คุณสนใจออปติคอลแหนบได้อย่างไร?ฉันหลงใหลเกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้ามาตั้งแต่ยังเป็นนักศึกษาระดับปริญญาตรี และฉันก็มีความสนใจในนาโนเทคโนโลยีด้วย นั่นคือวิธีที่ฉันเริ่มต้นในนาโนโฟโตนิกส์ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในพลาสโมนิกส์ ซึ่งเป็นแนวทางที่ช่วยให้เราสามารถจำกัดและจัดการกับแสงในระดับนาโนได้โดยการใช้ประโยชน์จากปฏิสัมพันธ์ระหว่างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและอิเล็กตรอนที่จับกันหลวมๆ
ในโลหะ
ในช่วงปริญญาเอกของฉัน ฉันได้เรียนรู้ว่าโครงสร้างพลาสโมนิกซึ่งโดยทั่วไปทำจากทองหรือเงิน สามารถใช้เพื่อจำกัดพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าให้อยู่ในปริมาตรที่น้อยมากได้ นั่นดังก้องในใจฉันจริงๆ ปากคีบแบบออปติกทั่วไปจะดักจับวัตถุที่จุดโฟกัสของลำแสงเลเซอร์
แต่ขีดจำกัดการเลี้ยวเบนทำให้ยากต่อการโฟกัสแสงลงไปยังจุดที่มีขนาดน้อยกว่าประมาณครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นของแสง ซึ่งจะจำกัดขนาดของอนุภาคที่สามารถดักจับได้ฉัน Googled “แหนบพลาสโมนิค” อย่างรวดเร็วเพื่อดูว่ามีใครทำงานในพื้นที่นี้หรือไม่ เมื่อฉันรู้ว่าพวกเขามี
ฉันเริ่มคิดว่าฉันจะทำอะไรได้บ้าง ฉันตระหนักว่าเนื่องจากพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าขยายห่างจากพื้นผิวของโครงสร้างนาโนของพลาสโมนิกเพียงไม่กี่สิบนาโนเมตรเท่านั้น จึงมีปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความเร็วที่คุณสามารถดักจับและจัดการกับอนุภาคโดยใช้แหนบพลาสโมนิก โดยปกติแล้ว
เราต้องพึ่งพาการแพร่กระจายของอนุภาคเพื่อขนส่งตัวเองแบบสุ่มจนกว่าจะเข้าใกล้ “ฮอตสปอต” ในสนามไฟฟ้าที่สามารถดักจับได้ นั่นเป็นกระบวนการที่ช้ามาก อาจใช้เวลาหลายนาทีถึงหนึ่งชั่วโมงก่อนที่จะเกิดการดักจับ ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอนุภาคในระบบ
ในปี 2559 ฉันได้ตีพิมพ์บทความ ( Nat. Nanotechnol. 11 53 ) ที่แก้ไขปัญหาดังกล่าวเป็นครั้งแรก ทำให้สามารถดักจับวัตถุขนาดนาโนด้วยแหนบพลาสโมนิกได้ในเวลาไม่ถึงห้าวินาที ในบทความนั้น เราแสดงให้เห็นว่าแหนบ plasmonic ไม่เพียงแต่มีความสามารถในการจับวัตถุระดับนาโน
อย่างแน่นหนาเท่านั้น
แต่ยังสามารถทำหน้าที่เป็น “แขน” ที่ยาวมากเพื่อขนส่งอนุภาคที่อยู่ห่างออกไปหลายสิบหรือหลายร้อยไมครอน โครงสร้างนาโนพลาสโมนิคเหล่านี้มีลักษณะอย่างไรมีรูปทรงเรขาคณิตต่างๆ ที่สามารถพิจารณาได้ แต่แบบที่ใช้กันทั่วไปคือเสานาโน ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะเป็นทรงกระบอกขนาดเล็ก
ที่วางอยู่บนพื้นผิว ทรงกระบอกนั้นก่อตัวเป็นเสาอากาศ ดังนั้นเมื่อคุณฉายแสงบนพื้นผิวในลักษณะนี้ คุณจะสามารถรักษาโหมดไดโพลได้โดยง่ายโดยที่คุณมีฮอตสปอตสองจุดที่ปลายทั้งสองของเสานาโน การออกแบบอื่นๆ มีลักษณะเหมือนหูกระต่ายหรือรูรับแสงสองรูนาโน
