이 작품은 JSPS / MEXT Japan, 아사히 글래스 재단, 쓰쿠바 대학의 전략적 이니셔티브 인 &quot;KAKENHI (25708020, 15K13812, 15H00860, 15H00986, 16H02081)의 지원을 받았다.

1. 폴리머 미세 구의 제작 프로토콜 <ol><li> 증기 확산 법 <ol><li> P1 (폴리 [(9,9- 디 옥틸 플루 오렌 -2,7- 디일) -alt- (5- 옥틸 티에 노 [3,4- c ] 피롤 -4,6- 디온 -1)와 같은 2mg의 공액 중합체를 용해시키고, (2-헵틸 운데 실) 카바 졸 -2,7- 디일) -alt- (4,8- 비스 [(도데 실) 카보 닐] 벤조 [1,2- b : 4,5- b &#39;] 디티 오펜 -2,6- 디일)]) 28 을 5 mL 바이알에 넣고 2 mL의 클로로포름 (양 용매)에 넣었다. </li><li> 50 mL 유리 병에 5 mL의 메탄올 (빈 용매)을 넣는다. </li><li> 메탄올이 들어있는 50 mL 바이알에 폴리머의 클로로포름 용액이 들어있는 5 mL 바이알을 넣으십시오. </li><li> 50 ML 유리 병을 모자와 폴리머 microspheres의 강수량을 허용 25 ° C에서 3 일 동안 계속. </li></ol></li><li> 미니 에멀젼 ​​법 <ol><li> 폴 (pol)과 같은 공액 폴리머 5mg을 녹인다.(PFO) 및 폴리 [2- 메 톡시 -5- (3 &#39;, 7&#39;- 디메틸 옥틸 옥시) -1,4- 페닐 렌 비닐 렌] (MDMOPPV)과 같은 폴리 옥시 에틸렌 클로로포름 1 mL에 용해시킨다. </li><li> 탈 이온수 2 mL에 sodium dodecyl sulfate (SDS) 30 mg (~ 50 mM)을 녹인다. </li><li> SDS가 함유 된 물 2 mL에 중합체의 클로로포름 용액 100 μL를 넣는다. </li><li> 용액을 유화시키기 위해 30,000 rpm의 초고속 호 모지 나이저를 이용하여 2 분 동안 클로로포름 / 물 혼합물을 격렬하게 저어 준다. </li><li> 바이알을 마개없이 클로로포름을 증발시키지 않고 1 일 동안 보관하십시오. </li><li> 2,200 X g에서 5 분 1.5 ML의 microcentrifuge 튜브에 분산을 원심 분리기. SDS가 포함 된 상층 액을 제거한다. </li><li> 2mL의 탈 이온수를 넣고 격렬히 흔든다. </li><li> 나머지 SDS를 씻어 내려면 1.2.6과 1.2.7 단계를 반복하십시오. </li></ol></li><li> 인터페이스 강수 방법 </li><li> 200 μg의 폴리스티렌 (PS)과 10 μg의 형광 염료 (붕소 디피린, BODIPY)를 0.2 mL의 테트라 하이드로 퓨란 (THF)에 첨가 하였다. </li><li> 부드럽게 물층 1 ML에 THF 용액을 부어. </li><li> 폴리머 microspheres의 강수량을 허용하기 위해 유리 병을 모자를 쓰지 않고 6 시간 동안 두 레이어 분리 THF / 물을 유지. </li></ol> 2. 마이크로 - 포토 루미 네 선스 (μ-PL) 측정 <ol><li> 샘플 준비 <ol><li> 비 용매 ( 즉, 메탄올 또는 탈 이온수)에서 섹션 1에서 준비된 미세 구의 현탁액을 희석한다. </li><li> 스핀 코팅기 (일반적으로 2,000 rpm, 50 초)를 사용하여 석영 기판에 마이크로 스피어의 희석 된 현탁액 1 방울 (20-30 μL)을 스핀 캐스트합니다. </li><li> 용매가 완전히 증발 할 때까지 (~ 5 분) 최종 캐스트 된 필름을 공기 건조시킵니다. </li></ol></li><li> 실험 설정 <ol><li> 석영 기판 (15 x 15 x 0.5 mm 3 )을 광 microscope. </li><li> 다른 구체와 격리되어 있고 μ-PL 측정에 적합한 잘 정의 된 미소 구를 찾으십시오. </li><li> 레이저 ( 즉, 파장, 연속파 또는 펄스, 조사 시간, 통합 등 )를 선택하십시오. </li><li> 렌즈의 배율을 선택하십시오. </li></ol></li><li> 측정 <ol><li> 집속 된 레이저 빔을 사용하여 미소 구체를 조사하십시오. 405 nm (cw), 450 nm (cw), 355 nm (펄스 레이저, 주파수, 1 kHz, 펄스 지속 시간, 7 ns) 및 470 nm의 여기 파장 ( λ ex )을 갖는 cw 또는 펄스 레이저를 사용하십시오. nm (펄스 레이저, 주파수, 2.5 MHz, 펄스 지속 시간, 70 ps). </li><li> 300 또는 1,200 그루브 mm -1 의 격자와 분광계를 사용하여 흥분 지점에서 PL 스펙트럼을 기록합니다. </li><li> 형광 이미지를 찍으십시오. </li><li> 샘플 스테이지를 움직여 여기 지점을 변경하십시오. </li><li> 시준기를 기울여 감지 지점 변경(필요하다면). </li></ol></li></ol> 3. 미세 조작 기법 <ol><li> 미소 구의 조작 <ol><li> 광학 현미경의 샘플 단계에 microspheres가 고정되어있는 수정 기판을 놓습니다. </li><li> μ-PL 측정에 적합한 잘 정의 된 마이크로 스피어를 찾으십시오. </li><li> 마이크로 조작 장치에 플라스틱 마이크로 바늘을 놓습니다. </li><li> 컴퓨터 제어 조이스틱을 사용하여 미세 바늘을 움직여 미세 구를 들어 올리십시오. </li><li> 마이크로 스피어를 움직여 다른 마이크로 스피어에 연결하십시오. </li><li> 연결된 마이크로 스피어에서 μ-PL을 측정합니다. </li></ol></li></ol>

