המחברים מבקשים להודות לסואן Du לבניית התרשים הרעיוני של איור 1. עבודה זו מומנה על ידי מענקים ממדעי הטבע והנדסת מועצת מחקר (NSERC) של קנדה.

1. הפניה אינטרפרומטר בנייה ומדידה FSR <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בנייה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור תיבת אקריליק גג פתוח. מבנה זה צריך להיות גדול מספיק כדי להתאים בנוחות לתוך 16 בx 16 בx 16 בתיבת קלקר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפברק יחידה מדפים 3 שלבים לבית רכיבים אופטיים, שישבו בתיבת אקריליק הגג הפתוח ויהיה מוקפים לחלוטין על ידי תיבת הקלקר לבידוד תרמי. שני חורים מוגבהים על קופסא הקלקר חייבים להיות נוכחים כדי לאפשר לסיבים להיכנס ולצאת כל המתחם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על הבמה 3 rd: סיבי פלט אחת מהמצמד כיווני 3 dB צריכים להיות מהודקים לבקר קיטוב אשר בתורו מוביל ליציאת קלט של מצמד כיווני dB נפרד 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על הבמה 2 nd: יוצר לולאה עם בערך 16 מטר של הסיב האופטי שמקורו ביציאת פלט האחר של המצמד כיווני הראשון 3 dB. לכוון את סיבים זה ליציאת קלט הנותרת של יםecond 3 מצמד כיווני dB על הבמה 3 rd. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא את תיבת אקריליק עם 50% קרח מגולח מעורבב עם 50% מים נוזליים, כמו האופנה אמבט קרח וכתוצאה מכך לשמור על הטמפרטורה של הרכיבים אופטיים ליד 0 ° C. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידת FSR <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את חללית הלייזר באורך הגל הרצוי. מעסיק גנרטור פונקציה כזו שהתפוקה שלה מחוברת למפצל חשמל 3 dB. אחת היציאות ממפצל 3 dB חייב להיות מחובר לאוסצילוסקופ למטרות ניטור והפלט האחר הוא לשמש לישירות לכוון את התדר של הלייזר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להאכיל את פלט הלייזר כקלט למצמד כיווני 1 st 3 dB. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שתי יציאות של המצמד כיווני dB 2 nd 3 הן לשאת אותות photomixed לגלאי האור מאוזנים (BPD). לבסוף, חבר את כבל הפלט של BPD לערוץ קלט של אוסצילוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באופן ליניארי לסרוק את תדר הלייזר על ידי supplיינג מודול הלייזר עם אות רמפה שנוצרה ממחולל צורת הגל (עם מתח שיא לשיא של 1 V ותדירות סריקה של 100 הרץ). אות הפלט מBPD תהפוך סינוסי על אוסצילוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כוון את בקר הקיטוב כדי למקסם את מתח שיא לשיא של גל סינוסי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי למדוד את FSR, להגדיר הלייזר לפלט גל מתמשך על ידי הגדרת מחולל צורת הגל למצב DC. כוון את מחולל מתח צורת הגל כזה שהאות המשודר מהפרעת האישיות הגבולית נע סביב 0 V (כלומר. נקודת נצב). בדוק את אות הפלט באמצעות מנתח ספקטרום חשמלי. אות פיקוח אמורה להופיע כפונקציה sinc מרובע, שבו מיקומו של האפס הראשון הקרוב ביותר למקסימום הגלובלי (באפס תדר) תואם את FSR. כדי למזער את רעש המדידה, להגדיר את מנתח הספקטרום החשמלי למצב מיצוע. </li></ol></li></ol> 2. סיבי משיכת 13 </sup&gt; מבוא: המטרה של הליך זה היא להתאים את השלב של פוטונים שנסעו בלהתחדד לאלה של microcavity כך שצימוד יעיל יכול להתרחש כ. כסיבים הוא משך, הקטע המרכזי שבין שני מלחציים יהיה המעבר מתמיכה במצב יחיד בתוך סיבים רגילים, למצבים מרובים בתוך מוליך גל שהוקמו על ידי חיפוי סיליקה המקורי הופך את הליבה והאוויר הופך לחיפוי, ולאחר מכן למצב אחד. ליבת סיליקה של הסיבים כמעט תיעלם בקטע המרכזי, שבו באופן זמני תנאי התפשטות multimode מרוצים יהיו נוטרלו על ידי ההתכווצות המתמדת של קוטר הסיב. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן את בעל סיבים לבמה translational הממונע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Connectorize שני חלקים של סיבים אופטיים עם מחברים FC / APC בקצה אחד של כל קטע. הסר את ציפוי החיץ מהקצוות שאינם קשורים עם חשפנית סיבים, לנקות אותם עם אצטון הראשון והen isopropanol, לדבוק היבטי הסוף, והיתוך אחוי אותם יחד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לפקח על ההפסד בלהתחדד, להתחבר לייזר בדיקה במצב חשמל באופן קבוע לקצה אחד של הסיב ואילו הקצה השני של הסיב מחובר לגלאי אור (PD). הפלט של PD חייב להיות מחובר לאוסצילוסקופ. התאם את הגדרות אוסצילוסקופ כלמדוד את מתח יציאת PD, שהיא פרופורציונלית לכוח הלייזר המשודר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשום את הערך הראשוני של המתח המוצא פ&quot;ד וממשיך לעקוב אחריו עד לשלב 2.9. