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

אזהרה: נא להתייעץ כל גיליונות נתוני בטיחות חומרים הרלוונטיים לפני השימוש. מי חמצן להשתמש בפרוטוקול זה מזיק, ואת האבולוציה של גז חמצן כאשר הם נחשפים פלטינה מהווה סיכון לפיצוץ. השתמש בכל אמצעי הבטיחות המתאים במהלך פרוטוקול זה לרבות בקרות הנדסה בזמן טיפול פתרונות חמצן (במנדף) וציוד מגן אישי (משקפי מגן, כפפות וחלוקים מעבדה). 1. ביצוע קטליטי יאנוס חלקיקים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן מצע זכוכית שקופית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקו שקופית מיקרוסקופ רגיל בשימוש באמצעות שטיפת רציפים במשך כמה דקות כל אחד deionized (DI) מים, פתרון טיהור זכוכית ומים DI. לאחר מכן לשטוף עם 70:30 v: v תערובת של אתנול: מים די, ולבסוף מכה יבשה בזרם אוויר / חנקן נקי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את שקופית הזכוכית תחת מיקרוסקופ כדי לאמת את השטח הוא נקי ללא עדות לזיהום חלקיקים. חזור על שלב 1.1.1 במידת הצורך. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן פיזור colloidal להפקדה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה 10 μl של פתרון קולואיד פלורסנט המניות מימי (wt 10%.) לתוך 990 μl של אתנול. התאם כרכים כנדרש בהתאם ריכוז פתרון המניות שהשתמשו בו כדי להגיע כ ההשעיה colloidal 0.1% wt. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שילוב וורטקס למשך 10 שניות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ספין מעיל פיזור colloidal על מצע זכוכית שקופית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לצייד coater ספין עם שקופיות זכוכית נקייה. מלאו קצה פיפטה עם 100 μl של פתרון קולואידים בדילול מוכן לעיל. coater תוכנית לסיבוב כדי לבצע מחזור סל&quot;ד 30 שניות, 2,000. התחל coater ספין, וכאשר עד למהירות ברציפות פיפטה פתרון מוכן על גבי במרכז שקופיות זכוכית ספינינג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר שקופיות זכוכית מן coater ספין, לחזור מיקרוסקופ אופטי ולוודא כי פיזור אפילו של בעיקר הלא-נגיעה קולואידים נפרד מכסה את o באזור המרכזf שקופיות הזכוכית. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאדות אבק מתכת פלטינה לשקופית זכוכית מעוטר קולואיד <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את השקופית זכוכית מצופה קולואיד לתוך המאייד מתכת. ודא קולואיד מעוצב בצד עומד בפני מקור האידוי. התקן מקור אידוי מתכת פלטינה להפקיד 15 ננומטר של מתכת פלטינה. הערה: בעקבות בתצהיר מתכת, יש לאחסן דגימות תחת אווירה אינרטי. </li></ol></li></ol> 2. &quot;שחייה&quot; חלקיקים יאנוס <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחדש להשעות יאנוס קולואידים לתוך תמיסה המכילה מי חמצן <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים ריבוע 1 x 1 ס&quot;מ של רקמת העדשה, ויחליש את הקצה עם 10 μl של מים DI. חזק עם פינצטה, לשפשף בעדינות על פני השטח של שקופית זכוכית הפלטינה מצופית מעוצב קולואיד (שלב זה פיזי מסיר קולואידים מן המצע). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס את רקמת העדשה לתוך 1.5 מיליליטר מי DI ידני לנער במרץ למשך 30 שניות בתוך tu אטוםלִהיוֹת. הסרה של רקמה העדשה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה 1 מ&quot;ל של קולואיד המכיל פתרון לתוך מיכל חדש, מלא 1 מ&quot;ל של 30% w / v H 2 O 2 פתרון המניות. בעדינות מערבבים את פתרונות, ולאחר מכן למקם באמבטיה קולי בטמפרטורת החדר במשך 5 דקות, ואחריו עוד תקופת הדגירה 25 דקות unstirred. זהירות: פתרון זה עשוי להתפתח חמצן; לא לאטום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יבש 100 μl של פתרון קולואידים מימית הנותרים על מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) בדל לאפשר אימות SEM של המבנה קולואיד יאנוס. 14 </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן קובט ניתוח <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 1 מ&quot;ל נוספים של מים די לפתרון וטופחו המכיל קולואידים מצופה חמצן ופלטינה להגיע כוח דלק מתאים (10%) על מנת לאפשר הנעה מהירה. הערה: בשלבי הדגירה לפני בוצעו בריכוזי דלק ריכוז גבוהים כדי לנקות את שטח זרז פלטינה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ממלאים loנפח w קובט זכוכית קוורץ מלבני עם הפתרון מודגרות. רופף להתאים כובע שכיבות ב. זהירות: סכנת פיצוץ - לא משתמשת ראש מתברג. </li></ol></li></ol> 3. תצפית מיקרוסקופית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אתר חלקיקים של עניין <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קובט טען לתוך מיקרוסקופ פלואורסצנטי מצויד מטרה מתאימה (למשל, 20X) ולרגש פליטת fluorophore באמצעות שילוב מתאים של מסננים (עירור 450-490 ננומטר, פליטה&gt; 515 ננומטר). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ידני לחפש קולואידים ניאון בתוך קובט. הערה: התאמת צפיפות קולואיד תוך שמירה על ריכוז החמצן ייתכן שיידרש. לדוגמא, דילול מומלץ אם צפיפות קולואיד היא גבוהה, ובועות חמצן רבות לייצר תזרימי נוכחים. ריכוז נפח קולואיד של 0.003% על הוא נקודת התחלה מומלצת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מטב הגדרות אופטיות למעקב 3D: תחת תנאי תאורה מתאימים, אניn להתמקד קולואידים יופיעו אובייקטים עגולים חדים. עם זאת, כמו הנעה מעביר את קולואידים פנימה והחוצה של המטוס מוקד בגודל הייחודי שינוי טבעת בהיר התרכזו סביב כדור יקויימו, זה משמש כדי לקבוע את z לתאם כדי לאפשר מעקב 3D. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקלטת וידאו <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני שמתחילים לכידת וידאו, למקד את המיקרוסקופ כך החלקיק עניין מייצרת טבעת קונצנטריים, עם החלקיקים &quot;תחת&quot; מצב המיקוד. אל תזיז את המטוס להתמקד במהלך לכידת וידאו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלטת קטעי וידאו של חלקיקים של עניין. השתמש 30 משכי וידאו שניות עם מסגרת חליפין העולה על 30 הרץ כדי לאפשר שחזור מסלול מפורט. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שחזור מסלול 3D <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כיול ציר Z <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להמציא WT 2%. פתרון מסטיק gellan במים המכילים השעיה של חלקיקים יאנוס פלורסנט ב 60 ° C, מעמידים בתוך קובט שווהשהשתמש לעיל, ולאפשר להגדיר כדי ליצור מדגם בג&#39;ל שקוף נוקשה המכיל קולואידים סטטי קבועים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פוקוס על קולואיד יחיד קבוע תוך שימוש באותו תנאי התאורה שנבחר למעלה, עכשיו להקליט סדרה של תמונות סטילס כמו פוקוס z מגייסת התקות ידועות ביחס המטוס הזה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את הרדיוס של הטבעת בכל מצב מיקוד ידוע 11. הערה: זה באופן יעיל ביותר שבוצע באמצעות אלגוריתם ניתוח תמונה כי ניתן להחיל כתהליך יצווה לכל כיול סטילס וקטעי וידאו. גישה טיפוסית כולל החלקת התמונה, thresholding לזהות מיקום משוער של &#39;מרכז האובייקטים, ולאחר מכן לאתר את x ו- y בפועל של מרכז הטבעת על ידי מדידת המרחק בין פסגות עוצמות משני צדי הטבעת. המרחק הרדיאלי הממוצע אל הפסגות העוצמות ממרכז הטבעת ניתן למצוא מכן. 11 זה מאפשר הוא רדיוס הטבעת הבהירהד XY לתאם שייקבע עם דיוק תת-פיקסל. בהציבה את x, y, z המיקום של כדור יאנוס קבוע מסטיק gellan 30 מיקרומטר מהמטוס מוקדי, כי תוך פרק זמן של תמונות, חלקיקים שניתן לאתרם שגיאה של ± 25 ננומטר לאורך כל ציר. השגיאה ניתן לייחס רעש בתמונות. יחס האות לרעש ולכן, את הדיוק של אלגוריתמי המיקום תלויה בעוצמת אור פלואורסצנטי זוהה. כאשר כדור תאנוס רחוק מלהיות במישור מוקד עוצמתו הופכת חלשה מכדי לעקוב אחר אותו במדויק, למשל, עבור בקוטר 4.8 מיקרומטר קולואיד z-טווח של כ -200 מיקרומטר אפשרי. שיטה חלופית הלא אלגוריתמית היא להשתמש מדידה ידנית פשוטה של ​​x, y מרכז ורדיוס, אולם זה יפחית את רמת הדיוק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מגרש עקום כיול להתייחס רדיוס כדי Z-Position, ולהשתלב לאחת פונקציות מתאימות (למשל, משוואה מהמעלה שלישית) כדי לאפשר אינטרפולציה. 11 </li></ol></li> &lt;li&gt; כיול x, ציר y <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקלטת עדיין מסגרת תמונת מיקרוסקופ אופטי של graticule כיול מרחבית באמצעות התנאים מיקרוסקופ אותו נבחר 3.2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את מימד &quot;בפיקסלים&quot; של אובייקט עם גודל בעולם האמיתי ידוע מהתמונה של graticule כיול מרחבית להשתמש בזה כדי להקים פיקסלים מקדם המרה מיקרון עבור x, y תמונת המטוס. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשחזר מסלול <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את x ו- y ורדיוס עבור כל מסגרת של רצף הווידאו כמתואר 3.3.1.3, השתמש בפונקציה נמצאת 3.3.1.4 להמיר רדיוס לתוך z, וגורם הכיול נמצא 3.3.2.2 להמיר x ו- y פיקסל קואורדינטות לתוך מיקרון. הליך זה יביא x המדויק, y, z לתאם עבור מיקום חלקיקים הנעים כפונקציה של זמן. 11 הליך זה יכול להיות מיושם באמצעות אלגוריתם, או באופן ידני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את p נגזרroperties כגון מהירות ממוצעת כדי לכמת את מידת שחייה קטליטי נצפים. </li></ol></li></ol></li></ol>

