هذا العمل كان مدعوما جزئيا من قبل كاكينهي (25708020، 15K13812، 15H00860، 15H00986، 16H02081) من جسبس / المكسيك اليابان، ومؤسسة أساهي الزجاج، وجامعة تسوكوبا مبادرة ما قبل الاستراتيجية &quot;مجموعة الضوء مع المسائل والحياة&quot;.

1. بروتوكولات تلفيق المجهرية البوليمر <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طريقة نشر البخار <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حل 2 ملغ من البوليمرات المترافق، مثل P1 (بولي [(9،9-ديوكتيل فلورين-2،7-ديل) - ألت - (5-أوكتيلثيانو [3،4- c ] بيرول-4،6-ديون-1، 3-دييل)]) 28 و P2 (بولي [(N- (2-هيبتيلونديسيل) كاربازول-2،7-ديل) - ألت - (4،8-بيس [(دوديسيل) كاربونيل] : 4،5- b &#39;] ديثيوفين-2،6-دييل)]) 28 ، في 2 مل من الكلوروفورم (مذيب جيد) في قارورة 5 مل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع 5 مل من الميثانول (المذيب الفقراء) في قارورة 50 مل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع 5 مل قارورة تحتوي على محلول الكلوروفورم من البوليمر في 50 مل قارورة تحتوي على الميثانول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كاب قارورة 50 مل والحفاظ عليه لمدة 3 أيام عند 25 درجة مئوية للسماح لهطول الأمطار من المجهرية البوليمر. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مصغرة مستحلب الأسلوب <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حل 5 ملغ من البوليمرات مترافق، مثل بول([9-ميثوكسي-5- (3 &#39;، 7&#39;-ديميثيلوكتيلوكسي) -1،4-فينيلينفينيلين] (مدموبف)، في 1 مل من الكلوروفورم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حل 30 ملغ (~ 50 ملم) من كبريتات دوديسيل الصوديوم (سدز) في 2 مل من الماء منزوع الأيونات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 100 ميكرولتر من محلول الكلوروفورم من البوليمر إلى 2 مل من المياه التي تحتوي على سدز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحريك خليط الكلوروفورم / الماء بقوة باستخدام الخالط فائقة السرعة في 30،000 دورة في الدقيقة لمدة 2 دقيقة لاستحلاب الحل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يبقيه لمدة 1 يوم دون السد القارورة لتتبخر الكلوروفورم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الطرد المركزي التشتت في أنبوب ميكروسنتريفوج 1.5 مل لمدة 5 دقائق في 2200 x ز. إزالة محلول مائي طاف يحتوي على سدز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 2 مل من الماء منزوع الأيونات ويهز بقوة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوة 1.2.6 و 1.2.7 ثلاث مرات لغسل سدز المتبقية. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> واجهة طريقة هطول الأمطار </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حل 200 ميكروغرام من البوليسترين (بس) و 10 μز من صبغة الفلورسنت (البورون ديبرين، بوديبي) إلى 0.2 مل من تيترايدروفوران (ثف). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> صب بلطف حل ثف على 1 مل من طبقة المياه. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الحفاظ على فصل اثنين من ثف / المياه لمدة 6 ساعات دون وضع سقف القارورة للسماح لهطول الأمطار من المجهرية البوليمر. </li></ol> 2. ميكرو-فوتولومينزانس (μ-بل) القياس <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد عينة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تمييع تعليق المجهرية أعدت في القسم 1 في غير المذيبات ( أي الميثانول أو الماء منزوع الأيونات). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تدور يلقي قطرة واحدة (20-30 ميكرولتر) من تعليق المخفف من المجهرية على الركيزة الكوارتز باستخدام المغزل تدور (عادة، 2،000 دورة في الدقيقة لمدة 50 ثانية). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الهواء الجاف الفيلم الناجم حتى المذيبات تبخرت تماما (~ 5 دقائق). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الإعداد التجريبية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الركيزة الكوارتز (15 × 15 × 0.5 مم 3 ) على مرحلة عينة من ميكر البصريةoscope. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> العثور على المجهرية محددة جيدا التي هي معزولة عن المجالات الأخرى ومناسبة لقياس μ-بل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حدد ليزر ( أي الطول الموجي، موجة مستمرة أو نبض، وقت التشعيع، والتكامل، وما إلى ذلك ). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حدد التكبير للعدسة. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياسات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام شعاع الليزر تركز لإشعاع ميكروسفهير. استخدام الليزر التالية: سو أو نابض ليزر مع موجات الإثارة ( λ السابقين ) من 405 نانومتر (سو)، 450 نانومتر (سو)، 355 نانومتر (نبض ليزر؛ تردد، 1 كيلو هرتز؛ مدة النبض، 7 نانومتر)، و 470 نانومتر (نبض ليزر؛ تردد، 2.5 ميغاهيرتز؛ مدة النبض، 70 بس). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسجيل الطيف بل في بقعة متحمس باستخدام مطياف مع صريف 300 أو 1200 الأخاديد مم -1 . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التقاط صورة الفلورسنت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تغيير بقعة الإثارة عن طريق تحريك مرحلة العينة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تغيير بقعة الكشف عن طريق إمالة ميزاء(اذا كان ضروري). </li></ol></li></ol> 3. ميكرومانيبولاتيون تقنية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التلاعب المجهرية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين الركيزة الكوارتز التي يتم تجميد المجهرية على مرحلة عينة من المجهر الضوئي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> العثور على ميكروسفهير محددة جيدا مناسبة لقياس μ-بل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين إبرة بلاستيكية صغيرة على جهاز التلاعب الصغرى. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل إبرة الدقيقة باستخدام عصا التحكم التي تسيطر عليها الكمبيوتر لالتقاط ميكروسفهير. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل ميكروسفهير وتوصيله إلى ميكروسفهير آخر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس μ-بل من ميكروسفهير متصلة. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Ford, W. T., Chandran, R., Turk, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Catalysts+Supported+on+Polymer+Colloids.">Catalysts Supported on Polymer Colloids.</a> Pure Appl. Chem. 60 (3), 395-400 (1988).</li><li>Chen, C. -. W., Chen, M. -. Q., Serizawa, T., Akashi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Situ+Synthesis+And+the+Catalytic+Properties+of+Platinum+Colloids+on+Polystyrene+Microspheres+with+Surface-Grafted+Poly(N-isopropylacrylamide).">In Situ Synthesis And the Catalytic Properties of Platinum Colloids on Polystyrene Microspheres with Surface-Grafted Poly(N-isopropylacrylamide).</a> Chem. Commun. , 831-832 (1998).</li><li>Suzuki, K., Yumura, T., Mizuguchi, M., Tanaka, Y., Chen, C. -. W., Akashi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly(N-isopropylacrylamide)-Grafted+Silica+as+a+Support+of+Platinum+Colloids:+Preparation+Method,+Characterization,+and+Catalytic+Properties+in+Hydrogenation.">Poly(N-isopropylacrylamide)-Grafted Silica as a Support of Platinum Colloids: Preparation Method, Characterization, and Catalytic Properties in Hydrogenation.</a> J. Appl. Polym. Sci. 77, 2678-2684 (2000).</li><li>Zhang, S., Chen, L., Zhou, S., Zhao, D., Wu, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+Synthesis+of+Hierarchically+Ordered+Porous+Carbon+via+in+Situ+Self-Assembly+of+Colloidal+Polymer+and+Silica+Spheres+and+Its+Use+as+a+Catalyst+Support.">Facile Synthesis of Hierarchically Ordered Porous Carbon via in Situ Self-Assembly of Colloidal Polymer and Silica Spheres and Its Use as a Catalyst Support.</a> Chem. Mater. 22, 3433-3440 (2010).</li><li>Kataoka, K., Harada, A., Nagasaki, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Block+Copolymer+Micelles+for+Drug+Delivery:+Design+Characterization+And+Biological+Significance.">Block Copolymer Micelles for Drug Delivery: Design Characterization And Biological Significance.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 47, 113-131 (2001).</li><li>Otsuka, H., Nagasaki, Y., Kataoka, K. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=EGylated+Nanoparticles+for+Biological+And+Pharmaceutical+Applications.">EGylated Nanoparticles for Biological And Pharmaceutical Applications.</a> Adv. Drug Deliv. Rev. 55, 403-419 (2003).</li><li>Nishiyama, N., Kataoka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+State,+Achievements,+And+Future+Prospects+of+Polymeric+Micelles+as+Nanocarriers+for+Drug+and+Gene+Delivery.">Current State, Achievements, And Future Prospects of Polymeric Micelles as Nanocarriers for Drug and Gene Delivery.