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הצמד את הסיבים לבעל סיבים ותמונת הסיבים עם מיקרוסקופ אופטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשחרר מימן כזאת שזה מתחיל לזרום ליד להתחדד, מחכה לאוויר כדי לצאת מהצינור וללחץ של הערוץ להתייצב. ברגע שקצב הזרימה של גז המימן מגיע 110 מיליליטר / דקה, להצית אותו ליד השקע עם מצית כדי לחמם את הסיבים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות תכנית LabVIEW המותאם אישית, באופן ליניארי למשוך את הסיבים. שים לב כי במהלך puתהליך lling, ליבת הסיבים נעלם בהדרגה תוך מצבי חיפוי מרובים להיות דומיננטיים המנחה את האור דרך סיבי הסעיף מחודד. עוצמת מועברת באמצעות הסיב האופטי צריכה להתנדנד עקב הפרעה מרובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשך משיכת הסיבים כדי לצמצם את הרוחב להתחדד סיבים עד שהוא רק תומך במצב של חיפוי אחד. ברגע שהעוצמת מועברת מפסיקה להשתנות, פסק למשוך הסיבים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שחרר את בעל סיבים מהשלב התרגום ולאבטח אותו ליד הבמה פיזואלקטריים. </li></ol> 3. הכנה ואספקה ​​של פתרונות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן 22:00, PM 1, ו100 פתרונות FM מורכבים מ50 זעירים מקלקר monodisperse רדיוס ננומטר בתמיסת מלח של Dulbecco פוספט (DPBS). בנוסף, ליצור פתרון DPBS טהור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את הפתרונות בצנטריפוגה, להתנודד עמדותיהם בתוכו למטרות איזון, וליזום מחזור ספינינג 30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> על completion, באופן מאובטח למקם את הפתרונות בתוך תא ייבוש, לפנותו, ולהפציץ את הפתרונות עם גלי אולטרסאונד ל30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את הפתרונות ולהגדיר אותם בצד ליד הגדרת הניסוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבנות מעמד למערכת אספקת נוזלים קטנה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר ניקוי שתי ferrules, הכנס טיפים מזרק על שני הקצוות של קטע microtubule ולדפוק על ferrules לטיפי המזרק. בנפרד להתחבר אחד ferrules לקצה מזרק שלישי והשנייה לLuer לנעול הולמת של הרכבה חבית בוכנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להדק את קצה המזרק החשוף לדוכן ולהשעין אותו מאחורי המדגם. הנוזלים צריכים להיות מסוגלים לזרום על המדגם ללא דליפה משמעותית. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במונחים של סעיף 5 לפרוטוקול, טען את החבית עם פתרון הולם ולהזריק אותו באופן ידני באמצעות מערכת microfluidic במהלך ניסוי. </li></ol> 4. לקביעת תצורת מערכת וגומלין <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את lase הבדיקה<html> r למצמד כיווני 10 dB. היציאה בשילוב מחוברת ליציאת הקלט של אינטרפרומטר ההתייחסות והנמל מועבר מחובר לבקר קיטוב ואחריו הסיבים מחודדים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ולמקד את מטרות מיקרוסקופ כדי לרכוש שתי תמונות חדות של להתחדד הסיבים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חברו את היציאה של הסיב מחודד לפ&quot;ד. הפלט של PD זה צריך להיות מחובר לערוץ קלט שונה של אוסצילוסקופ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר את המדגם על nanopositioner ולבצע התאמות גסות כדי לעקור אותו כך שהוא קרוב למרכז להתחדד הסיבים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזרק DPBS למדגם. לבצע התאמות גסות כזה שלהתחדד הסיבים מגיע לשדה הראייה של שתי מצלמות CCD. התאם את nanopositioner להקים צימוד מלהתחדד הסיבים לmicrocavity. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סרוק את אורך גל הלייזר כדי להשיג לטבול תהודה מתאימה באוסצילוסקופ. </li></ol> 5. Nanoparticle איתור ontent &quot;&gt; כדי לרכוש נתונים: קביעת תצורה של הגדרות ההדק של אוסצילוסקופ ו, תוך שימוש בתוכנה מתוצרת בית, לאסוף עקבות אוסצילוסקופ לעיבוד נוסף. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשום את הנתונים לפתרון החיץ כנקודת התייחסות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשום את הנתונים לפתרוני nanoparticle מהנמוכים ביותר לריכוז הגבוה ביותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים לב לשינויים בתדירות המתרחשים עקב nanoparticle מחייב את microcavity. </li></ol> 6. לאחר העיבוד של נתונים הנתונים שנאספו יכולים להיות מעובד נוסף על ידי תכנית MATLAB נכתב עצמית. התכנית צריכה: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קראו את עקבות אינטרפרומטר ההתייחסות ולנהל לפחות מרובע לנכון עקומות סינוסי. השלבים של סינוסי המצויד משמשים לאמידה להתעצבן הלייזר על לטוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קראו את עקבות שידור החלל ולערוך בו לפחות מרובע לנכון הפונקציה הכפולה של לורנץ. תדרים אופטיים מתאימים למטבלים התהודה (ν 1,ν 2) והרוחב המלא שלהם במחצית המרבית (FWHM של, המיוצג על ידי δν 1, δν 2) נקבעים על ידי השוואת אותות שידור לאות אינטרפרומטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השג גורם האיכות של כל טבילה בודדת מQ i = ν i / δν אני, איפה אני יכול להיות או 1 (תהודה שמאל) או 2 (תהודה מימין). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חישוב, כמקובל, את התדרים אופטיים של מטבלים התהודה באמצעות סריקת מתח הלייזר, שבו התשואות להתעצבן לייזר רעש מדידה גדול יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאסוף ממוצע ν תדר תהודה הממוצע = (ν 1 + ν 2) / 2 ותדירות פיצול Δν = ν 2 - ν 1 לכל מדידה ואת עלילתם כפונקציה של זמן. כאשר nanoparticle נקשר על פני השטח של microcavity, שינויים פתאומיים של שני תדר תהודה ממוצע וsho תדר המפוצלULD להיות שנצפה. </li></ol>

