Физика наносистем: Нанофизика: Нанофлуктуации в фотонно-силовом микроскопе
Рисунок к задаче
Сильносфокусированное лазерное излучение позволяет захватывать прозрачные объекты микронного и субмикронного размеров благодаря действию градиентных сил давления света. Суспензия изучаемых микрообъектов помещается в кювету с прозрачной жидкостью, как правило с водой. Этот метод получил название метода «оптического пинцета» («optical tweezers» - англ.) и в настоящее время широко применяется для изучения одиночных биологических клеток.
Размер оптической ловушки (R) по порядку величины составляет несколько длин волн излучения используемого лазера (как правило, R ~ 1-5 мкм). Важной характеристикой оптической ловушки является ее жесткость (k). Эффективная потенциальная яма, в которую попадает прозрачная частица, вблизи положения равновесия аппроксимируется потенциальной ямой гармонического осциллятора, жесткость которого и является эффективной жесткостью ловушки. В экспериментальных работах k~1-10 пН/мкм.
Отдельным классом задач, решаемых с помощью метода оптического пинцета является так называемая «фотонно-силовая микроскопия» («photonic force microscopy» - англ.). Суть ее заключается в следующем: зная жесткость оптической ловушки, по смещению из положения равновесия определяют силу, действующую на частицу (F = kx). Такой метод позволяет измерять силы от десятков фемтоньютонов до нескольких пиконьютонов.
Рассмотрим следующий эксперимент. С помощью оптической ловушки, сформированной излучением непрерывного инфракрасного лазера (1064 нм), жесткость ловушки k_z= 1 пН/мкм, захвачена прозрачная частица диоксида кремния диаметром 2 мкм, покрытая случайным образом непрозрачными металлическими наночастицами размером 70 нм. Площадь покрытой области составляет 10% от площади поверхности всей частицы. Частица плавает в воде, находящейся при комнатной температуре. На поверхность частицы фокусируется излучение непрерывного лазера с длиной волны излучения 532 нм и мощностью 1 мВт, как показано на рисунке. Динамическая вязкость воды η = 10-3 (Н*c / м2). Температуру считать комнатной.
Оценить регулярное смещение частицы диоксида кремния, вызванное давлением излучения со стороны зеленого лазера. Нагревом пренебречь.(3 балла) Оценить среднее значение флуктуаций положения частицы в ловушке, вызванных давлением излучения зеленого лазера, по координате Z (см. рисунок), считая жесткость по другим направлениям: k_x >> k_z, k_y>>k_z. (5 баллов) Как должны быть распределены наночастицы серебра по поверхности, чтобы флуктуации были максимальны? Минимальны? Оценить значения максимальных и минимальных флуктуаций.(3 балла) Сравнить амплитуду флуктуаций с амплитудой броуновского движения захваченной частицы.(5 баллов)
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров
В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.
Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.
Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся
в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.