</a> Pharmacol. Ther. 112, 630-648 (2006).</li><li>Velev, O. D., Kaler, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Situ+Assembly+of+Colloidal+Particles+into+Miniaturized+Biosensors.">In Situ Assembly of Colloidal Particles into Miniaturized Biosensors.</a> Langmuir. 15 (11), 3693-3698 (1999).</li><li>Techawanitchai, P., Yamamoto, K., Ebara, M., Aoyagi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Design+with+Self-Heating+Smart+Polymers+for+On-Off+Switchable+Traps.">Surface Design with Self-Heating Smart Polymers for On-Off Switchable Traps.</a> Sci. Technol. Adv. Mater. 12, 044609 (2011).</li><li>Lange, U., Roznyatovskaya, N. V., Mirsky, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conducting+Polymers+in+Chemical+Sensors+And+Arrays.">Conducting Polymers in Chemical Sensors And Arrays.</a> Anal. Chim. Acta. 614, 1-26 (2008).</li><li>Rajesh, T., Kumar, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Progress+in+the+Development+of+Nano-Structured+Conducting+Polymers/Nanocomposites+for+Sensor+Applications.">Recent Progress in the Development of Nano-Structured Conducting Polymers/Nanocomposites for Sensor Applications.</a> Sens. Actuators B. 136, 275-286 (2009).</li><li>Wu, C., Szymanski, C., Cain, Z., McNeill, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conjugated+Polymer+Dots+for+Multiphoton+Fluorescence+Imaging.">Conjugated Polymer Dots for Multiphoton Fluorescence Imaging.</a> J. Am. Chem. Soc. 129, 12904-12905 (2007).</li><li>Feng, L., Zhu, C., Yuan, H., Liu, L., Lv, F., Wang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conjugated+Polymer+Nanoparticles:+Preparation,+Properties,+Functionalization+And+Biological+Applications.">Conjugated Polymer Nanoparticles: Preparation, Properties, Functionalization And Biological Applications.</a> Chem. Soc. Rev. 42, 6620-6634 (2013).</li><li>Pecher, J., Mecking, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticles+of+Conjugated+Polymers.">Nanoparticles of Conjugated Polymers.</a> Chem. Rev. 110, 6260-6279 (2010).</li><li>McGehee, M. D., Heeger, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semiconducting+(Conjugated)+Polymers+as+Materials+for+Solid-State+Lasers.">Semiconducting (Conjugated) Polymers as Materials for Solid-State Lasers.</a> Adv. Mater. 12, 1655-1668 (2000).</li><li>Samuel, I. D. W., Turnbull, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+Semiconductor+Lasers.">Organic Semiconductor Lasers.</a> Chem. Rev. 107, 1272-1295 (2007).</li><li>Kuehne, A. J. C., Gather, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organic+Lasers:+Recent+Developments+on+Materials,+Device+Geometries,+and+Fabrication+Techniques.">Organic Lasers: Recent Developments on Materials, Device Geometries, and Fabrication Techniques.</a> Chem. Rev. 116, 12823-12864 (2016).</li><li>Furumi, S., Kanai, T., Sawada, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Widely+Tunable+Lasing+in+a+Colloidal+Crystal+Gel+Film+Permanently+Stabilized+by+an+Ionic+Liquid.">Widely Tunable Lasing in a Colloidal Crystal Gel Film Permanently Stabilized by an Ionic Liquid.</a> Adv. Mater. 23, 3815-3820 (2011).</li><li>Mikosch, A., Ciftci, S., Kuehne, A. J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+Crystal+Lasers+from+Monodisperse+Conjugated+Polymer+Particles+via+Bottom-Up+Coassembly+in+a+Sol-Gel+Matrix.">Colloidal Crystal Lasers from Monodisperse Conjugated Polymer Particles via Bottom-Up Coassembly in a Sol-Gel Matrix.</a> ACS Nano. 10, 10195-10201 (2016).</li><li>Oraevsky, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering-Gallery+Waves.">Whispering-Gallery Waves.</a> Quant Electron. 32 (5), 377-400 (2002).</li><li>Yamamoto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spherical+Resonators+from+&#960;-Conjugated+Polymers.">Spherical Resonators from &#960;-Conjugated Polymers.</a> Polym. J. 48, 1045-1050 (2016).</li><li>Adachi, T., 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=Spherical+Assemblies+from+&#960;+-Conjugated+Alternating+Copolymers:+Toward+Optoelectronic+Colloidal+Crystals.">Spherical Assemblies from &#960; -Conjugated Alternating Copolymers: Toward Optoelectronic Colloidal Crystals.</a> J. Am. Chem. Soc. 135, 870-876 (2013).</li><li>Tong, L., 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=Tetramethylbithiophene+in+&#960;-Conjugated+Alternating+Copolymers+as+an+Effective+Structural+Component+for+the+Formation+of+Spherical+Assemblies.">Tetramethylbithiophene in &#960;-Conjugated Alternating Copolymers as an Effective Structural Component for the Formation of Spherical Assemblies.</a> Polym. Chem. 5, 3583-3587 (2014).</li><li>Tabata, K., 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=Self-Assembled+Conjugated+Polymer+Spheres+as+Fluorescent+Microresonators.">Self-Assembled Conjugated Polymer Spheres as Fluorescent Microresonators.</a> Sci. Rep. 4, 5902 (2014).</li><li>Kushida, S., 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=Whispering+Gallery+Resonance+from+Self-Assembled+Microspheres+of+Highly+Fluorescent+Isolated+Conjugated+Polymers.">Whispering Gallery Resonance from Self-Assembled Microspheres of Highly Fluorescent Isolated Conjugated Polymers.</a> Macromolecules. 48, 3928-3933 (2015).</li><li>Kushida, S., Braam, D., Lorke, A., Yamamoto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whispering+Gallery+Mode+Photoemission+From+Self-Assembled+Poly-Paraphenylenevinylene+Microspheres.">Whispering Gallery Mode Photoemission From Self-Assembled Poly-Paraphenylenevinylene Microspheres.</a> AIP Conf. Proc. ICCMSE. 1702, 090046 (2015).</li><li>Braam, D., 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=Optically+Induced+Mode+Splitting+in+Self-Assembled,+High+Quality-Factor+Conjugated+Polymer+Microcavities.">Optically Induced Mode Splitting in Self-Assembled, High Quality-Factor Conjugated Polymer Microcavities.</a> Sci. Rep. 6, 19635 (2016).</li><li>Kushida, S., 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=Conjugated+Polymer+Blend+Microspheres+for+Efficient+Long-Range+Light+Energy+Transfer.">Conjugated Polymer Blend Microspheres for Efficient Long-Range Light Energy Transfer.</a> ACS Nano. 10, 5543-5549 (2016).</li><li>Kushida, S., 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=Self-Assembled+Polycarbazole+Microspheres+as+Single-Component,+White-Colour+Resonant+Photoemitters.">Self-Assembled Polycarbazole Microspheres as Single-Component, White-Colour Resonant Photoemitters.</a> RSC Adv. 6, 52854-52857 (2016).</li><li>Aikyo, Y., 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=Enwrapping+Conjugated+Polymer+Microspheres+with+Graphene+Oxide+Nanosheets.">Enwrapping Conjugated Polymer Microspheres with Graphene Oxide Nanosheets.</a> Chem. Lett. 45, 1024-1026 (2016).</li><li>Landfester, K., 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=Semiconducting+Polymer+Nanospheres+in+Aqueous+Dispersion+Prepared+by+a+Miniemulsion+Process.">Semiconducting Polymer Nanospheres in Aqueous Dispersion Prepared by a Miniemulsion Process.</a> Adv. Mater. 14, 651-655 (2002).</li><li>Okada, D., 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=Color-Tunable+Resonant+Photoluminescence+and+Cavity-Mediated+Multistep+Energy+Transfer+Cascade.">Color-Tunable Resonant Photoluminescence and Cavity-Mediated Multistep Energy Transfer Cascade.</a> ACS Nano. 10, 7058-7063 (2016).</li><li>Pecher, J., Mecking, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoparticles+of+Conjugated+Polymers.">Nanoparticles of Conjugated Polymers.</a> Chem. Rev. 110, 6260-6279 (2010).</li><li>Gather, M. C., Yun, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-Cell+Biological+Lasers.">Single-Cell Biological Lasers.</a> Nat. Photon. 5, 406-410 (2011).</li><li>Schubert, 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=Lasing+within+Live+Cells+Containing+Intracelluler+Optical+Microresonators+for+Barcode-Type+Cell+Tagging+and+Tracking.">Lasing within Live Cells Containing Intracelluler Optical Microresonators for Barcode-Type Cell Tagging and Tracking.</a> Nano Lett. 15, 5647-5652 (2015).</li></ol>