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

저자는 경쟁적인 금전적 이해 관계가 없음을 선언합니다.

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

고분자 나노 / 미세 입자는 촉매 지지체, 칼럼 크로마토 그래피 충진제, 약물 전달체, 세포 추적 용 형광 탐침, 광 매체 등을 포함하는 다양한 응용 분야에 널리 사용됩니다 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 . 특히, π- 공액 중합체는 고유 한 발광 및 전하 전도 특성을 가지며, 중합체 구체 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 특히 연질 조직을 사용하는 레이저 응용을 사용하여 광학, 전자 및 광전자 응용에 유리하다( 15 , 16 , 17)를 포함 한다. 예를 들어, 수백 나노 미터 직경의 구체의 3 차원 적 통합은 특정 파장 18 , 19 에서 광 밴드 갭을 나타내는 콜로이드 결정을 형성합니다. intersphere주기 구조에 빛이 가두면 레이 징 동작이 정지 대역의 중간에 나타납니다. 반면에, 구체의 크기가 수 ㎛ 규모로 증가하면, 광은 중합체 / 공기 계면 (20) 에서의 전체 내부 반사를 통해 단일 마이크로 스피어 내로 제한된다. 최대 원주에서 광파가 전파되면 간섭이 발생하여 날카 롭고주기적인 방출 선을 갖는 공진 모드가 나타난다. 이러한 광학 모드는 소위 &quot;속삭이는 갤러리 모드&quot;(WGM)입니다. &quot;속삭이는 갤러리&quot;라는 용어는런던의 성 폴 성당 (St. Paul &#39;s Cathedral) : 음파가 벽의 둘레를 따라 전파되어 갤러리의 다른쪽에있는 사람이 속삭이는 소리를들을 수 있습니다. 빛의 파장은 음파보다 훨씬 작은 서브 마이크로 미터 스케일이기 때문에, WGM 빛에는 마이크로 씬 (microspheres), 마이크로 디스크 (microdisc)와 같은 미세한 마이크로 미터 스케일의 잘 정의 된 혈관이 필요하지 않습니다. , 미세 결정은 WGM 조건을 충족시킵니다. 방정식 1은 WGM 공명 조건의 간단한 형태이다. 21 : nπd = lλ (1) 여기서, n 은 공진기의 굴절률, d 는 직경, l 은 정수, λ 는 빛의 파장이다. (1)의 왼쪽 부분은 하나의 원 전파를 통한 광 경로 길이입니다. 광경로가파장의 정수 배수 일 때, 공진이 일어나고, 다른 파장에서는 라운딩시 광파가 감소합니다. 이 논문은 증기 확산 22 , 23 , 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 , 30 , 미니 에멀젼 31 및 계면 강수 32의 WGM 공진기 용액을위한 공액 고분자의 마이크로 스피어를 준비하는 몇 가지 실험 방법을 소개합니다. 각 방법에는 고유 한 특성이 있습니다. 예를 들어, 증기 확산 법은 매우 높은 구형 및 매끄러운 표면을 갖는 잘 정의 된 미소 구를 제공하지만, 저 결정 성 중합체 만이 미소 구체를 형성 할 수있다. 한편, 미니 에멀젼방법으로는, 고결 정성 중합체를 포함하는 다양한 종류의 공액 중합체가 구형을 형성 할 수 있지만, 표면 형태학은 증기 확산법에서 얻어진 것보다 열등하다. 계면 침전 방법은 염료로 도핑 된 비 공액 중합체로부터 미소 구를 제조하는 데 바람직하다. 모든 경우에있어서, 용매 및 비 - 용매의 선택은 구 형태의 형성에 중요한 역할을한다. 이 백서의 후반부에는 μ-PL 및 미세 조작 기법이 제시됩니다. μ-PL 기술의 경우, 마이크로 스피어가 기판에 분산되고, 현미경 렌즈를 통해 집속 된 레이저 빔이 단일 격리 된 마이크로 스피어 24 를 조사하는 데 사용됩니다. 생성 된 구형의 PL은 현미경 렌즈를 통해 분광계로 검출됩니다. 샘플 스테이지를 움직이면 여기 지점의 위치가 달라질 수 있습니다. 검출 포인트는 또한 엑시스의 콜리메이터 광학을 기울임으로써 가변적이다( 28 , 32)의 광축에 대하여 레이저 광을 조사한다. intersphere 광 전파 및 파장 변환을 조사하기 위해 마이크로 조작 기술을 사용할 수 있습니다 32 . 광학 특성이 다른 여러 개의 미소 구를 연결하려면 하나의 구를 마이크로 바늘로 집어 다른 구에 올려 놓는 것이 가능합니다. 마이크로 조작 기술 및 μ-PL 방법과 함께, 간단한자가 조립 방법으로 제조 된 공액 고분자 구를 사용하여 다양한 광학 측정을 수행 할 수 있습니다. 이 비디오 종이는 광학 응용을 위해 부드러운 고분자 재료를 사용하고자하는 독자에게 유용 할 것입니다.

