This work was supported by EPSRC Career Acceleration grant EP/J002402/1.

تنبيه: يرجى التشاور مع جميع بيانات سلامة المواد ذات الصلة قبل الاستخدام. بيروكسيد الهيدروجين المستخدمة في هذا البروتوكول هو ضار، وتطور من غاز الأكسجين عند التعرض لالبلاتين يشكل خطر الانفجار. استخدام جميع الضوابط السلامة المناسبة خلال هذا البروتوكول بما في ذلك الضوابط الهندسية أثناء التعامل مع محلول بيروكسيد (غطاء الدخان)، ومعدات الوقاية الشخصية (النظارات الواقية والقفازات ومعطف المختبر). 1. جعل الحفازة يانوس الجسيمات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد الركيزة الزجاج الشرائح <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف وغير المستخدمة شريحة المجهر القياسية باستخدام الغسيل متسلسل لبضع دقائق في كل منزوع الأيونات الماء (DI)، حل الزجاج إزالة التلوث والمياه DI. ثم تغسل مع 70:30 ت: خليط الخامس من الإيثانول: الماء DI، وأخيرا ضربة الجافة في تيار الهواء / النيتروجين نظيفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فحص شريحة زجاجية تحت المجهر للتحقق من سطح نظيف وخال من دليل على تلوث الجسيمات. كرر الخطوة 1.1.1 إذا لزم الأمر. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد تشتت الغروية لترسب <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ماصة 10 ميكرولتر من محلول مائي الأسهم الفلورسنت الغروي (10٪ بالوزن.) إلى 990 ميكرولتر من الايثانول. ضبط كميات كما هو مطلوب اعتمادا على تركيز الأسهم حل المستخدمة للوصول إلى ما يقرب من 0.1٪ بالوزن تعليق الغروية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزيج دوامة لمدة 10 ثانية. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> معطف تدور تشتت الغروية على الركيزة شريحة زجاجية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجهيز المغطي تدور مع شريحة زجاجية نظيفة. ملء طرف ماصة مع 100 ميكرولتر من محلول الغروية المخفف أعد أعلاه. تدور برنامج المغطي لتنفيذ 30 ثانية، 2000 دورة في الدقيقة. بدء تدور المغطي، وعندما تصل إلى سرعة ماصة باستمرار الحل استعداد على مركز الشريحة الغزل الزجاج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة شريحة زجاجية من المغطي تدور، والعودة إلى المجهر الضوئي والتحقق من أن تشتت حتى الغرويات منفصلة أساسا غير مؤثرة يغطي منطقة س المركزيو على شريحة زجاجية. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فراغ تتبخر البلاتين معدن على الغروانية زينت شريحة زجاجية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج الغروانية المغلفة شريحة زجاجية في المبخر المعادن. ضمان الغروانية زينت وتواجه الجانب مصدر التبخر. تثبيت مصدر التبخر البلاتين معدن وإيداع 15 نانومتر من البلاتين معدن. ملاحظة: بعد ترسب المعادن، يجب أن يتم تخزين العينات تحت جو خامل. </li></ol></li></ol> 2. &quot;سباحة&quot; الجسيمات يانوس <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعادة تعليق يانوس المواد الغروية في حل بيروكسيد تحتوي على <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع مربع 1 × 1 سم من نسيج العدسة، وإخماد نهاية مع 10 ميكرولتر من المياه DI. عقد مع ملاقط، وفرك بلطف على طول سطح البلاتين المغلفة الغروانية زينت شريحة زجاجية (هذه الخطوة يزيل جسديا الغرويات من الركيزة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج الأنسجة عدسة إلى 1.5 مل من الماء DI ويهز يدويا بقوة لمدة 30 ثانية في تو مختومةيكون. إزالة الأنسجة عدسة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ماصة 1 مل من الغروانية التي تحتوي على محلول في وعاء جديدة، مليئة 1 مل من 30٪ ث / ت H 2 O 2 حل الأسهم. المزيج بلطف الحلول، ثم ضع في حمام بالموجات فوق الصوتية في درجة حرارة الغرفة لمدة 5 دقائق، تليها 25 دقيقة فترة حضانة غير المتحركة أخرى. تنبيه: هذا الحل قد تتطور الأوكسجين. لا ختم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الجافة 100 ميكرولتر من محلول مائي الغروية المتبقية على المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) كعب لتمكين التحقق SEM الهيكل الغروانية يانوس 14 </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد تحليل كفيت <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 1 مل إضافية من المياه DI إلى حل المحتضنة تحتوي على بيروكسيد والبلاتين المغلفة الغرويات للوصول إلى قوة الوقود مناسبة (10٪) للسماح دفع سريع. ملاحظة: تم تنفيذ مراحل الحضانة السابقة في أعلى تركيزات الوقود تركيز لتنظيف سطح البلاتين المحفز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ملء لوث حجم الكوارتز مستطيلة كوفيت الزجاج مع الحل المحتضنة. تناسب فضفاضة كاب دفع في. تحذير: مخاطر الانفجار - لا تستخدم غطاء لولبي. </li></ol></li></ol> 3. مجهرية المراقبة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد موقع الجسيمات ذات الاهتمام <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل كوفيت إلى المجهر الفلورسنت مجهزة هدف مناسب (على سبيل المثال، 20X) وتثير انبعاث fluorophore باستخدام مزيج مناسب من المرشحات (الإثارة 450-490 نانومتر، وانبعاث&gt; 515 نانومتر). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> البحث يدويا عن الغرويات الفلورسنت في كفيت. ملاحظة: ضبط كثافة الغروانية مع الحفاظ على تركيز بيروكسيد قد تكون مطلوبة. على سبيل المثال، فمن المستحسن التخفيف إذا كانت كثافة الغروانية عالية، والعديد من فقاعات الأكسجين تنتج تدفقات موجودة. وهناك تركيز حجم الغروانية حوالي 0.003٪ هو نقطة انطلاق الموصى بها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحسين إعدادات البصرية لتتبع 3D: في ظل ظروف الإضاءة المناسبة، طن التركيز الغرويات سوف تظهر الأشياء الدائرية كما حادة. لكن، وكما يتحرك الدفع والغرويات ويخرجون من الطائرة الاتصال حجم المميز تغيير حلقة مشرقة تتمحور حول سيحتفل المجال، ويستخدم هذا لتحديد ض تنسيق لتمكين تتبع 3D. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسجيل الفيديو <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل البدء في تسجيل الفيديو، والتركيز المجهر بحيث الجسيمات ذات الاهتمام ينتج حلقة متحدة المركز، مع الجسيمات &quot;تحت عنوان&quot; موقف التركيز. لا تتحرك الطائرة التركيز أثناء التقاط الفيديو. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسجيل الفيديو من الجزيئات من الفائدة. استخدام 30 ثانية فترات الفيديو مع معدلات الإطار في أكثر من 30 هرتز إلى إتاحة إعادة الإعمار مسار تفصيلا. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعادة بناء مسار 3D <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> معايرة المحور Z <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشكل وزن 2٪. حل الصمغ جيلان في المياه التي تحتوي على تعليق من الجسيمات يانوس الفلورسنت عند 60 درجة مئوية، ومكان في كوفيت أي ما يعادلأن تستخدم أعلاه، والسماح لضبط لتشكيل عينة شفافة صلبة تبلور تحتوي على الغرويات ثابت ثابت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التركيز على الغروانية ثابتة واحدة باستخدام نفس الظروف الإضاءة المحدد أعلاه، الآن تسجيل سلسلة من الصور الثابتة مثل التركيز ض يثيرها نزوح المعروف النسبية لهذه الطائرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد دائرة نصف قطرها من الحلبة في كل موقف التركيز يعرف 11. ملاحظة: هذا هو الأكثر القيام بها بكفاءة عالية باستخدام خوارزمية تحليل الصور التي يمكن تطبيقها باعتبارها عملية دفعة لجميع المعايرة لا يزال الإطارات، وأشرطة الفيديو. ويتمثل حل نموذجي تجانس الصورة، العتبة لتحديد الموقع التقريبي من مركز الكائنات، ومن ثم تحديد مكان س الفعلية والإحداثيات ذ المركز حلقة عن طريق قياس المسافة بين قمم شدة جانبي الحلبة. المسافة شعاعي متوسط ​​إلى القمم كثافة من وسط الحلبة ثم يمكن العثور عليها. 11 وهذا ما يسمح كل من دائرة نصف قطرها من حلقة مشرقد س ص تنسق يتم تحديدها بدقة الفرعي بكسل. من خلال تحديد موقع س، ص، ض موقف لكرة يانوس الثابتة في اللثة جيلان 30 ميكرون من طائرة الوصل، في التسلسل الزمني للصور، والجسيمات يمكن أن يكون موجودا مع وجود خطأ من ± 25 نانومتر على طول كل محور. ويمكن أن يعزى الخطأ إلى الضوضاء في الصور. إشارة إلى نسبة الضوضاء، وبالتالي، فإن دقة خوارزميات موقع هي تعتمد على شدة الضوء مضان الكشف عنها. عندما المجال يانوس لا يزال بعيدا عن المستوى البؤري شدته تصبح أضعف من أن تتبع بدقة ذلك، على سبيل المثال، ليبلغ قطرها 4.8 ميكرون الغروانية على المدى ض حوالي 200 ميكرون من الممكن. طريقة بديلة غير حسابي هو استخدام قياس دليل بسيط من س، ص مركز ونصف قطرها، ولكن هذا سوف يقلل من دقتها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> رسم منحنى المعايرة لربط دائرة نصف قطرها إلى z-الموقف، ويصلح لوظيفة مناسبة (على سبيل المثال، المعادلة مكعب) للسماح الاستيفاء. 11 </li></ol></li> &lt;لى&gt; معايرة العاشر، المحور ص <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسجيل الإطار لا يزال صورة المجهر الضوئي من graticule معايرة المكاني باستخدام نفس الظروف المجهر المختار في 3.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس البعد &quot;بالبكسل&quot; كائن مع معروف حجم العالم الحقيقي من صورة graticule معايرة المكاني واستخدام هذا لإنشاء بكسل إلى ميكرون عامل التحويل لX، Y طائرة الصورة. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعادة مسار <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد إحداثيات س وص ونصف قطرها لكل إطار من تسلسل الفيديو كما هو موضح في 3.3.1.3، استخدم الدالة الموجودة في 3.3.1.4 لتحويل نصف قطرها إلى ض، وعامل المعايرة وجدت في 3.3.2.2 لتحويل x و y ينسق بكسل في ميكرون. وهذا الإجراء يؤدي إلى دقيقة س، ص، ض تنسيق للموقع الجسيمات الدافعة بوصفها وظيفة من الزمن. 11 هذا الإجراء يمكن تنفيذها باستخدام خوارزمية أو يدويا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد ص المشتقةroperties مثل متوسط ​​سرعة لقياس مدى السباحة الحفازة المرصودة. </li></ol></li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Ebbens, S. J., Howse, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+pursuit+of+propulsion+at+the+nanoscale.">In pursuit of propulsion at the nanoscale.</a> Soft Matter. 6 (4), 726 (2010).</li><li>Wang, W., Duan, W., Ahmed, S., Mallouk, T. E., Sen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Small+power+:+Autonomous+nano-+and+micromotors+propelled+by+self-generated+gradients.">Small power : Autonomous nano- and micromotors propelled by self-generated gradients.</a> Nano Today. 8 (5), 531-554 (2013).