الكتاب تعلن أي المصالح المالية المتنافسة.

The selection of a good solvent and non-solvent is very important for the self-assembly of well-defined microspheres. If the solubility of a polymer is too high, precipitation will not occur. Also, in general, &#960;-conjugated polymers are hydrophobic, so polar non-solvents, such as MeOH, acetonitrile, and acetone, are often used in the vapor diffusion method to minimize the surface energy required to form a spherical shape. The interface precipitation method is often adopted for the preparation of dye-doped polymer microspheres. Non-conjugated polymers, such as polystyrene, poly(methylmethacrylate), and poly(dimethylsiloxane), are often used as the sphere medium. These polymers are less hydrophobic than typical &#960;-conjugated polymers, so heavy agglomeration does not occur after precipitation in water. If microspheres are not obtained using these methods, other methods, such as post-polymerization dispersion and emulsion polymerization, can be adopted33.
The crystallinity of polymers is the important factor. Generally, &#960;-conjugated polymers have a flat, &#960;-electronic plane. Thus, &#960;-stacking results in the crystallization of the polymers, which prevents the isotropic growth of spheres. Hence, polymers with highly twisted &#960;-electronic planes are favorable for the formation of well-defined microspheres, which prevents interchain &#960;-stacking and amorphous aggregation. To prepare microspheres from polymers with high crystallinity, the mini-emulsion method is appropriate. However, for this method, the surface morphology of the resultant spheres is not very smooth because of the coverage of the surfactant. 
The preferred method of observing WGM PL is to use a focused laser beam to irradiate the rim of a microsphere. The contact point with the substrate causes a defect in the microsphere where the confined light leaks. Therefore, when a focused laser is used to irradiate a microsphere, all the confined light passes through the contact point with the substrate. On the other hand, when the rim of the microsphere is excited, most routes of the confined light do not pass through the contact point with the substrate, leading to better confinement. Thus, well-defined, high-Q WGM PL lines appear.
To conduct WGM lasing from conjugated polymer microspheres, several conditions are required: [1] For the population inversion, high-density optical pumping is needed by using, for example, a femto-second laser pulse. [2] Polymers must hardly be photodamaged upon strong photoexcitation. [3] Highly dispersed microspheres with smooth surfaces are preferred. If these conditions are satisfied, WGM lasing properties can be observed from conjugated polymer microsphere resonators. Fluorescent dye-doped polymer microspheres are also applicable to chemical and biological sensing tools and can be used for laser and optical circuit applications34,35.

