Surface delivery of a single nanoparticle under moving evanescent standing-wave illumination

0314455 - ÚPT 2009 RIV DE eng J - Článek v odborném periodiku
Šiler, Martin - Čižmár, Tomáš - Jonáš, Alexandr - Zemánek, Pavel
Surface delivery of a single nanoparticle under moving evanescent standing-wave illumination.
[Povrchová přeprava nanočástice v pohyblivé evanescentní vlně.]
New Journal of Physics. Roč. 10, č. 11 (2008), 113010: 1-16. ISSN 1367-2630. E-ISSN 1367-2630
Grant CEP: GA MŠMT(CZ) LC06007; GA MŠMT OC08034
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z20650511
Klíčová slova: nanoparticle * evanescent field * standing-wave illumination * surface delivery
Kód oboru RIV: BH - Optika, masery a lasery
Impakt faktor: 3.440, rok: 2008

We study the delivery of a submicrometre-sized spherical dielectric particle suspended in water and confined in an evanescent field in the proximity of a glass–water interface. When illuminated by a single evanescent wave, the particle is propelled along the glass surface by the radiation pressure. Illumination by two counter-propagating and coherent evanescent waves leads to the formation of a surface-bound evanescent standing wave serving as a onedimensional array of optical traps for the stable confinement of the particle. These traps can be translated simultaneously along the surface by shifting the phase of one of the two interfering evanescent waves, carrying the confined particle along in an optical conveyor belt (OCB). However, due to the thermal activation, the particle jumps between neighboring optical traps, and its delivery conditions in the OCB are thus more complex than in the case of the single evanescent wave propulsion.

Studujeme přepravu kulové dielektrické částice o průměru menším jak 1 mikrometr ve vodě. Tato částice je zachycena evanescentní vlnou v blízkosti rozhraní sklo-voda. Pokud je částice osvětlena jednou evanescentní vlnou, pak s ní radiační tlak pohybuje podél rozhraní. Osvětlení dvěma protiběžnými, koherentními, vlnami vede ke vzniku evanescentní stojaté vlny vázané k povrchu, která vytváří jednodimenzionální pole optických pastí. Toto pole slouží k zachycení částice. Změnou fáze jedné z interferujících vln docílíme pohybu všech optických pastí společně se zachycenou částicí v tzv. optickém dopravníku. Avšak vzhledem k náhodnému tepelnému pohybu částice přeskakuje mezi sousedním optickými pastmi, což vede ke komplexnějšímu chování než v případě jedné vlny. Analyzujeme rychlosti pohybu částice v dopravníku pohybujícím se různými rychlostmi a provedeme srovnání s pohybem částice osvětlené jednou vlnou.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0164959