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

The authors have nothing to disclose.

משתנה רב בפרוטוקול כהכנת חלקיקי פלטינה תאנוס ישפיע על המסלולים הנצפים. הפרמטרים כמתואר באמצעות 2 מיקרומטר חלקיקים בקוטר ייתן מהירויות הנעה ב בסדר גודל של 10 מיקרומטר לשנייה. אם חלקיקים קטנים משמשים, מהירויות תגדלנה, תוך הגדלת גודל חלקיקים תקטן מהירות הנעה. 12 הפרטים של פרוטוקול האידוי יהיו גם לשנות את המסלולים ציינו. בפרוטוקול הנוכחי, ותפוצה דלילה של קולואידים מומלץ, יחד עם אידוי מתכת רגילה לאוריינטציה שקופיות. תנאים אלה לגרום מבנים סימטריים תאנוס כפי שמוצג באיור 2, אשר להוביל מסלולים ליניארי בגבולות דיפוזיה סיבוב בראונית. 13 לעומת זאת, אם קולואידים ארוזים חזק כפופים מציצים בתצהיר זווית, אז את הסימטריה של הכובע תאנוס יכולה להיות שבורה , כדי לגרום ספינינג התנהגות. 14 הרשות הפלסטיניתrticles מיוצר כאן להציג תנועה איזוטרופיים יחסית בכל שלושת הממדים; אולם אם ציפויי פלטינה עבים, או חלקיקים גדולים יותר משמשים, הטיה או gravitaxis כלפי מעלה ניתן להקנות. 11 פרטים של האחסון של קולואידים יאנוס לאחר הייצור עלול גם להשפיע על מהירויות השחייה ציינו. משטח הפלטינה הנקי אנרגית משטח גבוהה מתעוררים החלו משלב האידוי רגיש משטח זיהום למשל מפחמימנים, ובשנת thiols בפרט. 15 בנוסף, את מאפייני הפתרון שבו קולואידים תאנוס מחדש התלוי הם קריטיים עבור התבוננות נעה. ריכוזי חמצן נמוכים יגרמו מהירויות איטיות, כמו הקצב של התנועה לייצר תגובת פירוק מפחית. 6 בנוסף, ריכוזים נמוכים של מלחים יביא לירידה דרמטית מהירות הנעה. 7 תכונה מרכזית של קולואידים המיוצרים כאן היא ne שלהםציפת utral, מה שהופך אותם מתאימים למעקב 3D. באופן כללי בתחום מכשור שחייה שלם מעט מאוד תשומת לב אפקטי 3D, בחלקו בשל כמה דוגמאות בולטות שנעשות ממתכות צפופות, מה שגרם להם משקעים במהירות, 16 אלא גם בשל הקשיים וההוצאות הקשורות ביצוע המדידות הנדרשות. חסרונות ברורים כמה שיטות מעקב 3D הוקמו קיימים קולואידים נעו במהירות אלה, למשל, מיקרוסקופ ליזר סריקת confocal יכול חסר את ההחלטה הזמנית להקליט בכמות מספקת של תמונות כדי לפתור מסלולים. בהקשר זה, השיטה אנו מציגים כאן יש את היתרון המשמעותי של מחייב רק מסגרת אחת כדי לאפשר הערכה של z לתאם, אשר כתוצאה מכך מאפשרת מסגרת חליפין גבוהים. כמו כן, כפי שחזור לתאם z רק מסתמך על הניגוד היחסי של out-of-פוקוס קולואיד במסגרות יחידה, ולא את עוצמת הקרינה המוחלטת, הוא מתאושש מהר כדי המרווה ואפקטים מהבהביםב fluorophore. יתרונות אלה אפשריים על חשבון עומק מופחת של השטה אשר שיקום מסלול 3D אפשרי, ואת הדרישה קולואידים שאינם חופפים מופרדים היטב. אנו מקווים כי המתארים את הפרוטוקול יאפשר קבוצות מחקר אחרות עם עניין בהתנהגות 3D עבור מכשירי השחייה שלהם כדי לגשת למידע זה בצורה ישירה ועם רמה גבוהה של דיוק. ברור כי הרחבת ההבנה של התקנים אלה כדי 3D תפתח מגוון משמעותי של תופעות ויישומים עתידיים מעניינות. קוראים המעוניינים בפרטים נוספים של ניתוח מסלול מכוונים הפניה 17 מתאר חפץ נפוץ במערכות הנעות וכיצד להבטיח כימות מדויק של מהירויות נעה.