<ol>
	<li>Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+microcavities.">Optical microcavities.</a> Nature. 424 (6950), 839-846 (2003).</li><li>Lu, 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=High+sensitivity+nanoparticle+detection+using+optical+microcavities.">High sensitivity nanoparticle detection using optical microcavities.</a> PNAS. 108 (15), 5976-5979 (2011).</li><li>Vollmer, F., Arnold, S. <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+biosensing:+label-free+detection+down+to+single+molecules.">Whispering-gallery-mode biosensing: label-free detection down to single molecules.</a> Nat. Methods. 5 (7), 591-596 (2008).</li><li>Vollmer, F., Braun, D., Libchaber, A., Khoshsima, M., Teraoka, I., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protein+detection+by+optical+shift+of+a+resonant+microcavity.">Protein detection by optical shift of a resonant microcavity.</a> Appl. Phys. Lett. 80 (21), 4057-4059 (2002).</li><li>Sun, Y., Fan, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+ring+resonators+for+biochemical+and+chemical+sensing.">Optical ring resonators for biochemical and chemical sensing.</a> Anal. Bioanal. Chem. 399 (1), 205-211 (2011).</li><li>Shopova, S. I., Rajmangal, R., Nishida, Y., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasensitive+nanoparticle+detection+using+a+portable+whispering+gallery+mode+biosensor+driven+by+a+periodically+poled+lithium-niobate+frequency+doubled+distributed+feedback+laser.">Ultrasensitive nanoparticle detection using a portable whispering gallery mode biosensor driven by a periodically poled lithium-niobate frequency doubled distributed feedback laser.</a> Rev. Sci. Instrum. 81 (10), 103-110 (2010).</li><li>Santiago-Cordoba, M. A., Boriskina, S. V., Vollmer, F., Demirel, 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=Nanoparticle-based+protein+detection+by+optical+shift+of+a+resonant+microcavity.">Nanoparticle-based protein detection by optical shift of a resonant microcavity.</a> Appl. Phys. Lett. 99 (7), 073701 (2011).</li><li>Swaim, J. D., Knittel, J., Bowen, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+limits+in+whispering+gallery+biosensors+with+plasmonic+enhancement.">Detection limits in whispering gallery biosensors with plasmonic enhancement.</a> Appl. Phys. Lett. 99 (24), 243109 (2011).</li><li>Gorodetsky, M. L., Pryamikov, A. D., Ilchenko, V. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rayleigh+scattering+in+high-Q+microspheres.">Rayleigh scattering in high-Q microspheres.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 17 (6), 1051-1057 (2000).</li><li>Lu, T., Su, J., Fraser, S., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Split+frequency+sensing+methods+and+systems.">Split frequency sensing methods and systems.</a> Patent granted on. , (2013).</li><li>Zhu, J., 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=On-chip+single+nanoparticle+detection+and+sizing+by+mode+splitting+in+an+ultrahigh-Q+microresonator.">On-chip single nanoparticle detection and sizing by mode splitting in an ultrahigh-Q microresonator.</a> Nat. Photonics. 4 (1), 46-49 (2010).</li><li>Shopova, S. I., Rajmangal, R., Nishida, Y., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasensitive+nanoparticle+using+a+portable+whispering+gallery+mode+biosensor+driven+by+a+periodically+poled+lithium-niobate+frequency+doubled+distributed+feedback+laser.">Ultrasensitive nanoparticle using a portable whispering gallery mode biosensor driven by a periodically poled lithium-niobate frequency doubled distributed feedback laser.</a> Rev. Sci. Instrum. 81 (10), (2010).</li><li>Cai, M., Painter, O., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+critical+coupling+in+a+fiber+taper+to+a+silica-microsphere+whispering-gallery+mode+system.">Observation of critical coupling in a fiber taper to a silica-microsphere whispering-gallery mode system.</a> Phys. Rev. Lett. 85 (1), 74-77 (2000).</li><li>Li, J., Lee, H., Yang, K. Y., Vahala, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sideband+spectroscopy+and+dispersion+measurement+in+microcavities.">Sideband spectroscopy and dispersion measurement in microcavities.</a> Opt. Express. 20 (24), 26337-26344 (2012).</li><li>Chow, J. H., 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=Critical+coupling+control+of+a+microresonator+by+laser+amplitude+modulation.">Critical coupling control of a microresonator by laser amplitude modulation.</a> Opt Express. 20 (11), 12622-12630 (2012).</li><li>Swaim, J. D., Knittel, J., Bowen, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+nanoparticles+with+a+frequency+locked+whispering+gallery+mode+microresonator.">Detection of nanoparticles with a frequency locked whispering gallery mode microresonator.</a> Appl. Phys. Lett. 102 (18), (2013).</li><li>Knittel, J., Chow, J. H., Gray, M. B., Taylor, M. A., Bowen, W. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasensitive+real-time+measurement+of+dissipation+and+dispersion+in+a+whispering-gallery+mode+microresonator.">Ultrasensitive real-time measurement of dissipation and dispersion in a whispering-gallery mode microresonator.</a> Opt. Lett. 38 (11), 1915-1917 (2013).</li><li>Shopova, S. I., Rajmangal, R., Holler, S., Arnold, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmonic+enhancement+of+a+whispering-gallery-mode+biosensor+for+single+nanoparticle+detection.">Plasmonic enhancement of a whispering-gallery-mode biosensor for single nanoparticle detection.</a> Appl. Phys. Lett. 98 (24), (2011).</li><li>Santiago-Cordoba, M. A., Boriskina, S. V., Vollmer, F., Demirel, 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=Nanoparticle-based+protein+detection+by+optical+shift+of+a+resonant+microcavity.">Nanoparticle-based protein detection by optical shift of a resonant microcavity.</a> Appl. Phys. Lett. 99 (7), (2011).</li></ol>