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

fabrication of polymer microspheres for optical resonator and laser applications

이 논문은 π 공액 또는 비 공액 폴리머를 포함하는 형광 마이크로 스피어를 준비하는 세 가지 방법, 즉 증기 확산, 계면 침전 및 미니 에멀젼을 설명합니다. 모든 방법에서 잘 정의 된 마이크로 미터 크기의 구체는 솔루션의 자체 조립 공정에서 얻을 수 있습니다. 증기 확산 방법은 구형도 및 표면 평활성이 가장 높은 구체를 생성 할 수 있지만, 이러한 구체를 형성 할 수있는 중합체의 종류는 제한적입니다. 다른 한편, 미니 에멀젼 ​​방법에서 마이크로 스피어는 동일 평면, π- 공액 백본을 갖는 고결 정성 폴리머로부터조차 다양한 유형의 폴리머로 만들 수 있습니다. 단일 격리 된 마이크로 스피어의 광 발광 (photoluminescent : PL) 특성은 특이합니다 : PL은 구체 내부에 갇혀 있고 중합체 / 공기 계면에서 내부 전반사를 통해 구체의 원주에서 전파되고 자기 간섭으로 예리하고주기적인 공진이 나타납니다 PL 라인. 이러한 공명g 모드는 소위 &quot;속삭이는 갤러리 모드&quot;(WGM)입니다. 이 작품은 마이크로 photoluminescence (μ - PL) 기법을 사용하여 단일 고립 된 분야에서 WGM PL을 측정하는 방법을 보여줍니다. 이 기술에서, 집속 된 레이저 빔은 단일 마이크로 스피어를 조사하고, 발광은 분광계에 의해 검출된다. 그런 다음 마이크로 조작법을 사용하여 마이크로 스피어를 하나씩 연결하고 한 구체의 둘레에서 여기시 결합 된 마이크로 스피어에서 색상 간 변환 및 색상 변환을 보여주고 다른 마이크로 스피어에서 PL을 감지합니다. 이러한 기법 인 μ-PL과 미세 조작은 고분자 재료를 이용한 마이크로 광학 응용에 대한 실험에 유용합니다.