התקנים שחיו קטליטי הם בקנה מידה קטן, ומשוחררים קולואידים מסוגלים לייצר תנועה באופן אוטונומי בסביבות fluidic. 1,2 התקנים אלה מושכים עניין מחקר משמעותי כמו שיש להם הפוטנציאל לאפשר פונקציות חדשות ומלהיבות, כגון משלוח סמים, 3 מעבדה בטרנספורט שבב 4 ו תיקון הסביבה. 5 דוגמה אחת נרחב הנלמדים הם קטליטי שחיינים &quot;יאנוס&quot;. 6 חלקיקים אלו לקבל את השם שלהם מהצורך שני צדדים ברורים, או פרצופים (יאנוס הוא האל הרומי שני מתמודד). צד אחד הוא קטליטית פעיל ומסוגלים לבצע תגובת פירוק, ואילו השני הוא אינרטי. בנוכחות מולקולות דלק מומסת מתאימות, תגובה הכימית הסימטרית וכתוצאה מכך היוצר הדרגתי סביב קולואידים אשר יכול לייצר תנועה באמצעות עצמית diffusiophoresis / אלקטרופורזה. 7 האפיון ובקשת העצמים הנעים במהירות אלה הוא צ&#39;ה<html> llenging ותצפיות ניסיוני רבים עד כה היו מוגבלות 2D. עם זאת, יישומים בסופו של דבר צפויים לנצל יכולת התקנים שחיו קטליטי לנוע ברחבי פתרונות בתפזורת 3D. 8 לכתובת זו, כאן אנו מתארים פרוטוקול המאפשר מסלולי 3D מדויקים למכשירי שחייה שייקבעו. שיטה זו מבוססת על פרשנות מבני הטבעת המיוצרת על ידי מתוך קולואידים פלורסנט מוקד ציינו עם מטרת מיקוד קבוע, 9 ו קלה ליישום באמצעות מיקרוסקופים ללא שינוי קונבנציונליים. על ידי בבירור מתאר שיטה זו כאן, חוקרים אחרים בתחום זה ירוויחו על ידי יכולת לגשת למידע 3D כזה. זה יסייע תובנה בעתיד לתוך מאפייני תנועה למכשירי שחייה. עדות פוטנציאל זה ניתנת על ידי הדו&quot;ח האחרון של מכשירים שחייה להיות נוהלה על ידי כוח הכבידה, 10,11 התנהגות אשר ניתן דמיינו בקלות ביותר באמצעות יישום של מעקב 3D. 11 ove_content &quot;&gt; מאמר זה גם ברור מתעד שיטה לייצור מכשירי שחי חלקיקים תאנסו קטליטי, אשר יהיו תועלת נוספת לתקנן שיטות פני קבוצות המחקר קיימות חוקרות התקנים אלה, ובנוסף להנחות חוקרים חדשים מעוניינים להגיע ולחקור התקנים שחיו.

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

preparation and 3d tracking of catalytic swimming devices

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

איור 1 מציג פיזור אופייני קולואידים בשקופית זכוכית נקיה לפני הפקדת פלטינה. איור 2 מציג תמונת SEM גב מפוזר אופיינית פלטינה חצי מצופה שחיין תאנוס, תחת מצב הדמיה זו באזור צופה הפלטינה מייצר בניגוד בהיר. שכבת הפלטינה hemispherical הרצויה היא נראה לעין. איור 3 מציג את המראה של שחיין יאנוס ניאון אופייני בתנאי תאורה אופטימליים קבועים מסטיק gellan. השחיין מופיע כתכונת טבעת סימטרית, והוא מייצג את הרדיוס של הטבעת, שניתן להשתמש בם כדי לקבוע את z-העמדה ביחס קולואיד לעמדת המוקד. איור 4 מראה בחתכים נציג לחלוקת עוצמת הבהירות רדיאלי כי משמש בשילוב עם אלגוריתמי ניתוח תמונה כדי לאתר את המרכז במדויק ורדיוס לכאורה של קולואיד. איור 5 </stron<html> g&gt; מכיל עקומת כיול שהושגו באמצעות מדגם קולואידים קבוע ובמה z-תרגום מיקרוסקופ מכויל להתייחס גודל קולואידים לכאורה ומרחק מן מצב המיקוד. עקומה זו הוא מצויד פונקציה מעוקב, אשר משמש כדי להמיר רדיוס לכאורה לתוך z לתאם. לבסוף, איור 6 מציג a x טיפוסי, y, z מסלול עבור שחיין החלקיקים פלורסנט יאנוס. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54247/54247fig1.jpg" /> באיור 1. תמונה אופטית של microspheres פוליסטירן 1.9 מיקרומטר קוטר. מיקרוסכמות מפוזרות בשקופית זכוכית לנקות לפני בתצהיר פלטינום. סרגל קנה מידה מייצג 40 מיקרומטר. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54247/54247fig1large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> es / ftp_upload / 54,247 / 54247fig2.jpg &quot;/&gt; איור 2. תמונה backscatter SEM של microspheres פוליסטירן 1.9 מיקרומטר קוטר. מיקרוסכמות מוצגים לאחר בתצהיר פלטינה. סרגל קנה מידה מייצג 2 מיקרומטר. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54247/54247fig2large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/54247/54247fig3.jpg" /> איור 3. תמונות כיול של כדור קלקר ניאון 4.8 מיקרומטר בקוטר קבוע מסטיק gellan רשם באמצעות מטרת 20X (0.4 NA). המרחקים מתחת לכל תמונה מצביעים על המרחק של מטוס המוקד של המטרה מעל הכדור. כפי שהתמונה defocused בין 0 מיקרומטר עד 200 מיקרומטר התמונה בפוקוס של שינויי דיסקוס נוהרים אל טבעת מוארת, הרדיוס אשר תלוי גדל, את spher<html> דואר גודל וריחוקו במישור המוקד. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54247/54247fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/54247/54247fig4.jpg" /> האיור 4. X, Y, נוהל מעקב חלקיקי z. קבוצה של אלגוריתמים בכתב עצמיים משמש ראשון כדי לאתר את (x, y) במרכז הזירה הבהירה על ידי לחילוץ סדרה של קווים אנכיים ואופקיים ומציאת ממוצע באמצע הנקודה בין הפסגות הבהירות (א). רדיוס הטבעת ולאחר מכן מחושב מעוצמת השיא של שגם מצוידים האפורים-ערכי הפיקסלים הממוצע מקרינים החוצה ממרכז הטבעת (ב). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54247/54247fig4large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> e = &quot;1&quot;&gt; <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/54247/54247fig5.jpg" /> איור 5. Z-לתאם תרשים כיול עבור תחומים תאנסו מתקבלים על ידי מדידת רדיוס הטבעת הבהירה של תחומים קבועים מסטיק gellan (ראה איורים 3 ו -4). תרשים הכיול משמש האלגוריתמים שלנו להמיר את רדיוס הטבעת נמדד על z- לתאם. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54247/54247fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/54247/54247fig6.jpg" /> איור 6. מסלול של מכשיר שחייה בתחום יאנוס ניאון אופייני. רצף של תמונות של המכשיר המרגש שהחייה נרשם על פני תקופה של 30 שניות בקצב מסגרת של 33 רץ. ה (x, y, z) קואורדינטות של המסלול התקבל על ידי איתור במרכז הטבעת הבהירה (אלחוטיאיור 4 (א)) ומשווה את רדיוס הטבעת המדוד בתרשים כיול עבור כל תמונה ברצף (איורים 4 (ב) ו -5). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54247/54247fig6large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