יש המחברים אין לחשוף.

ההגדרה הנוכחית היא מסוגלת לחקור מגוון של microcavities WGM, כגון microdisks, זעירים, וmicrotoroids, ללא צורך בבקרת משוב למקור לייזר הבדיקה. יחס ניכר אות לרעש (SNR) לצורך זיהוי ניתן להשיג בשל שיפורי משמרת צעד הניתנים על ידי אורך דרך ואפקטי backscattering-Induced חלקיקים. בהתחשב בפשטות והעלות הנמוכה של אינטרפרומטר ההתייחסות עצמו, שיטה זו היא טכניקה יעילה ללימוד או ניצול התכונות של חללי WGM. לחלופין, את הכוח במחזור microcavity יכול להיות מותאם ותהודה יכולה להיות מונצחת בצורה יעילה יותר באמצעות אימוץ אפנון מופע (PM) לירה-Drever-הול (PDH) נעילת תדר ומשרעת אפנון (AM) משוב צימוד קריטי 15 מבוססים מבוססת. זה, לעומת זאת, מגיע במחיר של החדרת מורכבות והוצאות ניכרות. ו רעשגם loors לגישת PDH שיקר לאחרונה סביב 7 fm 16, מעלה את ספרת הרעש על ידי לפחות בסדר גודל בהשוואה לתכנון המפורט בפרוטוקול זה. אפשר, כפי שהציג בניסויים, יימדדו חתכי פיזור nanoparticle באמצעות מידע פיזור אינטרפרומטר ניתנו על ידי ספקטרוסקופיה החלל משופרת הקליטה לייזר אפנון משרעת (CEAMLAS) 17. חשוב לציין כי פתרונות degased שלא כדין עשויים להכיל בועות אוויר בקוטר דומה לזה של דגימות nanoparticle. באופן ספציפי יותר, כגון ספיחה של בועות על פני השטח של microcavity תהיה להצמיח תוצאות חיוביות שגויות בצורה של הסטת תדר. ממצאים כאלה הם קשים להבחין בין תגובות האות הצפויות נובעות מnanobead המחייב. שיקולים אחרים כוללים זרימה היציבה של נוזלים ליד להתחדד כדי להימנע מניתוק, כמו גם establishing להתחדד סיבי הדיר משיכת תנאים כדי להשיג שלמות סבירה ואובדן הכנסה (0.5 ≈ dB) באופן מהימן. בעבר, יכולות biosensing של מערכת ניסיונית זה נבדקו על ידי המדידה מחייבת לנגיפי שפעת ללא תווית בDPBS. יחס האות לרעש לתרחיש מסוים זה נמסר להיות 38:1. הפוטנציאל של המערכת לגילוי nanobeads קלקר עם רדיוס קטן כמו 12.5 ננומטר יש בנוסף הודגם 2. בסך הכל, היתרון העיקרי של המתודולוגיה זיהוי מבוססת אינטרפרומטר ההתייחסות טמון ביכולתה לפקח על משמרות אורך גל בזמן אמת תוך מזעור תרומות שגיאה מלהתעצבן תדירות ושליטה לייזר סריקה במתח. לדוגמא, הסרת הרעש להתעצבן יהיו לבד להגדיל את יחס האות לרעש בפקטור של 10. המיקום של נקודות חמות plasmonic (חלקיקי plasmonic מחויבים כלומר, כמו nanoshells זהב) על קו המשווה של ג WGMavity בקרבת שדה חלוף הוא אמצעי נוסף כדי לשפר את אות זיהוי על ידי קצת יותר מסדר גודל אחד, בלי לפגוע בגורם האיכות 18,19 בכבדות.

עניין למחקר עלה באופן משמעותי בשימוש במצב microcavities (WGM) לחישות גלריה לצורך nanodetection וbiosensing 1-8. זה כרוך בגורם גבוה במיוחד איכות (Q) חללים אופטיים שהם בקיאים בזיהוי חלקיקים ביולוגיים זעירים, עד לרמה חד חלבון 2. כלומר, ניטור שינויים בתהודה ותדר פיצול לשידור עם רגישות יוצאת דופן 9-11 יכול להיות מופעל על ידי כליאתו של החלל של אנרגיית אור בתוך מצב נפח קטן. שינויים בתכונות אופטיות של מהוד הם הסיבה למשמרות אלה, אשר בתורו מקורן המחייבים של מולקולות או חלקיקים בדידים. דוגמא פחות מתוחכמת של מבנה WGM תלת ממדי עבור יישומים כגון היא microsphere סיליקה, שיכול להיות מפוברק עם משטח אטומי חלק ליד פשוט על ידי ablating סיבים אופטיים נמשכים באמצעות לייזר CO 2. כידוע,ניתן להשיג Q-גורמים גבוהים על סדר 10 9 1. תדר התהודה של microcavity מנוטר באופן קונבנציונלי על ידי סריקת התדרים אופטיים של מקור לייזר מתכונן ובמקביל תמונה לזיהוי השידור האופטי, כי הוא נתפס על אוסצילוסקופ. חסרון מהותי של שיטה זו הוא חוסר הוודאות כרוך במיקום של טיפות בשידור שנובע מתנודות באורך גל לייזר או להתעצבן לייזר. כדי להתגבר על סיבוך זה, אינטרפרומטר יכול לשמש לצד microcavity לייצר אות התייחסות לביטול ריצוד הלייזר ולהגדיל את הרגישות שנצפתה 2. קלט אור מחולק לשני נתיבים אופטיים: אלומת ההתייחסות שעוברת דרך אינטרפרומטר (עם מגוון חופשי רפאים או FSR גדול מספיק כדי למנוע את הלייזר ממנו רועד במרווח אחד תדירות FSR עבר בזמן מדידה) וקרן הגילוי כי interacts עם microresonator WGM. תכונה זו מייעלת את ניסויים בהשוואה לתצורות מתקדמות יותר, כגון זה של חישת WGM הכרוך שילוב של לייזר מופץ משוב (DFB) וniobate נדחף במוט מעת לעת ליתיום (PPLN) מכפיל 12. בפרסום זה, טכניקת אינטרפרומטר לניטור של חומר ננו מבוסס microcavity גורם איכות גבוהה במיוחד מתוארת 3. ההתקנה ורכישת נתונים הנהלים הנדרשים כדי להשיג את זה מפורטים, המדגימים כיצד ניתן לקבוע גורם איכות החלל באמצעות אינטרפרומטריה התייחסות.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="645">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Polystyrene&#160; Microspheres</td>
			<td style="width:143px;">PolyScience</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Dulbecco&#8217;s Phosphate Buffered Saline (DPBS)</td>
			<td style="width:143px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:119px;">14190</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Piezoelectric Nanopositioner System</td>
			<td style="width:143px;">Precision Instrument</td>
			<td style="width:119px;">P-611.3S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Balanced Photodetector</td>
			<td style="width:143px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">PDB120A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Photo Detector</td>
			<td style="width:143px;">Newport</td>
			<td style="width:119px;">1801-FC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">2 x 3-dB Fiber Optical Directional Coupler</td>
			<td style="width:143px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">FC632-50B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">10-dB Fiber Optical Directional Coupler</td>
			<td style="width:143px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">FC632-90B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">2 x Drop In Polarization Controller</td>
			<td style="width:143px;">General Photonics</td>
			<td style="width:119px;">PLC-003-S-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Function Generator</td>
			<td style="width:143px;">Hewlett Packard</td>
			<td style="width:119px;">33120A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Fusion Splicer</td>
			<td style="width:143px;">Ericsson</td>
			<td style="width:119px;">FSU-925</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">High-Speed Oscilloscope&#160;</td>
			<td style="width:143px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;">DS09404A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">2 x Motorized Translation Stage with Controller</td>
			<td style="width:143px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">MTS25-Z8E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Single Mode Optical Fiber, 600-800 nm, &#216;125 &#956;m Cladding</td>
			<td style="width:143px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">SM600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Real-Time Electrical Spectrum Analyzer</td>
			<td style="width:143px;">Tektronix</td>
			<td style="width:119px;">RSA3408B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Optical Spectrum Analyzer</td>
			<td style="width:143px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;">70951A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">632.5 &#8211; 637 nm Tunable Laser</td>
			<td style="width:143px;">New Focus</td>
			<td style="width:119px;">TLB-6304</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Filtration Pump</td>
			<td style="width:143px;">KNF labs</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Ultrasonics Cleaner</td>
			<td style="width:143px;">Crest Ultrasonics</td>
			<td style="width:119px;">Powersonic 1100D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Mini Vortexer</td>
			<td style="width:143px;">VWR</td>
			<td style="width:119px;">VM-3000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Centrifuge</td>
			<td style="width:143px;">Beckman Coulter</td>
			<td style="width:119px;">Microfuge 22R</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