도 1 은 증기 확산 방법 (a), 미니 에멀젼 ​​방법 (b) 및 계면 침강 방법 (c)의 개략도를 도시한다. 증기 확산 방법 ( 그림 1a )의 경우, CHCl 3 용액의 중합체 (0.5 mg mL -1 , 2 mL)가 들어있는 5 mL 바이 얼을 MeOH와 같은 5 mL의 비 - 용매가 들어있는 50 mL 바이알에 넣었다 . 외부 바이알에 뚜껑을 덮은 다음 25 ° C에서 3 일 동안 방치합니다. 비 - 용매의 증기는 용액으로 서서히 확산되어 과포화 상태를 통해 중합체가 침전된다. 미니 에멀젼 ​​방법 ( 그림 1b )의 경우, 중합체의 CHCl 3 용액 (5 mg mL -1 , 200 μL)을 나트륨 n- 도데 실 설페이트 수용액 (SDS, 1 mM, 2 mL)에 첨가 하였다. 물 / CHCl3 2 상 분리 용액은 유화액호 모지 나이저 (homogenizer) (30,000 rpm, 5 분)로 격렬하게 교반하여 연소시켰다. 생성 된 에멀젼을 25 ℃ 및 1 기압에서 24 시간 동안 방치하여 자연적으로 CHCl3를 증발시켰다. 과잉 SDS는 원심 분리 (3 회)를 통해 상등수를 교환하여 공액 중합체의 침전물을 수득함으로써 제거 하였다. 계면 침전 법 ( 그림 1c )을 위해, 폴리스티렌 (PS, [PS] = 1.0 mg mL -1 )과 형광 염료 ([dye] = 0.002-1.0 mg mL -1 = 6.4-3,200 μM)을 물 / EtOH 혼합물 (6/1 v / v, 1 mL)의 비 - 용매 층에 조심스럽게 첨가 하였다. THF의 공기로의 동시 증발과 함께 용매의 느린 확산은 6 시간의 숙성 후에 침전을 가져왔다. 각 방법에 의해 제조 된 결과적인 미소 구의 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 현미경 사진이 도 1 에 표시되어 있다ure 1. 증기 확산 및 계면 침전 방법을 위해, 구형도가 높고 매끄러운 표면을 갖는 잘 정의 된 미소 구가 얻어졌다. 한편, 미니 에멀젼 ​​법의 경우, 잘 정의 된 미소 구가 얻어졌지만, 표면 형태는 다른 방법에 의해 생성 된 것과 비교하여 부드럽 지 않다. 이것은 계면 활성제가 미세 구의 전체 표면을 덮기 때문입니다. 그러나, 미니 에멀젼 ​​법의 장점은 마이크로 스피어가 다양한 종류의 공액 폴리머로 만들어 질 수 있다는 것이다. 이는 증기 확산 방법으로 고 결정 성을 갖는 중합체가 구형 형상을 거의 형성하지 않기 때문에 매우 유리하다. 계면 침전 방법에서, 물은 종종 바닥층의 비 - 용매로서 사용된다. 그러나, π- 공액 중합체는 일반적으로 매우 소수성이어서, 결과적으로 미소 구체의 무거운 응집이 발생한다. 이것은 μ-PL을위한 기판상의 각각의 단일 마이크로 스피어를 단리하는데있어서 불리하다.. 그림 2 는 μ-PL 실험 설정의 개략도를 보여줍니다. 50X 또는 100X 대물 렌즈가있는 광학 현미경을 사용하여 적합한 입자를 식별하고 직경을 결정했습니다 ( d ). 측정을 위해 μ-PL 시스템은 monochromator (grating : 300 또는 1,200 groove mm -1 )와 CCD 카메라가 결합 된 현미경과 함께 사용되었습니다. 단일 마이크로 스피어의 주위는 405 nm (cw), 532 nm (cw), 355 nm (펄스 레이저, 주파수)의 여기 파장 ( λ ex )을 갖는 cw 또는 펄스 레이저에 의해 주변 조건 하에서 25 ℃에서 광 여기되었다. 1ns, 펄스 지속 시간, 7ns) 또는 470nm (펄스 레이저, 주파수, 2.5MHz, 펄스 지속 시간, 70ps). 다른 여기 및 검출 위치를 갖는 μ-PL 측정의 경우, 구형은 405 nm 레이저에 의해 여기되고,광을 50X 대물 렌즈에 의해 공 초점 설정 (confocal setup)에서 수집하고 300- 홈 mm -1 격자를 갖는 분광기로 검출 하였다. 스폿 크기, 레이저 출력 및 통합 시간은 각각 0.5 μm, 0.5 μW 및 1 초입니다. 검출 스폿을 여기로부터 분리하기 위해, 여기 레이저 빔의 시준기 광학이 검출 경로의 광학 축에 대하여 기울어졌다. 