Trapping ottica di nanoparticelle

Il principio della tecnica trapping SIBA è illustrato nella figura 1. Figura 2 è una vista schematica del setup sperimentale. 1. Trapping installazione ottica Per questa sezione della procedura, fare riferimento al kit di intrappolamento ottico manuale 9 o la forza di misura ottica modulo del manuale 10 per i dettagli su come impostare i kit. Si noti che un fotodiodo valanga (APD) è utilizzato al posto di un rivelatore di posizione quadrante. Per le viti non incluse nel kit intrappolamento ottico, utilizzare quelli della vite e kit hardware (Thorlabs, HW-KIT2). La protezione degli occhi devono essere indossati in ogni momento in cui il laser è acceso. Assicurarsi che il fascio è contenuta all'interno di una zona sicura e accessori riflettenti, quali gioielli, deve essere evitata. Inoltre, protezione da scariche elettrostatiche è consigliabile quando si maneggia diodi laser. Impostare il kit ottico pinzetta (Thorlabs, OTKB / M) e la forza di misurasura modulo (Thorlabs, OTKBFM) come per i loro rispettivi manuali. A base di silicio fotodiodo valanga (APD) (Thorlabs, APD110A) viene utilizzato al posto del modulo di misurazione della forza (Thorlabs, OTKBFM) rivelatore di posizione quadrante. Collegare l'APD ad un oscilloscopio (Tektronics, TDS1012) tramite un cavo coassiale. Aggiungere una semionda piastra (Thorlabs, AHWP05M-980) all'interno del espansore del fascio. La semionda piastra è fissata tra due tubi di lenti (Thorlabs, SM1L03). 2. Nanofabrication Tagliare un oro rivestite vetrino di prova (EMF Corp, Cr / Au) in quattro pezzi identici. Come alternativa ai vetrini disponibili in commercio, abbiamo usato anche un spessore 100 nm con un film di Au nm 2 Ti strato di adesione depositato e-beam deposizione su un vetrino 1 pollice quadrato di vetro ad una temperatura del substrato elevata di 200 ° C per almeno 1 ora. Questo produce una pellicola liscia policristallino. Creare un'immagine bitmap del doppio-nanohole struttura come l'ingresso diil fascio di ioni focalizzati (FIB) del sistema è una bitmap. L'immagine è costituito da due cerchi pieni, 160 nm di diametro con una distanza da centro a centro di 190 nm. Questo modello consente di creare una separazione punta di circa 15 nm. Tra i cerchi, una linea sottile opzionale può essere posizionato per rimuovere qualsiasi residuo di metallo tra le punte. Figura 3a mostra un'immagine bitmap esempio. Realizzare il doppio nanohole struttura utilizzando un FIB (Hitachi, FB-2100) sistema di fresatura. Convertire il bitmap in fase di 2,2 in un modello di fresatura FIB (la zona scura nella bitmap viene lavorato in base al FIB). Utilizzare una tensione agli ioni di accelerazione di 40 kV, un fascio apertura limite di 15 micron di diametro inferiore a 60 ingrandimenti K volte. Mulino 80 passa per ogni doppia nanohole con un tempo di dosaggio 5 psec ad ogni passaggio. Figura 3b mostra una tipica struttura risultante. Ripetere se necessario. Nanoholes più opportuno per consentire errori. Aggiungi marcatori di registrazione, sia utilizzando il FIB e / o he per indicare la posizione approssimativa del doppio nanohole (s). Facoltativamente, prendere un'immagine SEM dei fori di valutare con precisione la qualità struttura e separazione punta. 3. Microfluidic Camera Un diagramma di flusso del processo per fabbricare la camera microfluidico è mostrato in Figura 4. Versare 10 g di polidimetilsilossano (PDMS) base (Dow Corning Canada, Sylgard 184 Base elastomero di silicone) e un ulteriore 1 g di catalizzatore (Dow Corning Canada, Sylgard 184 elastomero di silicone agente Catalizzatore) in una tazza usa e getta. Mescolare per qualche minuto. Evacuare miscela in camera da vuoto fino a quando tutte le bolle se ne sono andati. Versare 1,5 g di PDMS in un diametro di 9 centimetri piatto Petri. Spin coat PDMS sul fondo della piastra di Petri a 950 rpm per 65 sec. Figura 4b mostra il risultato. Lo spessore non è critica purché sia ​​sotto 80 pm, la pellicola d'oro è all'interno del microscopio oggettivita fondodistanza di lavoro e di. Delicatamente posto 3-5 # 1.5 coprioggetti (Fisher Scientific, 12-541-B) sul modo tale che non si sovrappongano ed evacuare per 30 minuti, come mostrato in figura 4c PDMS. Se coprioggetti spostato e impilati uno sopra l'altro durante l'evacuazione, delicatamente spostare a vicenda. Bisogna usare cautela da mantenere