Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. а) Схема эксперимента для детектирования наноразмерных объектов b) изменение показаний осциллографа от количества добавленных нанообъектов
Рисунок 2. Изменение частоты на осциллографе в зависимости от количества нанообъектов при детектировании вируса Influenza A, наночастиц полистирена диаметром 15 нм и наночастиц золота диаметром 10 нм
Рисунок 3. Детектирование с помощью лазера с двумя различными значениями энергии мод. а) Спектр лазера b) колебания на осциллографе и соответствующее фурье-преобразование с,d) диаграммы, иллюстрирующие уменьшение ошибки при использовании "двухмодного" лазера
Рисунок 4. Детектирование в воде. а) Спектр лазера b) колебания на осциллографе c) фотография микролазера под водой

Лазерный шепот

Ключевые слова:  лазер, мода шепчущей волны

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

13 июля 2011

Детектирование наноразмерных объектов, в частности различных вирусов, без применения маркеров весьма привлекательно. Однако низкая поляризуемость этих объектов, вместе со слабым контрастом показателя преломления нанообъекта относительно окружающей среды сильно ограничивают набор экспериментальных средств. Одним из немногих оставшихся инструментов в арсенале исследователей является лазер так называемой "моды шепчущей волны" (WGM), чьей особенностью является наличие нескольких пространственных радиальных мод.

Схема детектирования, предложенная коллективом американских ученых, состоит из лазера (источник подкачки, тороидальный резонатор, в котором также заключено рабочее тело- кварц, легированный ионами эрбия), мультиплексора, разделяющего две моды излучения, которые затем вновь "встречаются" в фотодетекторе, на выходе которого детектировался тон биений, равный разности частот расщепленных мод лазера. Однако при холостом ходе энергия обеих мод лазера (распространяющихся в противоположных направлениях) вырождена и на осциллографе наблюдается прямая линия. Как только наноразмерный объект (в статье это шарик полистирола или вирус гриппа Influenza A) попадает в переменное поле затухающих колебаний лазера вырождение снимается, и осциллограф "оживает". При увеличении количества нанобъектов разница энергий постепенно увеличивается, что отражается на увеличении частоты колебаний на экране осциллографа.

Для уменьшения ошибок в процессе детектирования (например, если система не "видит" вновь добавленной частицы) авторы статьи предлагают использовать лазер, работающий на модах с двумя невырожденными значениями энергии. Получаемый на осциллографе спектр после фурье-преобразования позволяет разделить расщепление, вызванное детектируемыми частицами, на разных модах, и независимо друг от друга детектировать изменения частоты при добавлении новых порций наночастиц.

Еще более заманчиво детектировать наночастицы и биологические объекты в водной среде. Для решения этой проблемы исследователи использовали лазер с рабочим веществом Yb:SiO2, поскольку на длине волны, соответствующей переходу 2F5/22F7/2 иона иттербия (1040 нм), наблюдается слабое поглощение воды.


Источник: Nature Nanotechnology



Комментарии
Li Nick, 29 августа 2011 22:41 
"моды шепчущей волны" не совсем верно WGM- это Whispering gallery mode, т.е. мода шепчущей галереи

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Монодисперсные нанокластеры серебра и их оптические свойства
Монодисперсные нанокластеры серебра и их оптические свойства

Наносистемы: физика, химия, математика (2021, Т. 12, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume12/12-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Механизмы механо-бактерицидного действия наноструктурных поверхностей. Кубан и кубаноиды. Оптический гетеродин для измерения времени сверхкоротких импульсов. Трещать по швам правильно: однонаправленный разрыв метаматериала.

Завершается прием работ части конкурсов наноолимпиады
31 января завершается прием работ части конкурсов олимпиады "Нанотехнологии - прорв в будущее!"

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

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.

Технонано

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.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
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.