</li><li>Gao, W., Dong, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Artificial+Micromotors+in+the+Mouse's+Stomach+:+A+Step+toward+in+Vivo+Use+of+Synthetic+Motors.">Artificial Micromotors in the Mouse's Stomach : A Step toward in Vivo Use of Synthetic Motors.</a> ACS nano. 9 (1), 117-123 (2015).</li><li>Restrepo-P&#233;rez, L., Soler, L., Mart&#236;nez-Cisneros, C., S&#225;nchez, S., Schmidt, O. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofunctionalized+self-propelled+micromotors+as+an+alternative+on-chip+concentrating+system.">Biofunctionalized self-propelled micromotors as an alternative on-chip concentrating system.</a> Lab Chip. 14 (16), 2914-2917 (2014).</li><li>Soler, L., S&#225;nchez, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalytic+nanomotors+for+environmental+monitoring+and+water+remediation.">Catalytic nanomotors for environmental monitoring and water remediation.</a> Nanoscale. 6 (13), 7175-7182 (2014).</li><li>Howse, J., Jones, R., Ryan, A., Gough, T., Vafabakhsh, R., Golestanian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-Motile+Colloidal+Particles:+From+Directed+Propulsion+to+Random+Walk.">Self-Motile Colloidal Particles: From Directed Propulsion to Random Walk.</a> Phys. Rev. Letts. 99 (4), 8-11 (2007).</li><li>Ebbens, S., Gregory, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrokinetic+effects+in+catalytic+platinum-insulator+Janus+swimmers.">Electrokinetic effects in catalytic platinum-insulator Janus swimmers.</a> EPL. 106 (5), 58003 (2014).</li><li>Orozco, J., Jurado-S&#225;nchez, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bubble-propelled+micromotors+for+enhanced+transport+of+passive+tracers.">Bubble-propelled micromotors for enhanced transport of passive tracers.</a> Langmuir. 30 (18), 5082-5087 (2014).</li><li>Peterson, S. D., Chuang, H. -. S., Wereley, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+particle+tracking+using+micro-particle+image+velocimetry+hardware.">Three-dimensional particle tracking using micro-particle image velocimetry hardware.</a> Meas. Sci. and Technol. 19 (11), 115406 (2008).</li><li>Ten Hagen, B., K&#252;mmel, F., Wittkowski, R., Takagi, D., L&#246;wen, H., Bechinger, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gravitaxis+of+asymmetric+self-propelled+colloidal+particles.">Gravitaxis of asymmetric self-propelled colloidal particles.</a> Nat. Commun. 5, 4829 (2014).</li><li>Campbell, A. I., Ebbens, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gravitaxis+in+spherical+janus+swimming+devices.">Gravitaxis in spherical janus swimming devices.</a> Langmuir. 29 (46), 14066-14073 (2013).</li><li>Ebbens, S., Tu, M. -. H., Howse, J. R., Golestanian, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Size+dependence+of+the+propulsion+velocity+for+catalytic+Janus-sphere+swimmers.">Size dependence of the propulsion velocity for catalytic Janus-sphere swimmers.</a> Physical Review. E Stat. Nonlin. Soft Matter Phys. 85, 020401 (2012).</li><li>Ebbens, S. J., Howse, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+observation+of+the+direction+of+motion+for+spherical+catalytic+swimmers.">Direct observation of the direction of motion for spherical catalytic swimmers.</a> Langmuir. 27 (20), 12293-12296 (2011).</li><li>Archer, R. J., Campbell, a. I., Ebbens, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glancing+angle+metal+evaporation+synthesis+of+catalytic+swimming+Janus+colloids+with+well+defined+angular+velocity.">Glancing angle metal evaporation synthesis of catalytic swimming Janus colloids with well defined angular velocity.</a> Soft Matter. 11, 6872-6880 (2015).</li><li>Zhao, G., Sanchez, S., Schmidt, O. G., Pumera, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poisoning+of+bubble+propelled+catalytic+micromotors:+the+chemical+environment+matters.">Poisoning of bubble propelled catalytic micromotors: the chemical environment matters.</a> Nanoscale. 5 (7), 2909-2914 (2013).</li><li>Wang, Y., Hernandez, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bipolar+electrochemical+mechanism+for+the+propulsion+of+catalytic+nanomotors+in+hydrogen+peroxide+solutions.">Bipolar electrochemical mechanism for the propulsion of catalytic nanomotors in hydrogen peroxide solutions.</a> Langmuir. 22 (25), 10451-10456 (2006).</li><li>Dunderdale, G., Ebbens, S., Fairclough, P., Howse, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Importance+of+particle+tracking+and+calculating+the+mean-squared+displacement+in+distinguishing+nanopropulsion+from+other+processes.">Importance of particle tracking and calculating the mean-squared displacement in distinguishing nanopropulsion from other processes.</a> Langmuir. 28 (30), 10997-11006 (2012).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