وتستخدم على نطاق واسع جزيئات البوليمر نانو / الجزئي الحجم لمجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك دعم المحفز، حشو اللوني العمود، وكلاء تسليم المخدرات، وتحقيقات الفلورسنت لتتبع الخلايا، وسائل الإعلام البصرية، وهكذا دواليك 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7 ، 8 ، 9 . على وجه الخصوص، البوليمرات π مترافق لديها الانارة المتأصلة وشحن إجراء الخصائص التي هي مفيدة للتطبيقات البصرية والإلكترونية، والبصرية باستخدام مجالات البوليمر 10 ، 11 ، 12 ، 13 ، 14 ، وخاصة تطبيقات الليزر باستخدام الناعمة أورغمواد انيك 15 ، 16 ، 17 . على سبيل المثال، والتكامل ثلاثي الأبعاد من المجالات مع عدة مئات من أقطار نانومتر تشكل بلورات الغروية، والتي تظهر الفجوات الفرقة الضوئية في طول موجة معينة 18 ، 19 . عندما يقتصر الضوء في الهيكل الدوري إنتيرسفير، يظهر العمل لاسينغ في منتصف الفرقة توقف. من ناحية أخرى، عندما يزيد حجم المجالات إلى مقياس ميكرومتر عدة، يقتصر الضوء داخل ميكروسفهير واحد عن طريق الانعكاس الداخلي الكلي في واجهة البوليمر / الهواء 20 . ويؤدي انتشار الموجة الضوئية في المحيط الأقصى إلى التداخل، مما يؤدي إلى ظهور وضع الرنين مع خطوط انبعاث حادة ودورية. هذه الأوضاع البصرية هي ما يسمى &quot;وسائط معرض يهمس&quot; (ومز). مصطلح &quot;معرض يهمس&quot; نشأت منكاتدرائية القديس بولس في لندن، حيث تنتشر موجات صوتية على طول محيط الجدار، مما يسمح للسماس أن يسمع من قبل شخص على الجانب الآخر من المعرض. لأن الطول الموجي للضوء على مقياس ميكرومتر الفرعي، الذي هو أصغر بكثير من الموجات الصوتية، مثل هذه القبة الكبيرة ليست ضرورية ل وم من الضوء: صغيرة، ميكرومتر مقياس، وأوعية محددة جيدا، مثل المجهرية، ميكروديسس ، والبلورات الصغيرة، الوفاء بظروف وم. المعادلة 1 هي شكل بسيط من حالة مرن وم 21 : نود = lλ (1) حيث n هو معامل الانكسار للمرنان، d هو القطر، l هو عدد صحيح، و λ هو الطول الموجي للضوء. الجزء الأيسر من (1) هو طول المسير البصري من خلال انتشار دائرة واحدة. عندما يتزامن المسار البصري مععدد صحيح من الطول الموجي، يحدث الرنين، بينما في الطول الموجي الآخر، يتم تقليل الموجة الخفيفة عند التقريب. تقدم هذه الورقة عدة طرق تجريبية لإعداد المجهرية لمرنانات وم من البوليمرات المترافقة في الحل: نشر البخار 22 ، 23 ، 24 ، 25 ، 26 ، 27 ، 28 ، 29 ، 30 ، مستحلب صغير 31 ، وهطول واجهة 32 . كل طريقة لها خصائص فريدة من نوعها. على سبيل المثال، توفر طريقة نشر البخار المجهرية محددة جيدا مع كروية عالية جدا والأسطح الملساء، ولكن فقط البوليمرات منخفضة البلورية يمكن أن تشكل هذه المجهرية. من ناحية أخرى، لمستحلب صغير، وأنواع مختلفة من البوليمرات المترافق، بما في ذلك البوليمرات عالية البلورية، يمكن أن تشكل المجالات، ولكن التشكل سطح أقل شأنا من تلك التي تم الحصول عليها من طريقة نشر البخار. ويفضل استخدام طريقة الترسيب البيني في تكوين المجهرية من البوليمرات غير المخدرة الصبغية غير المترافقة. في جميع الحالات، واختيار المذيب وغير المذيبات يلعب دورا هاما في تشكيل التشكل كروية. في النصف الثاني من هذه الورقة، يتم عرض تقنيات μ-بل والتلاعب الجزئي. بالنسبة إلى تقنية μ-بل، يتم تفريق المجهرية على ركيزة، ويتم استخدام شعاع ليزر مركز، من خلال عدسة المجهر، لإشعاع ميكروسفهير معزول واحد 24 . يتم الكشف عن بل ولدت من المجال من قبل مطياف من خلال عدسة المجهر. نقل مرحلة العينة يمكن أن تختلف الموقف من بقعة إثارة. نقطة الكشف هي أيضا متغيرة عن طريق إمالة البصريات الموازاة من إكسيشعاع الليزر تاتي فيما يتعلق المحور البصري من مسار الكشف 28 ، 32 . للتحقيق في إنتيرسفير انتشار الضوء وتحويل الطول الموجي، وتقنية التلاعب الجزئي يمكن استخدامها 32 . لربط العديد من المجهرية مع خصائص بصرية مختلفة، فمن الممكن لالتقاط المجال واحد باستخدام إبرة الدقيقة ووضعها على مجال آخر. بالتزامن مع تقنيات ميكرومانيبولاتيون وطريقة μ-بل، يمكن إجراء قياسات بصرية مختلفة باستخدام كرات البوليمر مترافق، والتي يتم إعدادها بواسطة طريقة التجميع الذاتي بسيطة. سوف تكون هذه الورقة الفيديو مفيدة للقراء الذين يرغبون في استخدام مواد البوليمر لينة للتطبيقات البصرية.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>polystyrene</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td>132427-25G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium dodecylsulfate</td>
			<td>Kanto Kagaku</td>
			<td>372035-31</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tetrahydrofuran</td>
			<td>Wako</td>
			<td>206-08744</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>chloroform</td>
			<td>Wako</td>
			<td>038-18495</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>methanol</td>
			<td>Wako</td>
			<td>139-13995</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly(9,9-di-n-octylfluorenyl-2,7-diyl)</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td>571652-500MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Poly[2-methoxy-5-(3&#8242;,7&#8242;-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylenevinylene] (MDMOPPV)</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td>546461-1G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>poly[(9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl)-alt-(5-octylthieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione-1,3-diyl)] (P1)</td>
			<td>synthesized</td>
			<td>-</td>
			<td>reference 28</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>poly[(N-(2-heptylundecyl)carbazole-2,7-diyl)-alt-(4,8-bis[(dodecyl)carbonyl]benzo[1,2-b:4,5-b&#8242;]dithiophene-2,6-diyl)] (P2)</td>
			<td>synthesized</td>
			<td>-</td>
			<td>reference 28</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fluorescent dye (boron dipyrrin; BODIPY)</td>
			<td>synthesized</td>
			<td>-</td>
			<td>reference 32</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Microscope</td>
			<td>Nicon</td>
			<td>Eclipse LV-N</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>laser_405 nm</td>
			<td>Hutech</td>
			<td>DH405-10-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>laser_355 nm</td>
			<td>CNI</td>
			<td>MPL-F-355-10&#65357;W</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrometer</td>
			<td>Lambda Vision</td>
			<td>LV-MC3/T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Homogenizer</td>
			<td>Microtech Nichion</td>
			<td>Physcotron NS-360D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>micromanipulation</td>
			<td>Microsupport</td>
			<td>Quick Pro QP-3RH</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of polymer microspheres for optical resonator and laser applications