implementation of a reference interferometer for nanodetection

אינטרפרומטר סיבים התייצב תרמית ומכאנית המתאימים לבחינת microcavities גורם איכות גבוהה במיוחד מעוצב. לאחר הערכת טווח הספקטרום שלה בחינם (FSR), מודול הוא לשים במקביל למערכת להתחדד-microcavity סיבים ולאחר מכן מכויל באמצעות בידוד וביטול משמרות אקראיות בתדר הלייזר (כלומר רעש להתעצבן לייזר). על מנת לממש את הצומת להתחדד-microcavity ועל מנת למקסם את הכוח האופטי שמועבר למהוד, מוליך גל סיבים אופטיים במצב יחיד הוא משך. פתרונות המכילים nanobeads קלקר לאחר מכן הכינו והוטסו לmicrocavity כדי להפגין את יכולתה של המערכת לחוש מחייב את פני השטח של microcavity. הנתונים הוא שלאחר עיבוד באמצעות עקומת הסתגלות מתאימה, המאפשרת למדידות ברזולוציה גבוהה של גורם האיכות, כמו גם ההתוויה של פרמטרים תלויי זמן, כגון משמרות גל תהודה ותדר מפוצל. על ידי זהירותבדיקת צעדים בתגובת תחום בזמן ומשתנה בתדירות תגובת תחום, מכשיר זה יכול לכמת אירועים המחייבים בדידים.