فإن العديد من المتغيرات في إعداد بروتوكول للبلاتين الجسيمات يانوس تؤثر على مسارات المرصودة. المعلمات كما هو موضح باستخدام 2 ميكرون الجسيمات قطر سيعطي سرعات الدفع في حدود 10 ميكرون في الثانية الواحدة. إذا تم استخدام جسيمات أصغر، وسرعات تزيد مع زيادة حجم الجسيمات سيقلل سرعة الدفع. و12 تفاصيل البروتوكول تبخر يغير أيضا مسارات ملاحظتها. في هذا البروتوكول الحالي، فمن المستحسن توزيع متفرق من الغرويات، جنبا إلى جنب مع تبخر المعادن العادية إلى التوجه الشرائح. هذه الظروف تؤدي إلى الهياكل يانوس متناظرة كما هو مبين في الشكل 2، والذي يؤدي إلى مسارات خطية في حدود نشر التناوب البراونية. 13 وعلى العكس، إذا الغرويات معبأة ضيق تخضع لنظرة عابرة زاوية ترسب، ثم التماثل للغطاء يانوس لا يمكن كسرها ، للحث على الغزل السلوك. 14 سنوياrticles المنتجة هنا عرض الحركة الخواص نسبيا في جميع الأبعاد الثلاثة. ولكن إذا كان يتم استخدام أكثر سمكا الطلاء البلاتين، أو أكبر الجسيمات، وهو تحيز أو gravitaxis صعودا يمكن اضفاء 11 تفاصيل تخزين الغرويات يانوس بعد التصنيع ويمكن أيضا تؤثر على سرعة السباحة لوحظ. على سطح نظيف البلاتين عالية الطاقة سطح الخارجة من مرحلة التبخر هو عرضة للتلوث السطح على سبيل المثال من الهيدروكربونات، وفي التجولات معينة. 15 وبالإضافة إلى ذلك، خصائص حل فيه الغرويات يانوس هي إعادة علقت حاسمة لمراقبة الدفع. وتركيزات بيروكسيد منخفضة يؤدي إلى تباطؤ السرعات، حيث أن معدل الحركة رد فعل التحلل إنتاج يقلل من 6 وبالإضافة إلى ذلك، تركيزات منخفضة من الأملاح سيؤدي إلى انخفاض كبير في سرعة الدفع. 7 ومن السمات الرئيسية للالغرويات المنتجة هنا هي شمال شرق بهمالطفو utral، الأمر الذي يجعلها مناسبة لتتبع 3D. في عام أولت مجال الأجهزة السباحة القليل من الاهتمام ل3D الآثار، ويرجع ذلك جزئيا إلى بعض الأمثلة البارزة التي تبذل من المعادن الكثيفة، مما يسبب لهم بسرعة الرواسب، 16 ولكن أيضا بسبب الصعوبات والتكاليف المرتبطة جعل القياسات المطلوبة. وتوجد عيوب واضحة لبعض أساليب تتبع 3D التي أنشئت لهذه الغرويات تتحرك بسرعة، على سبيل المثال، يمكن ليزر المسح المجهري متحد البؤر تفتقر إلى القرار الزماني لتسجيل أعداد كافية من الصور لحل مسارات. في هذا السياق، فإن الطريقة التي نعرضها هنا لديه ميزة كبيرة من لا تتطلب سوى إطار واحد للسماح تقدير ض تنسيق، والذي يسمح بالتالي ارتفاع معدلات الإطار. أيضا، وإعادة الإعمار زي تنسيق يعتمد فقط على النقيض النسبي للالغروانية خارج نطاق التركيز في الأطر واحد، بدلا من كثافة مضان المطلقة، فمن مرونة للتبريد والآثار وامضفي fluorophore. هذه المزايا ممكنة على حساب عمق انخفاضا في المجال أكثر مما إعادة الإعمار 3D مسار ممكن، وشرط الغروية غير متداخلة فصل جيدا. نأمل أن يصف بروتوكول تسمح مجموعات بحثية أخرى لها مصلحة في السلوك 3D لأجهزة السباحة الخاصة بهم للوصول إلى هذه المعلومات بشكل مباشر مع وجود درجة عالية من الدقة. ومن الواضح أن التوسع في فهم هذه الأجهزة إلى 3D سيفتح مجموعة كبيرة من الظواهر والتطبيقات المستقبلية مثيرة للاهتمام. وتوجه القراء المهتمين في مزيد من التفاصيل عن تحليل المسار نحو المرجعي 17 التي تصف القطع الأثرية المشتركة في أنظمة الدافعة وكيفية ضمان تقدير دقيق للسرعات الدفع.