وتصف هذه الورقة ثلاث طرق لإعداد المجهرية الفلورية تتألف من البوليمرات π مترافق أو غير مترافق: نشر البخار، وهطول واجهة، ومستحلب صغير. في جميع الأساليب، يتم الحصول على مجالات محددة جيدا، ميكرومتر الحجم من عملية التجميع الذاتي في الحل. طريقة نشر البخار يمكن أن يؤدي إلى المجالات مع أعلى كروية ونعومة السطح، ولكن أنواع البوليمرات قادرة على تشكيل هذه المجالات محدودة. من ناحية أخرى، في طريقة مستحلب صغيرة، ويمكن إجراء المجهرية من أنواع مختلفة من البوليمرات، حتى من البوليمرات البلورية للغاية مع كوبلانار، π مترافق مع العمود الفقري. وخصائص فوتولومينسنت (بل) من المجهرية معزولة واحدة غير عادية: بل يقتصر داخل المجالات، ينتشر في محيط المجالات عبر الانعكاس الداخلي الكلي في واجهة البوليمر / الهواء، والتداخل الذاتي لإظهار حادة ودورية الرنين خطوط بل. هذه ريسوناتينوسائط g هي ما يسمى &quot;وسائط معرض يهمس&quot; (ومز). يوضح هذا العمل كيفية قياس وم بل من المجالات المعزولة واحدة باستخدام تقنية الضوئية الدقيقة (μ-بل). في هذه التقنية، شعاع الليزر تركز إشعاعات ميكروسفهير واحد، ويتم الكشف عن التلألؤ من قبل مطياف. ثم يتم استخدام تقنية ميكرومانيبولاتيون لتوصيل المجهرية واحدا تلو الآخر، وإثبات انتشار بل بين الطبقات وتحويل اللون من المجهرية إلى جانب الإثارة في محيط مجال واحد والكشف عن بل من ميكروسفهير أخرى. هذه التقنيات، μ-بل و ميكرومانيبولاتيون، هي مفيدة للتجارب على تطبيق البصريات الصغيرة باستخدام مواد البوليمر.