לאחר ביצוע הפרוטוקול, ניתן להדר את העקבות ומצוידות. איור 3 א מציג את מבנה התהודה הטיפוסי של microsphere כפי שהוצג בסרטון, שלפיצול תדר הוא ציין במדיום DPBS. כושר לפחות מרובע לפונקציה הכפולה הלורנצי מצביע על כך שהגורם לאיכות מטבלים תהודה שמאל וימין הוא בהתאמה 2.1 x 10 8 ו3.8 x 10 8 בסביבה מימית. התדרים אופטיים של FWHM מתקבלים על ידי השוואת ספקטרום החלל עם אות אינטרפרומטר ב3 ב איור, אשר מניב מדידה ברזולוציה גבוהה להערה ש כי ספקטרום התהודה מתקבל כאשר אורך גל הלייזר הוא כחול עבר, ואילו אדום משמרת תשואות מדידת ערכי Q דומים. איור 4 מראה את spectrograms התהודה שניתן להפיק, שבו כפול של לורנץ בכושר של עקומות השידור חושבו. במונחים של הכיול, הרעש להתעצבן לייזר דואר מופק אינטרפרומטר ההתייחסות המקורי והוסר לאחר מכן משני אינטרפרומטר ואותות microsphere. בהעדר ביטול ריצוד לייזר, תרשים 4 א פשוט מתאר ספקטרוגרמה שנוצרה על ידי מפעילה בעמקי תהודה. סחיפת תרמית עולה על כיול, כפי שניתן לראות באיור 4C. בניגוד למקום פנוי אינטרפרומטריה, גישת המדידה הובהרה ירדה הפסדים ומתקבל על דעת יכולה להיות משולבת על גבי פלטפורמת מערכת על השבב. כמותית, מדידות FSR למערכות אינטרפרומטריה מקום פנוי יכולות להגיע שגיאת RMS של 180 קילוהרץ לQ חלל = 1.5 x 10 8, תרגום לדיוק יחסי של 5.5 x 10 -6 לFSR = 32.9382 GHz 14. איור 5 מדגים מעקב רציף של אורך גל התהודה הממוצע של microcavity לתקופה של שני שלישים מדקה במקרה של זמןטבילת DPBS. העקומה האפורה מראה כי, כאשר אורך גל התהודה מתקבל על ידי שיטת סריקת מתח הלייזר הקונבנציונלית ולהתעצבן הלייזר אינו מכוילת החוצה, יש תנודות באורך גל שנמדדו בסדר הגודל של עשרות femtometers. באמצעות אינטרפרומטר התייחסות (עקומה ירוקה), הרעש מופחת למשטר subfemtometer. שיפורים הביאו על ידי ייצוב תרמי ניתנים גם בציור 5a כדי לאמוד את תרומת רעש subfemtometer ממקבילת uncooled (עקומה אדומה). בינתיים, מדידה של תדר מפוצל תשואות רצפת רעש דומה לזה של עקומת התהודה הממוצעת. הערכות של קצב סריקת תדר הלייזר משמשות כתוצר לוואי של תכנית אינטרפרומטריה ההתייחסות העניקה. כפי שמוצג באיור 5 ג&#39;, התנודות בשער סריקת הלייזר הם בסדר הגודל של 10 GHz / sec. ניתן לייחס זאת בהמשך לרעש המדידה הקשורים לשיטה המקובלת; עם זאת, זה יהיה suppresseד ידי אינטרפרומטר ההתייחסות. אירועים המציינים את מחייב של 50 חרוזי פוליסטירן ננומטר יכולים לנפול בפח נוסף באמצעות microsphere, כפי שקוטלגו בווידאו המצורף. הצעדים לשני תהודה ממוצעת ומשמרות תדר פיצול ניכרים לעין. בהפגנה אחרת שפורסמה 2, איור 6 א מציג את מחייב של 12.5 ננומטר, 25 ננומטר, ו50 חרוזי פוליסטירן רדיוס ננומטר בדילול מלאים בDPBS על microtoroid סיליקה. כפי שניתן לראות, טכניקה זו מניבה שיפורי רגישות דומים. צעדים עקביים בהמשך לתהודה הממוצעת ותדרי פיצול הם נצפו ב6b איור ל12.5 חרוז רדיוס ננומטר מחייב על משטח microtoroid. <img alt="איור 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51133/51133fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51133/51133fig1.jpg" /> איור 1. Diagra הרעיונימ &#39;של תצורת אינטרפרומטר סיבים המקבילה, הכולל בין השאר תמונות של microsphere סיליקה, microtoroid, ומבני microdisk. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51133/51133fig1highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51133/51133fig2highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51133/51133fig2.jpg" /> . איור 2 מנגנון לחישות גלריה חישת מצב:) פוטונים במחזור בתוך microcavity בהעדר nanoparticle מחייב; ב) nanoparticle adsorbs אל פני השטח, והוא נדגם בהמשך על ידי הפוטונים, וגרם לשינוי ניכר בתכונות אופטיות; ג) פיצול תדר מתרחש עקב תנאי backscattering ואובדן החלל מרוצים, מתן ממד נוסף לDet nanoparticle<html> המתודולוגיה ection. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51133/51133fig2highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51133/51133fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51133/51133fig3.jpg" /> . איור 3) דוגמא של ספקטרום שידור חלל, מראה גורמי איכות 2.1 x 10 8 לתהודה לשמאל ו3.8 x 10 8 לתהודה לימין; ב) אות אינטרפרומטר משמשת כדי לקבוע את FWHM. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51133/51133fig3highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> ftp_upload/51133/51133fig4.jpg &quot;/&gt; איור 4. גלם צפוי וspectrograms אות משופרת רגישות לפתרון החיץ. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51133/51133fig4highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 5" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51133/51133fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51133/51133fig5.jpg" /> . איור 5) מגרש של משמרת תהודה גל לעומת זמן, כמו גם את הפערים בין לא כולל (אות אדומה) וכולל (אות ירוקה) ייצוב תרמית; ב) קשורים בתדירות פיצול תלוי זמן; שיעור תלוי זמן ג) קשורים סריקה. Subfigure הראשון מתאר עקבות אפורות שמתאימה לנתונים לשיטת המתח לטאטא הקונבנציונלית, ואילו העקבות הירוקות היא רכשה לטכניקת אינטרפרומטריה ההתייחסות. שלהדואר, העקומות האדומות וירוקות הממוקמים מעל נרשמו במועדים נפרדים. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51133/51133fig5highres.jpg" target="_blank">אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 6" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/51133/51133fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/51133/51133fig6.jpg" /> . איור 6) נאסף צעדי משמרת תהודה ממוצע ל50 ננומטר (עקומה אדומה), 25 ננומטר (עקומה כחולה), ו12.5 ננומטר (חרוזים רדיוס) עקומה ירוקה מחייבים microtoroids סיליקה; ב) שינוי עקבי ממוצע תהודה (עליונה הבלעה) וצעדי שינוי תדר פיצול (הבלעה נמוכה יותר), שהם נצפו ל12.5 חרוזי פוליסטירן ננומטר מחייבים משטח microtoroid. נתון זה כבר נגזר Lu et al. 2 <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/51133/51133fig6highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ</a>כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Watch this Scientific Journal Video about Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection at JoVE.com

Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

טכניקת התייחסות אינטרפרומטר, שנועד להסיר רעש להתעצבן לייזר רצוי לnanodetection, הוא מנוצל לחיטוט microcavity גורם איכות גבוהה במיוחד. הוראות להרכבה, התקנה, ורכישת נתונים מסופקות, לצד תהליך המדידה לציון גורם איכות החלל.

יישום של אינטרפרומטר הפניה לNanodetection

A thermally and mechanically stabilized fiber interferometer suited for examining ultra-high quality factor microcavities is fashioned. After assessing ...

implementation-of-a-reference-interferometer-for-nanodetection

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

9.3K Views.  University of Victoria.  טכניקת התייחסות אינטרפרומטר, שנועד להסיר רעש להתעצבן לייזר רצוי לnanodetection, הוא מנוצל לחיטוט microcavity גורם איכות גבוהה במיוחד. הוראות להרכבה, התקנה, ורכישת נתונים מסופקות, לצד תהליך המדידה לציון גורם איכות החלל. 

Video: Implementation of a Reference Interferometer for Nanodetection

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.