และทั้งสองอย่างนี้มีประสิทธิภาพมากในการบีบแสงให้มีปริมาตรที่แคบมาก แอปพลิเคชันใดบ้างที่เป็นไปได้เมื่อคุณสามารถจัดการอนุภาคนาโนได้ง่ายขึ้นมีสองพื้นที่กว้าง อย่างแรกคือวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต ซึ่งเกี่ยวข้องกับอนุภาคขนาดนาโนที่เรียกว่าถุงนอกเซลล์
เราเคยคิดว่าอนุภาคเหล่านี้เป็นเพียงเครื่องมือสำหรับเซลล์ในการขับของเสีย แต่ในช่วง 2-3 ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าอนุภาคเหล่านี้ประกอบด้วยโมเลกุลที่ทำหน้าที่ได้ เช่น โปรตีน, DNA, micro RNA และ messenger RNA โมเลกุลที่ทำหน้าที่เหล่านี้สามารถใช้ในการเข้ารหัสข้อมูล
และสื่อสารกับเซลล์ข้างเคียงหรือเซลล์ที่อยู่ห่างไกล ดังนั้น โมเลกุลเหล่านี้จึงมีความสำคัญมากสำหรับการรักษาและเป็นวิธีการติดตามการลุกลามของโรค เช่น มะเร็ง ผ่านทางสิ่งที่เรียกว่าการตรวจชิ้นเนื้อของเหลว ความท้าทายคือพวกมันมีขนาดเล็กมาก และยังมีความแตกต่างกันอย่างมาก
ทั้งในการกระจายขนาด (ตั้งแต่ 30 นาโนเมตรถึงประมาณ 1 ไมโครเมตร) และในการกำเนิดทางชีวภาพ พวกมันล้วนมีหน้าที่ที่แตกต่างกันเช่นกัน และที่สำคัญคือ หากคุณต้องการใช้มันเพื่อตรวจชิ้นเนื้อของเหลว (กลุ่มของฉันกำลังตรวจสอบอยู่) คุณจะต้องสามารถตรวจจับเครื่องหมายโปรตีน
และโมเลกุล
RNA ที่อยู่ในถุงแต่ละอันได้ นี่เป็นส่วนสำคัญที่แหนบออปติคอลและแหนบนาโนสามารถนำเสนอฟังก์ชันการทำงานใหม่ๆ ได้ เนื่องจากวิธีการแบบเดิม เช่น การปั่นเหวี่ยงแยกส่วนด้วยความเร็วสูงแบบแยกส่วนความเร็วสูงจะใช้ได้กับตัวอย่างจำนวนมากเท่านั้น พวกเขาไม่อนุญาตให้คุณวิเคราะห์ถุงน้ำ
และเครื่องหมายในระดับบุคคลเราสนใจอย่างมากในการพัฒนาแพลตฟอร์มที่ช่วยให้เราสามารถจัดการโฟตอนเดี่ยวเพื่อใช้ในควอนตัมโฟโตนิกส์ แอปพลิเคชั่นที่น่าสนใจอื่น ๆ อยู่ในโฟโตนิกส์ควอนตัม กุญแจสำคัญของฟิลด์ที่เกิดขึ้นใหม่นี้คือการสร้างโฟตอนเดี่ยวและโฟตอนที่พันกันโดยใช้แหล่งกำเนิดแสง
ที่ไม่ใช่แบบคลาสสิก แต่เป็นความท้าทายที่จะทำเช่นนี้ในลักษณะที่เข้ากันได้กับเทคโนโลยีชิปซิลิกอนที่จัดตั้งขึ้นและไม่ซับซ้อนเกินไป ข้อเสียอีกประการหนึ่งคืออัตราการปล่อยโฟตอนของตัวปล่อยควอนตัมระดับนาโนนั้นต่ำเกินไปสำหรับการใช้งานจริงส่วนใหญ่ ซึ่งหมายความว่าเราจำเป็นต้องจับคู่
กับโครงสร้างที่มีความหนาแน่นของโฟโตนิกของรัฐสูง เพื่อให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการปล่อยก๊าซได้ ดังนั้น ความสามารถในการจัดการกับตัวปล่อยระดับนาโนเหล่านี้ ซึ่งบางตัวมีขนาดต่ำกว่า 30 นาโนเมตร จึงเป็นโอกาสอีกครั้งสำหรับแหนบนาโนแบบออปติก
ตั้งแต่ปี 2020 คุณได้พัฒนาแหนบนาโนเฉพาะด้านสำหรับการใช้งานทั้งสองด้าน อุปกรณ์เหล่านี้คืออะไรและทำงานอย่างไร อันแรกเรียกว่า opto-thermo-electrohydrodynamic tweezer หรือ OTET เป็นอุปกรณ์ที่เจ๋งมากและเราได้ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับมันในปี 2020 ( Nat. Nanotechnol. 15 908 ) แนวคิดก็คือการดักจับอนุภาคขนาดต่ำกว่า 10 นาโนเมตรนั้นยากอย่างเหลือเชื่อ
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> ยูฟ่าสล็อต