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

Preparation and 3D Tracking of Catalytic Swimming Devices

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

מעקב הכנה 3D של התקנים שחייה קטליטי

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

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

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Physics

Engineering

Unit 1

Motion in Two or Three Dimensions

SCIENTISTS IN ACTION

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

Video: Preparation and 3D Tracking of Catalytic Swimming Devices

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

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

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

ברזולוציה גבוהה, במהירות גבוהה, הדמיה וידאו תלת ממדית עם טכניקות הקרנה הדיגיטלי פרינג&#39;

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

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

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

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

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 Reactivity of Gasless Nanostructured Energetic Materials

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

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

חומרים אנרגטיים הכנה ותגובתיות של Gasless Nanostructured

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

Thermal Measurement Techniques in Analytical Microfluidic Devices

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

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

טכניקות מדידת תרמית במכשירי microfluidic אנליטי

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

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

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

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

ייצור והפעלה של Acoustofluidic התקנים התומכים גלים אקוסטיים המתמדת בכמות גדולה עבור Sheathless התמקדות של חלקיקים

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

Fabrication of Fully Solution Processed Inorganic Nanocrystal Photovoltaic Devices

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

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

המצאה של התקנים פוטו ננו אורגניים לגמרי פתרון מעובד

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

Solvent Bonding for Fabrication of PMMA and COP Microfluidic Devices

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

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

מליטה מרככת עבור ייצור של PMMA ו COP מכשירי microfluidic

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

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

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

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

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

סריקה אור מפזר Profiler (SLPS) מתודולוגיה מבוססת כדי להעריך כמותית קדימה ואחורה אור פיזור מ עדשות עדשות

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

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

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

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

הכנה של גביש נוזלי רשתות מאקרוסקופית תנועה מתנדנדות המושרה על ידי אור

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

Fabrication of Refractive-index-matched Devices for Biomedical Microfluidics

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

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

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 ...