sotto PDMS coprioggetti sottile e uniforme. Se la manipolazione del coprioggetti è stato richiesto, evacuare piastra di Petri di nuovo per 30 minuti. Rimuovere piastra Petri da camera a vuoto e cuocere sulla piastra calda per 20 minuti a 85 ° C. Utilizzando una lama di rasoio, tagliare una delle copertura scivola poi sollevare delicatamente il vetrino con pinzette punta fine. Un sottile strato di PDMS rimarrà sul vetrino come PDMS è più adesivo allo scorrimento vetro di copertura rispetto al piatto Petri PMMA come in Figura 4e. Tagli un x 3 3 mm nella finestra PDMS con una lama di rasoio come in figura 4F. Questa finestra formerà la camera dove la nsoluzione anoparticle saranno mantenute. 4. Preparazione del campione Realizzare un vetrino da microscopio con un ¾ "foro del diametro al centro utilizzando acrilico. Questo può essere realizzato con un taglio laser. Altri materiali possono essere usati pure. Il campione oro verrà posizionato all'interno del foro. Nastro la circonferenza del foro con nastro biadesivo. Utilizzare una lama di rasoio per tagliare nastro in eccesso. Vetrino da microscopio posto al vetrino, PDMS a faccia in su. Diluire la soluzione nanosfere di polistirene (Thermo Scientific, 3020A) da 1% w / v al 0,05% w / v usando acqua deionizzata. Una micropipetta può essere utilizzato. Aggiungere qualche goccia di soluzione nella finestra di PDMS. Aggiungere una goccia sul campione oro dove si trovano le nanoholes. Posto campione di oro in cima coprioggetto tali che le nanoholes sono all'interno della finestra PDMS. Fare bolle sicuro non sono presenti all'interno della camera. Premere campione oro contro coprioggetto e tamponare la soluzione in eccesso. Se si utilizza un obiettivo ad immersione in olio (come nel caso di specie, ma non necessario), aggiungere una goccia di olio di immersione sul lato opposto del vetrino, sotto la finestra PDMS. Prendere nota della posizione dei pattern dalla. Inserire il vetrino da microscopio in supporto diapositive, olio rivolto verso il basso, e quindi supporto diapositive inferiore fino a olio di immersione a contatto con l'obiettivo microscopio. Circa allineare stage della diapositiva in modo tale che i marchi da indicatore sono sotto l'obiettivo. Seguire le linee di indicatore anticipatore fino ai pattern dalla. Posizione diapositiva in modo che segni indicatori o in aree aperte vengono cancellati dal centro dello schermo. Trasmissione della luce eccessiva può danneggiare l'APD. Accendere il laser. Come lo specchio dicroico non è perfetto, un posto vicino al centro dello schermo dal fascio laser dovrebbe apparire. Utilizzando il software di controllo fase piezo, perfezionare ulteriormente l'allineamento su tutti e tre gli assi. 5. Acquisizione dei dati Con il help dei segni indicatori, la posizione del posto vicino ad una posizione nanohole noto. I pattern dalla saranno troppo piccoli per essere risolto e dovrebbe apparire solo come macchie. La trasmissione della luce attraverso il campione viene indicato dal livello del segnale sull'oscilloscopio. Allineare ulteriormente il campione da massimizzare la trasmissione della luce. Fare attenzione di marchi indicatori e graffi visibili e non visibili come trasmissione della luce sarà alto in questi settori. Pattern dalla mostra salti improvvisi nella trasmissione della luce, mentre graffi esibire le modifiche più graduali. Utilizzando il waveplate, regolare la polarizzazione della luce per la massima trasmissione della luce come il doppio nanohole struttura è polarizzata. Per minimizzare il rumore, costruire un filtro RC con la basetta, 200 e 100 k resistenza pF e collegarlo dopo l'APD tramite un cavo coassiale. Questi valori possono essere regolati per ottenere le migliori prestazioni, considerando la larghezza di banda di acquisizione dati richiesti. Collegare oscilloscopio e dati acquisition modulo (Omega, USB-4711A) per il filtro RC con cavi coassiali e adattatore T. Campionare la tensione APD utilizzando il modulo di acquisizione dati per il tempo desiderato. Tempi di acquisizione sono in genere in centinaia di secondi. In questo caso, un pacchetto software personalizzato è stato utilizzato per l'acquisizione dati. La tensione viene campionato a 2000 volte al secondo. Utilizzando Matlab, filtrare i dati acquisiti utilizzando un Savitzky-Golay filtro e tracciare è in funzione del tempo su un grafico.