أجهزة السباحة بالوسيط الكيميائي على نطاق صغير، الغرويات غير المربوطة قادرة على توليد ذاتي الحركة في بيئات الموائعية 1،2 هذه الأجهزة تجتذب اهتماما البحثية الهامة لأنها لديها القدرة على تمكين وظائف جديدة ومثيرة مثل تسليم المخدرات، 3 مختبر على رقاقة النقل 4 والمعالجة البيئية. 5 مثال واحد درس على نطاق واسع والحفاز &quot;يانوس&quot; السباحين. 6 هذه الجزيئات الحصول على أسمائهم من وجود اثنين من الجانبين متميزة، أو وجوه (يانوس هو اثنين تواجه الإله الروماني). جانب واحد هو نشط حفاز وقادرة على أداء فعل التحلل، في حين أن الآخر هو خامل. في ظل وجود جزيئات الوقود المنحل مناسبة، مما أدى إلى تفاعل كيميائي غير المتماثلة يخلق التدرجات حول الغروية التي يمكن أن تنتج الحركة عبر diffusiophoresis الذاتي / الكهربائي. 7 تميز الحركة لهذه الأجسام المتحركة بسرعة غير تشا<html> llenging وتم العديد من الملاحظات التجريبية حتى الآن تقتصر على 2D. ومع ذلك، من المرجح أن استغلال الحفازة أجهزة السباحة القدرة على التحرك في جميع أنحاء حلول الأكبر في 3D التطبيقات في نهاية المطاف. 8 ولمعالجة ذلك، ونحن هنا وصف البروتوكول الذي يسمح مسارات 3D دقيقة لأجهزة السباحة يحدد لاحقا. ويستند هذا الأسلوب على تفسير البنى الحلقية التي تنتجها من الغرويات الفلورسنت تركنز لاحظ مع هدف التركيز الثابتة و 9 و هو سهل التطبيق باستخدام المجاهر معدلة التقليدية. وصف واضح هذه الطريقة هنا، وغيرهم من الباحثين في هذا المجال الاستفادة من خلال قدرته على الوصول إلى هذه المعلومات 3D. وهذا سيساعد الرؤى المستقبلية في خصائص الحركة لأجهزة السباحة. ويرد دليل على هذه الإمكانية في التقرير الأخير لأجهزة السباحة توجيهها عن طريق الجاذبية، 10،11 السلوك التي يمكن أن معظم بسهولة أن تصور من خلال تطبيق تتبع 3D 11 ove_content &quot;&gt; هذه الورقة أيضا يوثق بوضوح طريقة لتصنيع الحفازة يانوس أجهزة السباحة الجسيمات، التي ستكون من مزيد من الفائدة لتوحيد أساليب عبر المجموعات البحثية القائمة التحقيق في هذه الأجهزة، وبالإضافة إلى توجيه الباحثين الجدد المهتمين في صنع والتحقيق الأجهزة السباحة.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="877">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Evaporator</td>
			<td style="width:153px;">Moorfield (UK)</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:359px;">Minilab 80 e-beam evaporator</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Eclipse LV100</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Fluorescence light source</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td>Nikon B2A filter cube</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Objective</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td>x20, 0.45 NA</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Cuvette</td>
			<td>Hellma</td>
			<td></td>
			<td>fused quartz, 40 x 10 x 1 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Vortex mixer</td>
			<td style="width:153px;">IKA</td>
			<td></td>
			<td>Lab Dancer S2</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:247px;">Spin coater</td>
			<td style="width:153px;">Laurell Technologies Corp.</td>
			<td></td>
			<td>Model WS-400BZ-6NPP/Lite</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Ultrasonic bath</td>
			<td style="width:153px;">Eumax</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>2 litre</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Lens tissue</td>
			<td>Whatman</td>
			<td style="width:119px;">2105 841</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hydrogen Peroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">31642-1L</td>
			<td>30 wt%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Platinum</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">267171</td>
			<td>0.25 mm, 99.99%</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Colloids</td>
			<td style="width:153px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Fluoro-Max PS microspheres, d= 1.9 microns</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Glass decontamination solution</td>
			<td style="width:153px;">Fisher Scientific</td>
			<td>D/0025/15</td>
			<td style="width:359px;">Decon 90</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Ethanol</td>
			<td style="width:153px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">E/0600DF/17</td>
			<td>Absolute Ethanol</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">DI water</td>
			<td style="width:153px;">Elga</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Purelab Option filtration system (15 MW)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:247px;">Gellan gum</td>
			<td style="width:153px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">P8169-100G</td>
			<td>&#34;Phytagel&#34;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation and 3d tracking of catalytic swimming devices