그림 3 은 π- 공액 폴리머의 단일 마이크로 스피어 인 P1 16k , P2 및 그 블렌드의 WGM PL을 표시합니다. 모든 단일 미소 구로부터 28 개의 명확한 WGM PL 스펙트럼이 관찰되었다. 피크 파장의 절반으로 나누어 진 Q- 인자는 P1 16k의 마이크로 스피어에 대해 2,200만큼 높았고, P2의 마이크로 스피어는 단지 300의 Q- 인자를 나타냈다.거친 표면 형태 때문에 28 . 고분자 블렌드 마이크로 스피어의 경우, 효율적인 내부 공간 에너지 전달이 발생하여 WGM PL이 황색에서 적색 영역으로 크게 이동합니다. 표면이 매끄 럽기 때문에 높은 Q 계수 (1,500)가 유지되었습니다. 더욱이, intersphere energy transfer cascade는 micro-manipulation과 μ-PL technique의 조합으로 연구되었다. 그리하여, 녹색, 황색, 주황색, 적색의 PL 색을 가진 polymorphic boron-dipyrin (BODIPY) dye-doped PS microspheres가 하나씩 연결되어 직선형 및 T 자 모양의 tetraspheres를 형성 하였다 ( 그림 4 ) 32 . 에너지 전달 효율의 상세한 분석은 녹색에서 노란색 및 황색에서 오렌지색으로의 광 에너지 전달이 효율적으로 일어나지 만 주황색에서 적색으로의 에너지 전달은 거의 일어나지 않는다는 것을 나타냈다. b<html> 에너지 공여체의 PL 밴드와 에너지 수용체의 흡수 밴드 사이의 작은 중첩 부분. 물론, 적색에서 주황색, 황색 및 녹색과 같이 상향 변환 된 에너지 전달은 거의 일어나지 않았다. <img alt="그림 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55934/55934fig1.jpg" /> 그림 1 : 폴리머 microspheres의 준비 방법. 증기 확산 법 ( a ), 미니 에멀젼 ​​법 ( b ) 및 계면 침강 법 ( c )의 도식적 표현 및 각 제조 방법으로부터 생성 된 중합체 미소 구의 SEM 현미경 사진. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55934/55934fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 55934fig2.jpg &quot;/&gt; 그림 2 : μ-PL 측정을위한 실험 설정의 도식적 표현. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55934/55934fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55934/55934fig3.jpg" /> 그림 3 : 단일 미세 구로부터의 PL 스펙트럼. ( a ) P1 16k 및 P2의 분자 구조 및 P1 16k , P2 및 이들의 블렌드 ( P1 16k / P2 = 8/2 w / w)로부터의 자기 조립 마이크로 스피어의 개략적 인 묘사 및 그들의 SEM 현미경 사진. ( b - d ) P1 16k ( b )로부터 형성된 단일 마이크로 스피어로부터의 PL 스펙트럼,<html> P1 16k / P2 혼합 ( c ) 및 P2 ( d ). <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55934/55934fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55934/55934fig4.jpg" /> 그림 4 : microspheres을 정렬하는 Micromanipulation 기법. ( a ) 얇은 마이크로 바늘로 조작 한 다형성 BODIPY가 도핑 된 PS 마이크로 스피어의 광학 현미경 사진. ( b 및 c ) 선형 ( b ) 및 T 자형 ( c ) 구성을 갖는 접속 된 미소 구의 광학 (상부) 및 형광 (하부) 현미경 사진. ( d ) 공동 매개, 장거리 intersphere 에너지 전달의 도식 표현.jpg &quot;target =&quot;_ blank &quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

