Schema för optofluidisk kraftinduktionsschema (OF2i). (a) Partiklar nedsänks i en vätska och pumpas genom en mikrofluidkanal. En svagt fokuserad Laguerre-Gaussisk laserstråle med en OAM fortplantar sig i samma riktning som partikelflödet och utövar optiska krafter på nanopartiklarna. Genom att övervaka ljuset som sprids av partiklarna genom ett mikroskopobjektiv får man information om spridningstvärsnitten och via partikelföljning av de enskilda partiklarnas hastigheter. (b) Simulerade banor för två utvalda partiklar. På grund av OAM rör sig partiklar längs spiralformade banor, vilket undertrycker kollisioner och partikelblockering i fokusområdet. (c) Den optiska kraften Fopt,z och fluidkraften Ffluid,z som verkar på en partikel styr flödet i utbredningsriktningen z, den optiska kraften Fopt,x ger optisk 2D-fångning i tvärriktningen x (fångningskraften längs y visas inte). Kredit:Fysisk granskning tillämpad (2022). DOI:10.1103/PhysRevApplied.18.024056
Ett team av forskare vid Brave Analytics GmbH, som arbetar med en kollega från Gottfried Schatz Research Center och en annan från Institutet för fysik, alla i Österrike, har utvecklat en enhet som kan utföra nanopartikelkarakterisering i realtid. Gruppen publicerade sitt arbete i tidskriften Physical Review Applied .
Under de senaste decennierna har produktingenjörer i allt högre grad lagt till nanopartiklar till produkter för att ge dem önskade kvaliteter - för att tjockna eller färga färger, till exempel. Vilka typer av nanopartiklar som används beror på många faktorer, såsom deras sammansättning och form, som i allmänhet är lätt att bestämma. Storleken på nanopartiklarna är också viktig för att säkerställa konsekvens, men att ta reda på hur stora de är har visat sig vara mer utmanande. En metod som kallas dynamisk ljusspridning har visat sig fungera bra, men bara med små nanopartiklar. I denna nya ansträngning skapade forskarna en enhet som kan användas för att bestämma storleken på större nanopartiklar.
Den nya enheten är baserad på optofluidisk kraftinduktion (OF2i). Den består av en klar cylinder och en laserstråle. Vid användning är cylindern fylld med vatten i vilket prov nanopartiklar har tillsatts - i det här fallet små bitar av polystyren. Lasern avfyras på ett sätt som låter ljuset färdas i en spiral genom vattnet och bildar en vattenvirvel.
Laserljuset används på två sätt:för att trycka nanopartiklarna genom vattnet och för att spåra deras rörelse. I en sådan uppställning kommer mängden acceleration som upplevs av en given nanopartikel att bero på dess storlek. Forskarna föreslår att det liknar en segelbåt. Två båtar av samma storlek som upplever samma vindkraft kommer att skjutas i olika hastigheter om de har olika stora segel. Och eftersom lasern bildar en virvel, färdas nanopartiklarna i en spiral, vilket gör kollisioner mindre sannolika.
Ljuset som sprids efter att ha studsat av nanopartikeln kan sedan ses med ett time-lapse-mikroskop, som kan avslöja de vägar som de enskilda nanopartiklarna tar. Analys av formen på sådana banor kan användas för att bestämma förändringar i hastighet på grund av kraften som utövas av lasern och på så sätt avslöja storleken på nanopartiklarna. Tester visade att enheten kan mäta nanopartiklar i intervallet 200 till 900 nm. + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
