateur 100 pF et connectez-le après l'APD par l'intermédiaire d'un câble coaxial. Ces valeurs peuvent être ajustées pour optimiser les performances, compte tenu de la largeur de bande d'acquisition de données requis. Connecter l'oscilloscope et les données acquisModule ition (Omega, USB-4711A) pour le filtre RC avec des câbles coaxiaux et des adaptateurs T. Goûtez à la tension de la DPA à l'aide du module d'acquisition de données pour la durée souhaitée. Temps d'acquisition sont généralement dans les centaines de secondes. Dans ce cas, un logiciel personnalisé a été utilisé pour l'acquisition de données. La tension est échantillonnée à 2.000 fois par seconde. Matlab, filtrer les données acquises à l'aide d'un filtre Savitzky-Golay et tracer en fonction du temps sur un graphique.