基于倏逝场的微纳光纤光镊的研究

发布时间：2017-05-11 22:04

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【摘要】：近场光镊对微粒亚接触、无损伤、无污染的操纵，已经成为细胞生物学、微小力测量、微纳米器件加工等众多领域重要的研究工具，尤其在生物领域，已经实现了对细胞、病毒、细菌和DNA分子的研究。从分辨率和灵敏度的角度来看，近场光镊是最有前景的操纵方法之一。因此，对近场光镊的研究至关重要。本文围绕微纳光纤近场光镊展开深入的研究。 首先介绍了近场光镊近四十年的发展现状，并且比较了不同类型近场光镊的优缺点。同时，从光辐射压力和光场梯度力出发阐述了光镊的基本工作原理，，并分别对三种不同尺寸的微粒建立了相对应的计算模型。 根据表面活性剂的功能和应用领域，选择阴离子表面活性剂作为聚苯乙烯微球的分散剂，克服了微球在溶液中团簇、不稳定的难题。此外，利用COMSOLMultiphysics和MATLAB软件对微纳光纤的倏逝场进行仿真分析。同时，对离光纤表面不同距离的倏逝场强度给出定量的大小，为实验提供理论依据。 最后，对纤芯直径为2μm的微纳光纤光镊进行性能测试。文章强调了激光光源的选取，微纳光纤的制备、聚苯乙烯微球的分散、耦合效率的提高这几个实验关键细节。实验结果不仅证实了光作用力对微球的平衡作用，而且在光纤锥区倏逝场的作用下成功捕获微球，微球沿着光纤的运动速度达到5.3μm/s。这为微纳光纤近场光镊在生物领域的应用提供实验依据。
【关键词】：近场光镊 倏逝场 微纳光纤光镊 聚苯乙烯微球
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH79
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 近场光镊的国内外研究现状10-17
• 1.3 本文主要内容及章节安排17-19
• 第二章 光镊的原理19-29
• 2.1 光镊原理介绍19-21
• 2.1.1 光辐射压力19-20
• 2.1.2 光场的梯度力20-21
• 2.2 光作用力的计算21-28
• 2.2.1 米氏粒子21-24
• 2.2.2 瑞利粒子24-26
• 2.2.3 中间情况26-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 表面活性剂29-35
• 3.1 表面活性剂介绍29-30
• 3.2 表面活性剂的分类方法及功能30-34
• 3.2.1 表面活性剂的分类方法30-32
• 3.2.2 表面活性剂的分散作用32-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第四章 微纳光纤倏逝场的仿真35-49
• 4.1 有限元法35-36
• 4.2 COMSOL Multiphysics 4.3b 数值仿真界面36-39
• 4.3 微纳光纤倏逝场39-47
• 4.3.1 倏逝场39-43
• 4.3.2 微纳光纤倏逝场的仿真分析43-45
• 4.3.3 微纳光纤表面倏逝场强度45-47
• 4.4 本章小结47-49
• 第五章 微纳光纤光镊的测试49-56
• 5.1 微纳光纤光镊实验系统49-54
• 5.1.1 激光光源的选取49-50
• 5.1.2 微纳光纤的制备50-52
• 5.1.3 聚苯乙烯微球的分散52-53
• 5.1.4 耦合效率的提高53-54
• 5.2 微纳光纤光镊性能测试54-55
• 5.3 本章小结55-56
• 第六章 工作总结与展望56-58
• 6.1 工作总结56-57
• 6.2 工作展望57-58
• 参考文献58-63
• 攻读硕士学位期间发表论文情况63-64
• 致谢64-65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 吴丰顺;何敬强;吴懿平;安兵;王佳;张金松;;各向异性导电胶膜用单分散聚苯乙烯微球的合成[J];功能材料;2006年11期

2 祝生祥;传统光学显微镜与近场光学显微镜[J];光学仪器;2000年06期

3 严英占;吉U

本文编号：358141