ניתוח של ממשקי מגע עבור יחיד התקני Nanowire גן

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 Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Photocatalytically active nanostructures require a large specific surface area with the presence of many catalytically active sites for the oxidation and reduction half reactions, and fast electron (hole) diffusion and charge separation. Nanowires present suitable architectures to meet these requirements. Axially segmented Ag|ZnO and radially segmented (coaxial) TiO2-Ag nanowires with a diameter of 200 nm and a length of 6-20 &#181;m were made by templated electrodeposition within the pores of polycarbonate track-etched (PCTE) or anodized aluminum oxide (AAO) membranes, respectively. In the photocatalytic experiments, the ZnO and TiO2 phases acted as photoanodes, and Ag as cathode. No external circuit is needed to connect both electrodes, which is a key advantage over conventional photo-electrochemical cells. For making segmented Ag|ZnO nanowires, the Ag salt electrolyte was replaced after formation of the Ag segment to form a ZnO segment attached to the Ag segment. For making coaxial TiO2-Ag nanowires, a TiO2 gel was first formed by the electrochemically induced sol-gel method. Drying and thermal annealing of the as-formed TiO2 gel resulted in the formation of crystalline TiO2 nanotubes. A subsequent Ag electrodeposition step inside the TiO2 nanotubes resulted in formation of coaxial TiO2-Ag nanowires. Due to the combination of an n-type semiconductor (ZnO or TiO2) and a metal (Ag) within the same nanowire, a Schottky barrier was created at the interface between the phases. To demonstrate the photocatalytic activity of these nanowires, the Ag|ZnO nanowires were used in a photocatalytic experiment in which H2 gas was detected upon UV illumination of the nanowires dispersed in a methanol/water mixture. After 17 min&#160;of illumination, approximately 0.2 vol% H2 gas was detected from a suspension of ~0.1 g of Ag|ZnO nanowires in a 50 ml 80 vol% aqueous methanol solution.

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Procedures are outlined to prepare segmented and coaxial nanowires via templated electrodeposition in nanopores. As examples, segmented nanowires consisting of Ag and ZnO segments, and coaxial nanowires consisting of a TiO2 shell and a Ag core were made. The nanowires were used in photocatalytic hydrogen formation experiments.

אופן ההכנה ושימוש בPhotocatalytically פעיל מקוטע Ag | ZnO וקואקסיאלי טיו<sub&gt; 2</sub&gt;-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Photocatalytically active nanostructures require a large specific surface area with the presence of many catalytically active sites for the oxidation and ...

Energy Dispersive X-ray Tomography for 3D Elemental Mapping of Individual Nanoparticles

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial resolution, and is even capable of providing atomically resolved elemental maps. In this technique, a highly focused electron beam is incident upon a thin sample and the energy of emitted X-rays is measured in order to determine the atomic species of material within the beam path. This elementally sensitive spectroscopy technique can be extended to three dimensional tomographic imaging by acquiring multiple spectrum images with the sample tilted along an axis perpendicular to the electron beam direction.
Elemental distributions within single nanoparticles are often important for determining their optical, catalytic and magnetic properties. Techniques such as X-ray tomography and slice and view energy dispersive X-ray mapping in the scanning electron microscope provide elementally sensitive three dimensional imaging but are typically limited to spatial resolutions of &gt; 20 nm. Atom probe tomography provides near atomic resolution but preparing nanoparticle samples for atom probe analysis is often challenging. Thus, elementally sensitive techniques applied within the scanning transmission electron microscope are uniquely placed to study elemental distributions within nanoparticles of dimensions 10-100 nm.
Here, energy dispersive X-ray (EDX) spectroscopy within the STEM is applied to investigate the distribution of elements in single AgAu nanoparticles. The surface segregation of both Ag and Au, at different nanoparticle compositions, has been observed.

The use of energy dispersive X-ray tomography in the scanning transmission electron microscope to characterize elemental distributions within single nanoparticles in three dimensions is described.

Dispersive אנרגיה טומוגרפיית רנטגן עבור מיפוי 3D היסודות של חלקיקים בודדים

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial ...

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in industrialized countries. Here, the development of optical mesosensors/adsorbents (MSAs) for efficient recognition and selective recovery of Pd(II), Au(III), and Co(II) from urban mine was achieved. A simple, general method for preparing MSAs based on using high-order mesoporous monolithic scaffolds was described. Hierarchical cubic Ia3d wagon-wheel-shaped MSAs were fabricated by anchoring chelating agents (colorants) into three-dimensional pores and micrometric particle surfaces of the mesoporous monolithic scaffolds. Findings show, for the first time, evidence of controlled optical recognition of Pd(II), Au(III), and Co(II) ions and a highly selective system for recovery of Pd(II) ions (up to ~95%) in ores and industrial wastes. Furthermore, the controlled assessment processes described herein involve evaluation of intrinsic properties (e.g., visual signal change, long-term stability, adsorption efficiency, extraordinary sensitivity, selectivity, and reusability); thus, expensive, sophisticated instruments are not required. Results show evidence that MSAs will attract worldwide attention as a promising technological means of recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals.

Because of the importance and extensive use of palladium, gold and cobalt metals in high-technology equipment, their recovery and recycling constitute an important industrial challenge. The metal recovery system described herein is a simple, low-cost means for the effective detection, removal, and recovery of these metals from the urban mine.

איתור והשחזור של פלדיום, מתכות זהב וקובלט ממכרה העירונית באמצעות חיישנים / Adsorbents רומן יעודיים עם נקבוביות-בצורת גלגל עגלה ננומטריים

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an elastomeric dielectric membrane sandwiched between two compliant electrodes. The large actuation strains of these transducers when used as actuators (over 300% area strain) and their soft and compliant nature has been exploited for a wide range of applications, including electrically tunable optics, haptic feedback devices, wave-energy harvesting, deformable cell-culture devices, compliant grippers, and propulsion of a bio-inspired fish-like airship. In most cases, DETs are made with a commercial proprietary acrylic elastomer and with hand-applied electrodes of carbon powder or carbon grease. This combination leads to non-reproducible and slow actuators exhibiting viscoelastic creep and a short lifetime. We present here a complete process flow for the reproducible fabrication of DETs based on thin elastomeric silicone films, including casting of thin silicone membranes, membrane release and prestretching, patterning of robust compliant electrodes, assembly and testing. The membranes are cast on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates coated with a water-soluble sacrificial layer for ease of release. The electrodes consist of carbon black particles dispersed into a silicone matrix and patterned using a stamping technique, which leads to precisely-defined compliant electrodes that present a high adhesion to the dielectric membrane on which they are applied.