ويبين الشكل 1 تمثيل تخطيطي لطريقة انتشار البخار (أ)، وطريقة مستحلب صغيرة (ب)، وطريقة ترسيب السطح البيني (ج). لطريقة نشر البخار ( الشكل 1A )، تم وضع قارورة 5 مل تحتوي على محلول تشكل 3 من البوليمرات (0.5 ملغ مل -1 ، 2 مل) في قارورة 50 مل تحتوي على 5 مل من غير المذيبات، مثل ميوه . القفورة الخارجية كانت توج ثم سمح للوقوف لمدة 3 أيام عند 25 درجة مئوية. بخار من غير المذيبات تنتشر ببطء في الحل، مما أدى إلى هطول الأمطار من البوليمرات من خلال الدولة فوق المشبعة. لطريقة مصغرة مستحلب ( الشكل 1B )، تم إضافة محلول تشكل 3 من البوليمرات (5 ملغ مل -1 ، 200 ميكرولتر) إلى محلول مائي من كبريتات n -dodecyl الصوديوم (سدز، 1 ​​ملم، 2 مل). كان محلول الماء / تشكل 3 ثنائي الطور المفصول هو إمولسييحدها التحريك بقوة مع الخالط (30،000 دورة في الدقيقة، 5 دقائق). وقد سمح للمستحلب الناتجة للوقوف لمدة 24 ساعة عند 25 درجة مئوية و 1 وحدة في الدقيقة لتبخر طبيعي تشكل 3 . تمت إزالة سدز الزائدة عن طريق تبادل المياه طاف من خلال الطرد المركزي (3 مرات) للحصول على راسب البوليمرات مترافق. بالنسبة لطريقة ترسيب السطح البيني ( الشكل 1 ج )، فإن محلول ثف من خليط من البوليسترين (بس، [بس] = 1.0 ملغ مل -1 ) وصبغ الفلورسنت ([صبغ] = 0.002-1.0 ملغ مل -1 = 6.4-3200 ميكرومتر) بعناية إلى طبقة غير المذيبات من خليط الماء / إتوه (6/1 V / V، 1 مل). أدى بطء انتشار المذيبات، جنبا إلى جنب مع التبخر في وقت واحد من ثف إلى الهواء، في هطول الأمطار بعد 6 ساعات من الشيخوخة. يتم عرض المجهر الإلكتروني (سيم) ميكروغرافس من المجهرية الناتجة التي أعدتها كل طريقة في الشكلأور 1. أما بالنسبة لطرق انتشار البخار وطرق تساقط البيني، فقد تم الحصول على مجهرية محددة جيدا ذات سطوح عالية وأسطح ناعمة. من ناحية أخرى، لطريقة مستحلب صغير، تم الحصول على المجهرية محددة جيدا، ولكن التشكل سطح لم يكن على نحو سلس جدا بالمقارنة مع تلك التي تنتجها الطرق الأخرى. وكان ذلك لأن السطح السطحي يغطي كامل سطح المجهرية. ومع ذلك، فإن ميزة طريقة مستحلب صغير هو أن المجهرية يمكن أن تكون مصنوعة من أنواع مختلفة من البوليمرات مترافق. هذا هو مفيد جدا لأنه، مع طريقة نشر البخار، والبوليمرات مع ارتفاع التبلور بالكاد تشكل هندسة كروية. في طريقة هطول الأمطار واجهة، وغالبا ما تستخدم المياه باعتبارها غير المذيبات على الطبقة السفلية. ومع ذلك، البوليمرات π مترافق وعادة ما تكون مسعور جدا، يحدث التكتل الثقيلة جدا من المجهرية الناتجة. هذا غير مؤات لعزل كل ميكروسفهير واحد على الركيزة ل μ-بل ليasurements. ويبين الشكل 2 تمثيل التخطيطي للإعداد التجريبية μ-بل. تم استخدام المجهر الضوئي مع 50X أو 100X الهدف لتحديد الجسيمات المناسبة وتحديد أقطارها ( د ). بالنسبة للقياسات، تم استخدام نظام μ-بل مع مجهر مقترن بمونوكروماتور (صريف: 300 أو 1،200 أخاديد مم -1 ) وكاميرا كسد. وكان محيط محيط ميكروسفهير واحد في الصورة 25 درجة مئوية تحت الظروف المحيطة من قبل سو أو نابض ليزر مع الطول الموجي الإثارة ( λ السابقين ) من 405 نانومتر (سو)، 532 نانومتر (سو)، 355 نانومتر (نبض ليزر، تردد، 1 كيلو هرتز؛ ومدة النبضة، 7 نس)، أو 470 نانومتر (نبض ليزر؛ تردد، مهز 2،5؛ مدة النبضة، 70 بس). لقياسات μ-بل مع مواقف الإثارة والكشف مختلفة، كانت متحمس المجالات بواسطة ليزر 405 نانومتر،وتم جمع الضوء في الإعداد متحد البؤر من قبل هدف 50X واكتشفت من قبل مطياف مع 300 الأخاديد مم -1 صريف. وكان حجم البقعة، قوة الليزر، ووقت التكامل 0.5 ميكرون، 0.5 μW، و 1 ثانية، على التوالي. لفصل بقعة الكشف عن الإثارة، تم إمالة البصريات مواز من شعاع الليزر الإثارة فيما يتعلق المحور البصري لمسار الكشف. الشكل 3 يعرض وم بل من ميكروسفهير واحد من البوليمرات π مترافق: P1 16K ، P2 ، ومزجها. 28 وقد لوحظ مسح أطياف وم بل من جميع المجهرية واحدة. ووصل معامل Q، الذي يحدده طول موجة ذروة مقسوما على نصف عرض الذروة، إلى 2،200 لمجهرية من P1 16k ، في حين أظهرت المجهرية P2 عامل Q من 300 فقط، بوسيبلy بسبب مورفولوجيا السطح الخام 28 . بالنسبة للمجهرية المخلوطة البوليمرية، حدث نقل فعال للطاقة داخل المجال، مما أدى إلى تحول كبير في وم بل من منطقة صفراء إلى حمراء اللون. تم الحفاظ على ارتفاع عامل Q (1،500) بسبب سطح أملس. وعلاوة على ذلك، تم التحقيق في شلال نقل الطاقة بين المجالين من خلال مزيج من تقنيات التلاعب الجزئي وتقنيات μ-بل. وهكذا، تم ربط متعدد الأشكال بورون-ديبرين (بوديبي) صبغ مخدر بس المجهرية مع ألوان بل من الأخضر والأصفر والبرتقالي والأحمر واحدا تلو الآخر لتشكيل تيتراسفريز مع تكوينات الخطية وعلى شكل حرف T ( الشكل 4 ) 32 . وأشار تحليل مفصل لكفاءة نقل الطاقة إلى أن نقل الطاقة الضوئية من الأخضر إلى الأصفر ومن الأصفر إلى البرتقالي أخذت بكفاءة، في حين أن نقل الطاقة من البرتقال إلى الأحمر بالكاد حدث ب<html> بسبب التداخل الصغير بين النطاق بل للمتبرع بالطاقة ونطاق امتصاص الطاقة المستقبلة. وغني عن القول، والتحويلات الطاقة المحولة، مثل من الأحمر إلى البرتقالي والأصفر والأخضر، بالكاد وقعت. <img alt="شكل 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55934/55934fig1.jpg" /> الشكل 1: طريقة إعداد المجهرية البوليمر. تمثيل تخطيطي لطريقة انتشار البخار ( أ )، طريقة مستحلب صغير ( ب )، وطريقة هطول الأمطار واجهة ( ج ) و ميكروغرافس سيم من المجهرية البوليمر الناتجة من كل طريقة إعداد. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55934/55934fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> 55934fig2.jpg &quot;/&gt; الشكل 2: تمثيل تخطيطي للإعداد التجريبية لقياسات μ-بل. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55934/55934fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55934/55934fig3.jpg" /> الشكل 3: أطياف بل من ميكروسفهير واحد. ( أ ) الهياكل الجزيئية P1 16K و P2 والتمثيل التخطيطي للمجهرية المجهرية ذاتيا من P1 16K ، P2 ، ومزيجها ( P1 16k / P2 = 8/2 ث / ث)، جنبا إلى جنب مع ميكروغرافس سيم. ( ب - د ) أطياف بل من ميكروسفهير واحد شكلت من P1 16k ( ب )،<html> P1 16k / P2 ( c ) و P2 ( d ). <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55934/55934fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الشكل 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55934/55934fig4.jpg" /> الشكل 4: تقنية ميكرومانيبولاتيون لترتيب المجهرية. ( أ ) ميكروغراف بصري من متعدد الأشكال بوديبي مخدر بس المجهرية، التلاعب بها رقيقة إبرة الدقيقة. ( ب و ج ) ميكروغرافس البصرية (أعلى) والفلورسنت (القاع) من المجهرية متصلة مع الخطي ( ب ) و T- على شكل ( ج ) تكوينات. ( د ) التمثيل التخطيطي لنقل الطاقة عبر المدى البعيد عن طريق التجويف، والطويل المدى.جبغ &quot;تارجيت =&quot; _ بلانك &quot;&gt; الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications at JoVE.com

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

يتم عرض بروتوكولات لتجميع المجهرية من البوليمرات، والتلاعب من المجهرية، والقياسات الضوئية الدقيقة.