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Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

폴리머로부터 마이크로 스피어 합성, 마이크로 스피어 조작 및 마이크로 포토 루미 네 슨 측정을위한 프로토콜이 제시됩니다.

광 공진기 및 레이저 응용을위한 고분자 미소 구의 제조

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

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

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

13.9K 조회수.  University of Tsukuba.  폴리머로부터 마이크로 스피어 합성, 마이크로 스피어 조작 및 마이크로 포토 루미 네 슨 측정을위한 프로토콜이 제시됩니다. 

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

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

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

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

건설과 리튬 이온 배터리의 동전 전지의 테스트

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

연구

공학

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

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

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

의 제작 펄스 레이저 증착에 의해 투명 실시 산화물 나노 설계

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

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

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

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

빛의 통과 앤더슨 현지화 무질서 폴리머 광섬유의 제조 및 특성

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

Patterning via Optical Saturable Transitions - Fabrication and Characterization

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

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

광학 가포 전환을 통해 패터닝 - 제조 및 특성

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Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

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

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

나노 광학 컨베이어 벨트의 제작 및 운영

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

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

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

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

MEMS 검사 및 특성화를위한 소형 렌즈가없는 디지털 홀로그램 현미경

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

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

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

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

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

벌크 이종 접합 태양 전지의 인쇄 제작 및<em&gt; 현장에서</em&gt; 형태학 특성

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

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

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

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

펨토초 레이저에 의한 절제를 사용하여 나노 섬유에 1-D 광자 크리스탈 캐비티의 제작

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

Fabrication of Superhydrophobic Metal Surfaces for Anti-Icing Applications

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

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

반 장식 응용 프로그램 Superhydrophobic 금속 표면의 제조

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

Fused Filament Fabrication (FFF) of Metal-Ceramic Components

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

Fused Filament Fabrication FFF of Metal-Ceramic Components

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

금속-세라믹 부품의 융합된 필 라 멘 트 제조 (FFF)

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