We report a method to prepare catalytically active Janus colloids that "swim" in fluids and describe how to determine their 3D motion using fluorescence microscopy. One commonly deployed method for catalytically active colloids to produce enhanced motion is via an asymmetrical distribution of catalyst. Here this is achieved by spin coating a dispersed layer of fluorescent polymeric colloids onto a flat planar substrate, and then using directional platinum vapor deposition to half coat the exposed colloid surface, making a two faced "Janus" structure. The Janus colloids are then re-suspended from the planar substrate into an aqueous solution containing hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide serves as a fuel for the platinum catalyst, which is decomposed into water and oxygen, but only on one side of the colloid. The asymmetry results in gradients that produce enhanced motion, or "swimming". A fluorescence microscope, together with a video camera is used to record the motion of individual colloids. The center of the fluorescent emission is found using image analysis to provide an x and y coordinate for each frame of the video. While keeping the microscope focal position fixed, the fluorescence emission from the colloid produces a characteristic concentric ring pattern which is subject to image analysis to determine the particles relative z position. In this way 3D trajectories for the swimming colloid are obtained, allowing swimming velocity to be accurately measured, and physical phenomena such as gravitaxis, which may bias the colloids motion to be detected.

ويبين الشكل 1 تشتت نموذجية من الغرويات على شريحة زجاجية نظيفة قبل إيداع البلاتين ويبين الشكل 2 صورة SEM مبعثرة العودة نموذجية لمدة نصف البلاتين المغلفة يانوس السباح، في ظل هذا الوضع التصوير تنتج المنطقة البلاتين المغلفة النقيض مشرق. طبقة البلاتين نصف كروية المطلوب هو واضح الشكل 3 يعرض مظهر فلوري يانوس السباح نموذجية في ظل ظروف الإضاءة المثلى الثابتة في اللثة جيلان. يظهر السباح كسمة حلقة متناظرة، وهذا هو نصف قطر الحلقة التي يمكن استخدامها لتحديد ض موقف قريب الغروانية إلى موقف التركيز. ويبين الشكل 4 تمثيلية المقاطع العرضية لتوزيع كثافة سطوع شعاعي أن يستخدم في تركيبة مع خوارزميات تحليل الصور لتحديد دقيق لمركز ونصف قطرها واضح من الغروانية الشكل 5 </stron<html> ز&gt; يحتوي على منحنى المعايرة التي تم الحصول عليها باستخدام عينة الغروية الثابتة والمجهر مرحلة ض الترجمة معايرة لربط واضح حجم الغروية والبعد عن موقف التركيز. تم تجهيز هذا المنحنى إلى وظيفة مكعب، والذي يستخدم لتحويل نصف قطرها واضح في زي تنسيق. وأخيرا، الشكل 6 يعرض س نموذجية، ذ، ض مسار لفلوري يانوس الجسيمات السباح. <img alt="شكل 1" src="/files/ftp_upload/54247/54247fig1.jpg" /> وفرقت الشكل 1. صورة البصرية المجهرية البوليستيرين 1.9 ميكرون قطر. الجزئي على شريحة زجاجية تنظيفها قبل ترسب البلاتين. يمثل مقياس شريط 40 ميكرون. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54247/54247fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> وفاق / ftp_upload / 54247 / 54247fig2.jpg &quot;/&gt; الشكل 2. ووزارة شؤون المرأة صورة ارتدادي من 1.9 ميكرون قطر المجهرية البوليسترين. وتظهر الجزئي بعد ترسب البلاتين. يمثل مقياس شريط 2 ميكرومتر. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54247/54247fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (3)" src="/files/ftp_upload/54247/54247fig3.jpg" /> الشكل 3. الصور معايرة 4.8 ميكرون قطرها المجال البوليسترين الفلورسنت ثابتة في اللثة جيلان سجلت باستخدام الهدف 20X (0.4 غ). المسافات أسفل كل صورة تدل على مسافة البؤري للهدف فوق المجال. كما امتبائر الصورة من 0 ميكرون إلى 200 ميكرون وفي التركيز صورة التغييرات القرص مشرق لحلقة مشرقة، نصف قطر الذي يعتمد على التكبير، وspher<html> حجم الإلكترونية والمسافة التي تفصله عن البؤري. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54247/54247fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (4)" src="/files/ftp_upload/54247/54247fig4.jpg" /> ويستخدم الرقم 4. X، Y، Z إجراءات تتبع الجسيمات. وهناك مجموعة من الخوارزميات الذاتي مكتوب لتحديد أول مركز (س، ص) من حلقة مشرقة عن طريق استخراج سلسلة من الخطوط الأفقية والعمودية وإيجاد متوسط ​​متوسطة نقطة بين قمم مشرق (أ). ثم يتم حساب نصف قطر حلقة من ذروة كثافة لسين تركيبها على متوسط ​​بكسل رمادية القيم التي تنبثق من وسط حلقة (ب). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54247/54247fig4large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> ه = &quot;1&quot;&gt; <img alt="الرقم 5" src="/files/ftp_upload/54247/54247fig5.jpg" /> الرقم 5. Z-تنسيق الرسم البياني لمعايرة المجالات يانوس التي تم الحصول عليها عن طريق قياس نصف قطر حلقة مشرق من المجالات الثابتة في اللثة جيلان (انظر الشكلين 3 و 4). ويستخدم الرسم البياني المعايرة خوارزميات لدينا لتحويل نصف قطرها حلقة يقاس إلى Z- تنسيق. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54247/54247fig5large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل (6)" src="/files/ftp_upload/54247/54247fig6.jpg" /> تم تسجيل الرقم 6. مسار جهاز الفلورسنت نموذجية يانوس مجال السباحة. وهناك سلسلة من الصور من الجهاز المتحرك السباحة خلال الفترة من 30 ثانية بمعدل إطار من 33 هرتز. و(س، ص، ض) إحداثيات تم الحصول عليها من خلال تحديد موقع مركز حلقة مضيئة في مسار (فايجوري 4 (أ)) ومقارنة دائرة نصف قطرها حلقة قياس للرسم البياني المعايرة لكل صورة في تسلسل (الشكلان 4 (ب) و 5). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54247/54247fig6large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Preparation and 3D Tracking of Catalytic Swimming Devices at JoVE.com

Preparation and 3D Tracking of Catalytic Swimming Devices

A method to prepare catalytically active Janus colloids that can "swim" in fluids and determine their 3D trajectories is presented.

تتبع إعداد و3D من التحفيز أجهزة سباحة

We report a method to prepare catalytically active Janus colloids that "swim" in fluids and describe how to determine their 3D motion using fluorescence ...

preparation-and-3d-tracking-of-catalytic-swimming-devices

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Physics

Engineering

Unit 1

Motion in Two or Three Dimensions

SCIENTISTS IN ACTION

7.5K Views.  University of Sheffield. A method to prepare catalytically active Janus colloids that can "swim" in fluids and determine their 3D trajectories is presented.

Video: Preparation and 3D Tracking of Catalytic Swimming Devices

High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses triangulation between matching points in two views of the same scene at different angles to compute depth.&#160;However, unlike a stereo-based method, DFP uses a digital video projector to replace one of the cameras1. The projector rapidly projects a known sinusoidal pattern onto the subject, and the surface of the subject distorts these patterns in the camera&#8217;s field of view. Three distorted patterns (fringe images) from the camera can be used to compute the depth using triangulation.
Unlike other 3D measurement methods, DFP techniques lead to systems that tend to be faster, lower in equipment cost, more flexible, and easier to develop.&#160;DFP systems can also achieve the same measurement resolution as the camera.&#160;For this reason, DFP and other digital structured light techniques have recently been the focus of intense research (as summarized in1-5). Taking advantage of DFP, the graphics processing unit, and optimized algorithms, we have developed a system capable of 30&#160;Hz 3D video data acquisition, reconstruction, and display for over 300,000 measurement points per frame6,7.&#160;Binary defocusing DFP methods can achieve even greater speeds8.
Diverse applications can benefit from DFP techniques. Our collaborators have used our systems for facial function analysis9, facial animation10, cardiac mechanics studies11, and fluid surface measurements, but many other potential applications exist.&#160;This video will teach the fundamentals of DFP techniques and illustrate the design and operation of a binary defocusing DFP system.

This video describes the fundamentals of digital fringe projection techniques, which provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;It also demonstrates the design and operation of a high-speed binary defocusing system based on these techniques.

عالية الدقة، والسرعة الفائقة، والتصوير ثلاثي الأبعاد الفيديو مع تقنيات الإسقاط هامش الرقمية

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit a strong degradation after annealing due to the occurrence of void formation at the contact/SiO2 interface. This void formation can cause cracking and delamination of the metal film, which can increase the resistance or lead to a complete failure of the NW device. In order to address issues associated with void formation, a technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from the substrates to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN NW devices. This procedure determines the degree of adhesion of the contact films to the substrate and NWs and allows for the characterization of the morphology and composition of the contact interface with the substrate and nanowires. This technique is also useful for assessing the amount of residual contamination that remains from the NW suspension and from photolithographic processes on the NW-SiO2 surface prior to metal deposition. The detailed steps of this procedure are presented for the removal of annealed Ni/Au contacts to Mg-doped GaN NWs on a SiO2 substrate.

A technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from their substrate to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN nanowire devices.

تحليل الاتصال واجهات لأجهزة أسلاك متناهية الصغر واحدة الجاليوم

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Preparation and Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the balls. Among other applications, it is a versatile technique that allows for effective preparation of gasless reactive nanostructured materials with high energy density per volume (Ni+Al, Ta+C, Ti+C). The structural transformations of reactive media, which take place during HEBM, define the reaction mechanism in the produced energetic&#160;composites. Varying the processing conditions permits fine tuning of the milling-induced microstructures of the fabricated composite particles. In turn, the reactivity, i.e., self-ignition temperature, ignition delay time, as well as reaction kinetics, of high energy density materials depends on its microstructure. Analysis of the milling-induced microstructures suggests that the formation of fresh oxygen-free intimate high surface area contacts between the reagents is responsible for the enhancement of their reactivity. This manifests itself in a reduction of ignition temperature and delay time, an increased rate of chemical reaction, and an overall decrease of the effective activation energy of the reaction. The protocol provides a detailed description for the preparation of reactive nanocomposites with tailored microstructure using short-term HEBM method. It also describes a high-speed thermal imaging technique to determine the ignition/combustion characteristics of the energetic materials. The protocol can be adapted to preparation and characterization of a variety of nanostructured energetic composites.

This protocol describes the preparation of gasless nanostructured energetic materials (Ni+Al, Ta+C, Ti+C) using the short-term high-energy ball milling (HEBM) technique. It also describes a high-speed thermal imaging method to study the reactivity of mechanically fabricated nanocomposites. These protocols can be extended to other reactive nanostructured energetic materials.

إعداد والتفاعلية من Gasless ذات البنية النانومترية المواد الطاقوية

High-Energy Ball Milling (HEBM) is a ball milling process where a powder mixture placed in the ball mill is subjected to high-energy collisions from the ...

Thermal Measurement Techniques in Analytical Microfluidic Devices

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. Micromachining techniques allow reduction of the thermal mass of fabricated structures and introduce the possibility to perform high sensitivity thermal measurements in the micro-scale and nano-scale devices. Combining thermal measurement techniques with microfluidic devices allows performing different analytical measurements with low sample consumption and reduced measurement time by integrating the miniaturized system on a single chip. The procedures of thermal measurement techniques for particle detection, material characterization, and chemical detection are introduced in this paper.

Here, we present three protocols for thermal measurements in microfluidic devices.

تقنيات القياس الحرارية في تحليلي الأجهزة ميكروفلويديك

Thermal measurement techniques have been used for many applications such as thermal characterization of materials and chemical reaction detection. ...

Fabrication and Operation of Acoustofluidic Devices Supporting Bulk Acoustic Standing Waves for Sheathless Focusing of Particles

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must be smaller than the incident wavelength of sound and the width of the fluidic channels are typically tens to hundreds of micrometers across, acoustofluidic devices typically use ultrasonic waves generated from a piezoelectric transducer pulsating at high frequencies (in the megahertz range). At characteristic frequencies that depend on the geometry of the device, it is possible to induce the formation of standing waves that can focus particles along desired fluidic streamlines within a bulk flow. Here, we describe a method for the fabrication of acoustophoretic devices from common materials and clean room equipment. We show representative results for the focusing of particles with positive or negative acoustic contrast factors, which move towards the pressure nodes or antinodes of the standing waves, respectively. These devices offer enormous practical utility for precisely positioning large numbers of microscopic entities (e.g., cells) in stationary or flowing fluids for applications ranging from cytometry to assembly.

Acoustofluidic devices use ultrasonic waves within microfluidic channels to manipulate, concentrate and isolate suspended micro and nanoscopic entities. This protocol describes the fabrication and operation of such a device supporting bulk acoustic standing waves to focus particles in a central streamline without the aid of sheath fluids.

تصنيع وتشغيل Acoustofluidic أجهزة دعم السائبة موجات الصوتية الدائمة للSheathless التركيز من الجسيمات

Acoustophoresis refers to the displacement of suspended objects in response to directional forces from sound energy. Given that the suspended objects must ...

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal inks. For the photoactive absorber layer, colloidal CdTe and CdSe nanocrystals (3-5 nm) are synthesized using an inert hot injection technique and cleaned with precipitations to remove excess starting reagents. Similarly, gold nanocrystals (3-5 nm) are synthesized under ambient conditions and dissolved in organic solvents. In addition, precursor solutions for transparent conductive indium tin oxide (ITO) films are prepared from solutions of indium and tin salts paired with a reactive oxidizer. Layer-by-layer, these solutions are deposited onto a glass substrate following annealing (200-400 &#176;C) to build the nanocrystal solar cell (glass/ITO/CdSe/CdTe/Au). Pre-annealing ligand exchange is required for CdSe and CdTe nanocrystals where films are dipped in NH4Cl:methanol to replace long-chain native ligands with small inorganic Cl- anions. NH4Cl(s) was found to act as a catalyst for the sintering reaction (as a non-toxic alternative to the conventional CdCl2(s) treatment) leading to grain growth (136&#177;39 nm) during heating. The thickness and roughness of the prepared films are characterized with SEM and optical profilometry. FTIR is used to determine the degree of ligand exchange prior to sintering, and XRD is used to verify the crystallinity and phase of each material. UV/Vis spectra show high visible light transmission through the ITO layer and a red shift in the absorbance of the cadmium chalcogenide nanocrystals after thermal annealing. Current-voltage curves of completed devices are measured under simulated one sun illumination. Small differences in deposition techniques and reagents employed during ligand exchange have been shown to have a profound influence on the device properties. Here, we examine the effects of chemical (sintering and ligand exchange agents) and physical treatments (solution concentration, spray-pressure, annealing time and annealing temperature) on photovoltaic device performance.