تصنيع المجهرية البوليمر لمرنان البصرية وتطبيقات الليزر

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

fabrication-polymer-microspheres-for-optical-resonator-laser

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

13.9K Views.  University of Tsukuba.  يتم عرض بروتوكولات لتجميع المجهرية من البوليمرات، والتلاعب من المجهرية، والقياسات الضوئية الدقيقة. 

Video: Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime. Lithium ion batteries have also been considered to be used in electric and hybrid vehicles1 or even electrical grid stabilization systems2. All these applications simulate a dramatic increase in the research and development of battery materials3-7, including new materials3,8, doping9, nanostructuring10-13, coatings or surface modifications14-17 and novel binders18. Consequently, an increasing number of physicists, chemists and materials scientists have recently ventured into this area. Coin cells are widely used in research laboratories to test new battery materials; even for the research and development that target large-scale and high-power applications, small coin cells are often used to test the capacities and rate capabilities of new materials in the initial stage. 
 In 2010, we started a National Science Foundation (NSF) sponsored research project to investigate the surface adsorption and disordering in battery materials (grant no. DMR-1006515). In the initial stage of this project, we have struggled to learn the techniques of assembling and testing coin cells, which cannot be achieved without numerous help of other researchers in other universities (through frequent calls, email exchanges and two site visits). Thus, we feel that it is beneficial to document, by both text and video, a protocol of assembling and testing a coin cell, which will help other new researchers in this field. This effort represents the "Broader Impact" activities of our NSF project, and it will also help to educate and inspire students.
In this video article, we document a protocol to assemble a CR2032 coin cell with a LiCoO2 working electrode, a Li counter electrode, and (the mostly commonly used) polyvinylidene fluoride (PVDF) binder. To ensure new learners to readily repeat the protocol, we keep the protocol as specific and explicit as we can. However, it is important to note that in specific research and development work, many parameters adopted here can be varied. First, one can make coin cells of different sizes and test the working electrode against a counter electrode other than Li. Second, the amounts of C black and binder added into the working electrodes are often varied to suit the particular purpose of research; for example, large amounts of C black or even inert powder were added to the working electrode to test the "intrinsic" performance of cathode materials14. Third, better binders (other than PVDF) have also developed and used18. Finally, other types of electrolytes (instead of LiPF6) can also be used; in fact, certain high-voltage electrode materials will require the uses of special electrolytes7.

A protocol to construct and test coin cells of lithium ion batteries is described. The specific procedures of making a working electrode, preparing a counter electrode, assembling a cell inside a glovebox and testing the cell are presented.

بناء واختبار خلايا كوين من بطاريات ليثيوم ايون

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime.  Lithium ion ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

تلفيق نانو هندسيا إجراء أكاسيد شفافة من ترسب الليزر النبضي

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed polymer optical fiber is composed of 80,000 strands of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and polystyrene (PS) that are randomly mixed and drawn into a square cross section optical fiber with a side width of 250 &mu;m. Initially, each strand is 200 &mu;m in diameter and 8-inches long. During the mixing process of the original fiber strands, the fibers cross over each other; however, a large draw ratio guarantees that the refractive index profile is invariant along the length of the fiber for several tens of centimeters. The large refractive index difference of 0.1 between the disordered sites results in a small localized beam radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers. The input light is launched from a standard single mode optical fiber using the butt-coupling method and the near-field output beam from the disordered fiber is imaged using a 40X objective and a CCD camera. The output beam diameter agrees well with the expected results from the numerical simulations. The disordered optical fiber presented in this work is the first device-level implementation of 2D Anderson localization, and can potentially be used for image transport and short-haul optical communication systems.

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. This microstructured fiber can transport a small localized beam with a radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers.

تصنيع وتوصيف المختلين بوليمر ألياف البصرية لعرضية أندرسون توطين الضوء

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical Saturable Transitions (POST). In this technique the chemical properties of organic photochromic molecules that undergo single-photon reactions are exploited, enabling rapid top-down nanopatterning over large areas at low light intensities, thereby, allowing for the circumvention of the far-field diffraction barrier.4 Simple, cost-effective, high throughput and resolution alternatives to nanopatterning are being explored, such as, two-photon polymerization5,6, beam pen lithography (BPL)7, scanning electron beam lithography (SEBL), and focused ion beam (FIB) patterning. However, multi-photon approaches require high light intensities, which limit their potential for high throughput and offer low image contrast. Although, electron and ion beam lithographic processes offer increased resolution, the serial nature of the process is limited to slow writing speeds, which also prevents patterning of features over large areas. Beam-pen lithography is an approach towards parallel near-field optical lithography. However, the gap between the source of the beam and the surface of the photoresist needs to be controlled extremely precisely for good pattern uniformity and this is very challenging to accomplish for large arrays of beams. Patterning via Optical Saturable Transitions (POST) is an alternative optical nanopatterning technique for patterning sub-wavelength features1-3. Since this technique uses single photons instead of electrons, it is extremely fast and does not require high light intensities1-3, opening the door to massive parallelization.

We report that the diffraction limit of conventional optical lithography can be overcome by exploiting the transitions of organic photochromic derivatives induced by their photoisomerization at low light intensities.1-3 This paper outlines our fabrication technique and two locking mechanisms, namely: dissolution of one photoisomer and electrochemical oxidation.

الزخرفة عبر البصرية تشبع انتقالات - تصنيع وتوصيف

This protocol describes the fabrication and characterization of nanostructures using a novel nanolithographic technique called Patterning via Optical ...

