|
|
Golden nanoparticle in optical tweezers: influence of shape and orientation on optical trapping
Šiler, Martin ; Brzobohatý, Oto ; Chvátal, Lukáš ; Karásek, Vítězslav ; Paták, Aleš ; Pokorná, Zuzana ; Mika, Filip ; Zemánek, Pavel
Noble metal nanoparticles (NPs) have attracted increased attention in recent years due to various applications of resonant collective oscillations of free electrons excited with light (plasmon resonance). In contrast to bulk metal materials, where this plasmon resonance frequency depends only on the free electron number density, the optical response of gold and silver NPs can be tuned over the visible and near-infrared spectral region by the size and shape of the NP. Precise and remote placement and orientation of NPs inside cells or tissue would provide another degree of control for these applications. A single focused laser beam – optical tweezers – represents the most frequently used arrangement which provides threedimensional (3D) contact-less manipulation with dielectric objects or living cells ranging in size from tens of nanometers to tens of micrometers. It was believed that larger metal NPs behave as tiny mirrors that are pushed by the light beam radiative force along the direction of beam propagation, without a chance to be confined. However, recently several groups have reported successful optical trapping of gold and silver particles as large as 250 nm. We\noffer an explanation based on the fact that metal nanoparticles naturally occur in various nonspherical\nshapes, and their optical properties differ significantly due to changes in localized plasmon excitation.
|
|
|
Od pouhého tlačení po třídění mikročástic a skládání mikrorobotků světlem
Zemánek, Pavel ; Arzola, Alejandro V. ; Brzobohatý, Oto ; Chvátal, Lukáš ; Jákl, Petr ; Kaňka, Jan ; Karásek, Vítězslav ; Šerý, Mojmír ; Šiler, Martin
Již Johannes Kepler při pozorování komet vyvodil, že světlo může působit pozorovatelnou silou na mikročástice. Dnes je toto tlačení objektů světlem využíváno jako levný zdroj pohonu pro sluneční plachetnice. V mikrosvětě je téměř třicet let je znám nástroj zvaný optická pinzeta, který k zachycení a přemístění mikroobjektů využívá silně fokusovaného laserového svazku. Nicméně přitahování objektů světlem směrem ke zdroji záření patřilo dlouhá léta do říše sci-literatury. V posledních letech byla publikována řada teoretickým návrhů, jak tohoto efektu docílit, pouze zlomek z nich byl však demonstrován experimentálně a dva z nich v naší laboratoři. Jedná se o tzv. světelné tažné svazky, které umožňují transport mikroobjektů proti směru proudu fotonů. Podařilo se nám ukázat, že experimentální sestava umožňuje rovněž velmi efektivně separovat desítky mikročástic pouhým ozářením suspenze laserem. Vzájemná interakce mezi více ozářenými částicemi vede k vytvoření vazby mezi nimi, která je zprostředkována rozptýlenými fotony. Tato optická vazba je velmi slabá, ale postačuje k samovolnému vytvoření mikrostruktur z jednotlivých původně volných mikročástic. Vytvořené mikrostruktury se ve světelném poli tažného svazku chovají zcela odlišně jednotlivé volné částice a mohou se i pohybovat opačným směrem. Osvícením suspenze částic vhodně rozloženým světelným polem je pak možné nejen samovolně sestavit mikrostruktury, ale též je cíleně dopravit na určité místo ozářené plochy – a to je již zárodek budoucích mikrorobotků sestavených a poháněných světlem.
|
|
|
Optický transport a třídění pomocí tažného paprsku
Brzobohatý, Oto ; Karásek, Vítězslav ; Šiler, Martin ; Chvátal, Lukáš ; Čižmár, Tomáš ; Zemánek, Pavel
Realizovali jsme experimentálně novou metodu třídění suspenze koloidních částic v samostatném širokém laserovém svazku. Třídění se provádí realizací tzv. tažného paprsku slabě fokusovaným laserovým svazkem, jenž je pod malým úhlem zpětně odražen na dielektrickém zrcadle. V tomto uspořádání je příčná poloha vertikálně zachycených částic závislá na směru lineární polarizace svazku. Otočení polarizace o 90 stupňů změní znaménko optické síly působící podél osy z na částice zvolených vlastností a tím i směr pohybu částice. Tento způsob třídění poskytuje překvapivě efektivní metodu pro pasivní roztřídění řádově desítek částic najednou pouhou změnou polarizace.
|
|
|
Classical and advanced methods of optical micromanipulations and their applications
Zemánek, Pavel ; Brzobohatý, Oto ; Šiler, Martin ; Karásek, Vítězslav ; Samek, Ota ; Jákl, Petr ; Šerý, Mojmír ; Ježek, Jan
Optical micro-manipulation techniques have been using for more than 30 years to transfer the momentum from light to microparticles or nanoparticles and influence their movement in liquid, on the surface, or in the air. These days such techniques become more developed and frequently used in physics, chemistry and biology to manipulate, trap, rotate, or sort various types of objects, including living cells in a contactless and gentle way.
|
|
| |
|
| |
|
|
Pokročilé techniky optických mikromanipulací
Zemánek, Pavel ; Čižmár, Tomáš ; Šiler, Martin ; Jákl, Petr ; Šerý, Mojmír ; Karásek, Vítězslav ; Brzobohatý, Oto
Dnes již klasický nástroj optických mikromanipulací – optická pinzeta, našla řadu aplikací ve fyzice, biologii a chemii. Nicméně byly vyvinuty nové techniky, které využívají sofistikovanějšího tvarování laserových svazků a umožňují dynamicky měnit počet a polohu manipulovaných mikroobjektů, opticky třídit objekty podle jejich vlastností, doručovat je na milimetrové vzdálenosti nebo dokonce nechat je samoorganizovat po osvícení světlem. Uvádíme několik výsledků z výše zmíněných pokročilých metod vyvinutých v naší laboratoři.
|
host ::
RSS.