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

תהליך ייצור של מפעילי אלסטומר דיאלקטרי מבוסס סיליקון

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film synthesis) for the purpose of exploratory materials research. Certain materials pose a challenge wherein the traditional bulk Hall bar device fabrication method is insufficient to produce a measureable device for sample transport measurement, principally because the single crystal size is too small to attach wire leads to the sample in a Hall bar configuration. This can be, for example, because the first batch of a new material synthesized yields very small single crystals or because flakes of samples of one to very few monolayers are desired. In order to enable rapid characterization of materials that may be carried out in parallel with improvements to their growth methodology, a method of device fabrication for very small samples has been devised to permit the characterization of novel materials as soon as a preliminary batch has been produced. A slight variation of this methodology is applicable to producing devices using exfoliated samples of two-dimensional materials such as graphene, hexagonal boron nitride (hBN), and transition metal dichalcogenides (TMDs), as well as multilayer heterostructures of such materials. Here we present detailed protocols for the experimental device fabrication of fragments and flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate and subsequent measurement in a commercial superconducting magnet, dry helium close-cycle cryostat magnetotransport system at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

We describe the methodology of mechanical exfoliation and deposition of flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate, fabrication of experimental device structures for transport experimentation, and the magnetotransport measurement in a dry helium close-cycle cryostat at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

שיטות ניסיוניות מתקדמות לטמפרטורה נמוכה Magnetotransport מדידה של חומרים חדשים

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

Spark Plasma Sintering Apparatus Used for the Formation of Strontium Titanate Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with one twist grain boundary. This apparatus utilizes high uniaxial pressure and a pulsed direct current for rapid consolidation of material. Diffusion bonding of strontium titanate bicrystals without fracture, in a spark plasma sintering apparatus, is possible at high pressures due to the unusual temperature dependent plasticity behavior of strontium titanate. We demonstrate a method for the successful formation of bicrystals at accelerated time scales and lower temperatures in a spark plasma sintering apparatus compared to bicrystals formed by conventional diffusion bonding parameters. Bond quality was verified by scanning electron microscopy. A clean and atomically abrupt interface containing no secondary phases was observed using transmission electron microscopy techniques. Local changes in bonding across the boundary was characterized by simultaneous scanning transmission electron microscopy and spatially resolved electron energy-loss spectroscopy.

A viable technique for the formation of strontium titanate bicrystals at high pressure and fast heating rate via the spark plasma sintering apparatus is developed.

ספארק Apparatus Sintering פלזמה משמש ליצירת סטרונציום Titanate Bicrystals

A spark plasma sintering apparatus was used as a novel method for diffusion bonding of two single crystals of strontium titanate to form bicrystals with ...

Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common procedure for collecting traces of explosives, and standardized measurements of collection efficiency are needed to evaluate and optimize sampling protocols. The approach described here is designed to provide this measurement infrastructure, and controls most of the factors known to be relevant to wipe-sampling. Three critical factors (the applied force, travel distance, and travel speed) are controlled using an automated device. Test surfaces are chosen based on similarity to the screening environment, and the wipes can be made from any material considered for use in wipe-sampling. Particle samples of the explosive 1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazine (RDX) are applied in a fixed location on the surface using a dry-transfer technique. The particle samples, recently developed to simulate residues made after handling explosives, are produced by inkjet printing of RDX solutions onto polytetrafluoroethylene (PTFE) substrates. Collection efficiency is measured by extracting collected explosive from the wipe, and then related to critical sampling factors and the selection of wipe material and test surface. These measurements are meant to guide the development of sampling protocols at screening venues, where speed and throughput are primary considerations.

Optimized sampling protocols and the development of new wipe materials can be facilitated by standardized measurements of collection efficiency from wipe-sampling. Our approach for sampling trace explosives uses an automated device to control speed, force, and distance during wipe-sampling followed by extraction of collected explosives.

שיטה סטנדרטית למדידת יעילות גבייה נגב-דגימה של חומרי נפץ Trace

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional component that should have high electrical conductivity, high mechanical properties, and high productivity.
In this regard, a carbon fiber/epoxy resin composite can be an ideal material to replace the conventional graphite bipolar plate, which often leads to the catastrophic failure of the entire system because of its inherent brittleness. Though the carbon/epoxy composite has high mechanical properties and is easy to manufacture, the electrical conductivity in the through-thickness direction is poor because of the resin-rich layer that forms on its surface. Therefore, an expanded graphite coating was adopted to solve the electrical conductivity issue. However, the expanded graphite coating not only increases the manufacturing costs but also has poor mechanical properties.
In this study, a method to expose fibers on the composite surface is demonstrated. There are currently many methods that can expose fibers by surface treatment after the fabrication of the composite. This new method, however, does not require surface treatment because the fibers are exposed during the manufacture of the composite. By exposing bare carbon fibers on the surface, the electrical conductivity and mechanical strength of the composite are increased drastically.

A protocol to expose bare fibers on the composite surface by eliminating resin rich area is presented. The fibers are exposed during fabrication of the composites, not by the post surface treatment. The exposed carbon composites exhibit high electrical conductivity in the through-thickness direction and high mechanical property.

יישום ניסיוני של שיטת ייצור ללא הפרדות צבע חדשה: חשיפת סיבי חשופות על פני השטח Composite בשיטת שכבה רכה

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

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.

ייצור של התקנים השבירה-אינדקס-מתאימים עבור מיקרופלואידיקה ביו

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