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological and physical sciences over the past few decades. The progress made in this field invites further study of even smaller systems and at a larger scale, with tools that could be distributed more easily and made more widely available. Unfortunately, the fundamental laws of diffraction limit the minimum size of the focal spot of a laser beam, which makes particles smaller than a half-wavelength in diameter hard to trap and generally prevents an operator from discriminating between particles which are closer together than one half-wavelength. This precludes the optical manipulation of many closely-spaced nanoparticles and&#160;limits the&#160;resolution of optical-mechanical systems. Furthermore, manipulation using focused beams requires beam-forming or steering optics, which can be very bulky and expensive. To address these limitations in the system scalability of conventional optical trapping our lab has devised an alternative technique which utilizes near-field optics to move particles across a chip. Instead of focusing laser beams in the far-field, the optical near field of plasmonic resonators produces the necessary local optical intensity enhancement to overcome the restrictions of diffraction and manipulate particles at higher resolution. Closely-spaced resonators produce strong optical traps which can be addressed to mediate the hand-off of particles from one to the next in a conveyor-belt-like fashion. Here, we describe how to design and produce a conveyor belt using a gold surface patterned with plasmonic C-shaped resonators and how to operate it with polarized laser light to achieve super-resolution nanoparticle manipulation and transport. The nano-optical conveyor belt chip can be produced using lithography techniques and easily packaged and distributed.

The scalability and resolution of conventional optical manipulation techniques are limited by diffraction. We circumvent the diffraction limit and describe a method of optically transporting nanoparticles across a chip using a gold surface patterned with a path of closely spaced C-shaped plasmonic resonators.

تصنيع وتشغيل الحزام الناقل النانو البصرية

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological ...

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and automotive. However, effective inspection and characterization metrology systems are needed to ensure the functional reliability of MEMS. This study presents a system based on digital holography as a tool for MEMS metrology. Digital holography has gained increasing attention in the past 20 years. With the fast development and decreasing cost of sensor arrays, resolution of such systems has increased broadening potential applications. Thus, it has attracted attention from both research and industry sides as a potential reliable tool for industrial metrology. Indeed, by recording the interference pattern between an object beam (which contains sample height information) and a reference beam on a CCD camera, one can retrieve the quantitative phase information of an object. However, most of digital holographic systems are bulky and thus not easy to implement on industry production lines. The novelty of the system presented is that it is lens-less and thus very compact. In this study, it is shown that the Compact Digital Holographic Microscope (CDHM) can be used to evaluate several characteristics typically consider as criteria in MEMS inspections. The surface profiles of MEMS in both static and dynamic conditions are presented. Comparison with AFM is investigated to validate the accuracy of the CDHM.

We present a compact reflection digital holographic system (CDHM) for inspection and characterization of MEMS devices. A lens-less design using a diverging input wave providing natural geometrical magnification is demonstrated. Both static and dynamic studies are presented.

المدمجة عدسة أقل الرقمي المجسم مجهر لفحص ممس وتوصيف

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

الطباعة تصنيع السائبة متغاير الخلايا الشمسية و<em&gt; في الموقع</em&gt; الصرف توصيف

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using femtosecond laser-induced ablation. We show that thousands of periodic nano-craters are fabricated on an optical nanofiber by irradiating with just a single femtosecond laser pulse. For a typical sample, periodic nano-craters with a period of 350 nm and with diameter gradually varying from 50 - 250 nm over a length of 1 mm are fabricated on a nanofiber with diameter around 450 - 550 nm. A key aspect of such a nanofabrication is that the nanofiber itself acts as a cylindrical lens and focuses the femtosecond laser beam on its shadow surface. Moreover, the single-shot fabrication makes it immune to mechanical instabilities and other fabrication imperfections. Such periodic nano-craters on nanofiber, act as a 1-D PhC and enable strong and broadband reflection while maintaining the high transmission out of the stopband. We also present a method to control the profile of the nano-crater array to fabricate apodized and defect-induced PhC cavities on the nanofiber. The strong confinement of the field, both transverse and longitudinal, in the nanofiber-based PhC cavities and the efficient integration to the fiber networks, may open new possibilities for nanophotonic applications and quantum information science.

We present a protocol for fabricating 1-D photonic crystal cavities on subwavelength diameter silica fibers (optical nanofibers) using femtosecond laser-induced ablation.

تصنيع 1-D الضوئية التجويف البلوري على ألياف نانوية عن طريق الاجتثاث التي يسببها الليزر الفيمتو ثانية

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in industry. The wettability of the produced surface was analyzed by bouncing drop experiments and the topography was analyzed by confocal microscopy. In addition, we show various methodologies to measure its durability and anti-icing properties. Superhydrophobic surfaces hold a special texture that must be preserved to keep their water-repellency. To fabricate durable surfaces, we followed two strategies to incorporate a resistant texture. The first strategy is a direct incorporation of roughness to the metal substrate by acid etching. After this surface texturization, the surface energy was decreased by silanization or fluoropolymer deposition. The second strategy is the growth of a ceria layer (after surface texturization) that should enhance the surface hardness and corrosion resistance. The surface energy was decreased with a stearic acid film.
The durability of the superhydrophobic surfaces was examined by a particle impact test, mechanical wear by lateral abrasion, and UV-ozone resistance. The anti-icing properties were explored by studying the ability to repeal subcooled water, freezing delay, and ice adhesion.

We illustrate several methodologies to produce superhydrophobic metal surfaces and to explore their durability and anti-icing properties.

تصنيع سوبيرهيدروفوبيك الأسطح المعدنية لتطبيقات مضادة للتجمد

Several ways to produce superhydrophobic metal surfaces are presented in this work. Aluminum was chosen as the metal substrate due to its wide use in ...

Fused Filament Fabrication (FFF) of Metal-Ceramic Components

Technical ceramics are widely used for industrial and research applications, as well as for consumer goods. Today, the demand for complex geometries with diverse customization options and favorable production methods is increasing continuously. With fused filament fabrication (FFF), it is possible to produce large and complex components quickly with high material efficiency. In FFF, a continuous thermoplastic filament is melted in a heated nozzle and deposited below. The computer-controlled print head is moved in order to build up the desired shape layer by layer. Investigations regarding printing of metals or ceramics are increasing more and more in research and industry. This study focuses on additive manufacturing (AM) with a multi-material approach to combine a metal (stainless steel) with a technical ceramic (zirconia: ZrO2). Combining these materials offers a broad variety of applications due to their different electrical and mechanical properties. The paper shows the main issues in preparation of the material and feedstock, device development, and printing of these composites.

Fused Filament Fabrication FFF of Metal-Ceramic Components

This study shows multi-material additive manufacturing (AM) using fused filament fabrication (FFF) of stainless steel and zirconia.

تصنيع خيوط تنصهر (FFF) من مكونات معدنية-السيراميك

Technical ceramics are widely used for industrial and research applications, as well as for consumer goods. Today, the demand for complex geometries with ...