This protocol describes the synthesis and solution deposition of inorganic nanocrystals layer by layer to produce thin film electronics on non-conductive surfaces. Solvent-stabilized inks can produce complete photovoltaic devices on glass substrates via spin and spray coating following post-deposition ligand exchange and sintering.

تصنيع الحل بالكامل معالجتها غير العضوية النانوية الأجهزة الضوئية

We demonstrate a method for the preparation of fully solution processed inorganic solar cells from a spin and spray coating deposition of nanocrystal ...

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each thermoplastic of interest. Solvent bonding is a simple and versatile method that can be used to fabricate devices from a variety of plastics. An appropriate solvent is added between two device layers to be bonded, and heat and pressure are applied to the device to facilitate the bonding. By using an appropriate combination of solvent, plastic, heat, and pressure, the device can be sealed with a high quality bond, characterized as having high bond coverage, bond strength, optical clarity, durability over time, and low deformation or damage to microfeature geometry. We describe the procedure for bonding devices made from two popular thermoplastics, poly(methyl-methacrylate) (PMMA), and cyclo-olefin polymer (COP), as well as a variety of methods to characterize the quality of the resulting bonds, and strategies to troubleshoot low quality bonds. These methods can be used to develop new solvent bonding protocols for other plastic-solvent systems.

Solvent bonding is a simple and versatile method for fabricating thermoplastic microfluidic devices with high quality bonds. We describe a protocol to achieve strong, optically clear bonds in PMMA and COP microfluidic devices that preserve microfeature details, by a judicious combination of pressure, temperature, an appropriate solvent, and device geometry.

الرابطة المذيبات لتصنيع PMMA وCOP أجهزة ميكروفلويديك

Thermoplastic microfluidic devices offer many advantages over those made from silicone elastomers, but bonding procedures must be developed for each ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

المسح الضوئي لانتثار الضوء المنشئ (سلبس) المنهجية لتقييم كميا إلى الأمام والخلف نثر الضوء من العدسات داخل العين

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

Preparation of Liquid Crystal Networks for Macroscopic Oscillatory Motion Induced by Light

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous light irradiation. The photo-excitation of dopants that can quickly dissipate light into heat, coupled with anisotropic thermal expansion and self-shadowing of the film, gives rise to the self-sustained deformation. The oscillations observed are influenced by the dimensions and the modulus of the film, and by the directionality and intensity of the light. The system developed offers applications in energy conversion and harvesting for soft-robotics and automated systems.
The general method described here consists of creating free-standing liquid crystalline films and characterizing the mechanical and thermal effects observed. The molecular alignment is achieved using alignment layers (rubbed polyimide), commonly used in the display manufacturing industry. To obtain actuators with large deformation, the mesogens are aligned and polymerized in a splay/bend configuration, i.e., with the director of the liquid crystals (LCs) going gradually from planar to homeotropic through the film thickness. Upon irradiation, the mechanical and thermal oscillations obtained are monitored with a high-speed camera. The results are further quantified by image analysis using an image processing program.

The goal of the protocol is to create liquid crystalline polymer films that can mechanically oscillate under continuous light irradiation. We describe in great detail the conception of free-standing films, from the liquid crystal alignment method to the photo-actuation. The experimental protocol applied to prepare this material is broadly applicable.

إعداد شبكات البلورات السائلة للحركة متذبذبة العيانية الناجم عن الضوء

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous ...

Fabrication of Refractive-index-matched Devices for Biomedical Microfluidics

The use of microfluidic devices has emerged as a defining tool for biomedical applications. When combined with modern microscopy techniques, these devices can be implemented as part of a robust platform capable of making simultaneous complementary measurements. The primary challenge created by the combination of these two techniques is the mismatch in refractive index between the materials traditionally used to make microfluidic devices and the aqueous solutions typically used in biomedicine. This mismatch can create optical artifacts near the channel or device edges. One solution is to reduce the refractive index of the material used to fabricate the device by using a fluorinated polymer such as MY133-V2000 whose refractive index is similar to that of water (n = 1.33). Here, the construction of a microfluidic device made out of MY133-V2000 using soft lithography techniques is demonstrated, using O2 plasma in conjunction with an acrylic holder to increase the adhesion between the MY133-V2000 fabricated device and the polydimethylsiloxane (PDMS) substrate. The device is then tested by incubating it filled with cell culture media for 24 h to demonstrate the ability of the device to maintain cell culture conditions during the course of a typical imaging experiment. Finally, quantitative phase microscopy (QPM) is used to measure the distribution of mass within the live adherent cells in the microchannel. This way, the increased precision, enabled by fabricating the device from a low index of refraction polymer such as MY133-V2000 in lieu of traditional soft lithography materials such as PDMS, is demonstrated. Overall, this approach for fabricating microfluidic devices can be readily integrated into existing soft lithography workflows in order to reduce optical artifacts and increase measurement precision.

This protocol describes the fabrication of microfluidic devices from MY133-V2000 to eliminate artifacts that often arise in microchannels due to the mismatching refractive indices between microchannel structures and an aqueous solution. This protocol uses an acrylic holder to compress the encapsulated device, improving adhesion both chemically and mechanically.

تصنيع الأجهزة المتطابقة من مؤشر الانكسار للطب الحيوي ميكروفلويديكس

The use of microfluidic devices has emerged as a defining tool for biomedical applications. When combined with modern microscopy techniques, these devices ...