Tweez300高速多光阱纳米光镊与测力平台

　Tweez300高速多光阱纳米光镊与测力平台

       光镊是当今在微观和纳米尺度上对各种样品进行非接触操作的关键工具。利用精确的t矩阵方法对光镊进行建模，使人们对非球形粒子的实验和形状的作用有了更深入的认识。在这里，我们讨论了光镊理论和实验实践的一些基本方面，重点讨论了在生物学、光谱学、光学定位和纳米热力学中的应用。自从亚瑟·阿什金(Arthur Ashkin)在微粒子上的光学力方面的开创性实验以来，这一令人兴奋的领域已经发展了近50年，它的发展势头仍在不断扩大，从生命科学到纳米马达，再到量子技术，为各领域的科研工作者提供了有力工具。

　　光学镊子捕获的粒子在几十纳米到几十微米，在这个尺度上，它提供了一种对宏观现象的微观机理的研究手段，特别是为研究对象从生物细胞到大分子的纳米生物学，提供了活体研究条件，比如激光光学镊子易于操纵细胞，可有效分离各种细胞器，并在基本不影响环境的情况下对捕获物进行无损活体操作。通过捕获和分离细胞，可了解细胞的诸多特性，如细胞间的粘附力、细胞的膜弹性、细胞的应变能力及细胞的生理过程等，从而研究细胞的真实生理过程。胞的应变能力及细胞的生理过程等，从而研究细胞的真实生理过程。

　　光学光学镊子在1970年被首次报道，Ashkin描述了小微粒是如何被高度聚焦的的激光束所捕获，并能在三维空间内进行可控式移动的。目前科研院所常用的光镊系统通常使用开放性的组件搭建，对使用者的专业知识和操作技能要求很高，且需要定期的维护与校准，严重限制了使用效率，阻碍了光镊技术在各个领域的应用。

　　Tweez300系列光镊来自欧洲Jo?ef Stefan 研究所，是斯洛文尼亚高科技公司 Aresis d.o.o. 推出的基于高速AOD激光控制技术的全自动高速多光阱纳米光镊系统。Tweez300系列拥有非常紧凑的设计，使其具有超凡的稳定性与精准度。它配置有一台通过高速AOD定位及控制的1064nm激光器，可以产生200个以上光阱，同时捕获200个以上的目标微粒。并且势阱的转换速率可达100KHz，确保每个被捕获的粒子处于稳定状态。在超过15年的光镊设计研发历史中， Aresis为欧洲众多的一流实验室提供了重要的科研工具。近年来，各领域的科学家已利用该技术在许多高水平科研杂志上发表多篇文章，包括Science，Nature等一流期刊。

　　基本特点：

　　1.强大的光力捕获操控能力&精准的力学测量性能A.适用样品广泛多样

　　A.适用样品广泛多样

　　几十纳米到百微米，到单个原子或者原子云

　　纳米尺度:碳纳米管、MoS?纳米管、SiO?颗粒、Au颗粒；

　　微米尺度：各种透明粒子、从硬球到软性胶粒、水溶液中的油滴、气体中的液滴、大细胞或大油滴；

　　穿透囊泡膜捕获其中微球颗粒；穿透细胞的膜捕获其中油滴或细胞器。

　　B.捕获/操控样品数目多

　　同时捕获200个以上目标（*多3000个）

　　支持阵列捕获，整体或独立控制每一个光阱

　　支持2500个独立光阱,坐标定位分辨率0.1nm

　　光阱移动步进*小分辨率0.1nm

　　光场均一度优于99%

　　绝对漂移优于4nm每分钟

　　C.高精度测力——精度，100fN分辨率@1KHz

　　2.可靠的多样化实验解决方案

　　近20年光镊研发与应用实践的经验积累，不断提升设备稳定性与集成度，整套光镊光路仅占用显微镜一个进光口位置，使各种复杂的多系统联用成为可能。

　　A.磁镊/光镊/共聚焦显微成像联用系统——单分子力谱测量的完美解决方案

　　光镊具有技术成熟，操控灵活简便精准，可实现多光阱独立控制，测力精度高的特点，但同时要求样品环境要单一清洁。而磁镊则对于样品环境的清洁度和环境复杂度有更好的容忍性，而且磁镊可以转动微球，通过力的变化判断是否是真正的单分子测量过程。二者在应用中都有其独特的优势，二者的结合使得更多的实验设计成为可能。而共聚焦成像模块则为获得更加清晰的3D层切图像提供了便捷。

　　B.微流控/双层光镊/共聚焦显微成像联用系统——需要不同波长激光捕获的应用解决方案

　　1064nm波长光镊是当前适用性*广的激光镊系统，然而有些特殊样品材料会对1064nm产生强烈的吸收，或者1064nm的光散射会影响实验中其它数据的探测结果。此时我们就需要其它波长的激光作为捕获激光，比如470nm，488nm，532nm，633nm等等。双层光镊系统耦合了1064nm激光光镊和其它波长激光光镊，二者光路完美结合，互不干扰，且即可独立控制，又可协同工作。在科研实践中具有独特的价值。而全内反射成像提供了可以突破光学分辨率极限的实验观察手段，激光共聚焦成像测提供了非常好的3D层切成像分辨率，可以更好的辅助完成数据的高质量获取。

　　C.微流控/全内反射成像/暗场/宽场荧光及多相机联用光镊系统——需要超分辨成像的应用解决方案

　　微流控试验系统具有易于控制，样品消耗量低，样品制备便捷等特点，在基于液相介质或者液相样品的实验中具有广泛的应用性。微流控进样系统或者微流控反应体系与光镊的结合已经广为人知。当前的主要问题在于微流控芯片的温度耐受性不高，芯片厚度较厚，不利于样品的精细观察与特殊要求实验的完成。石英或者玻璃芯片虽然更加坚固，厚度非常薄，是各种实验的不二之选，然而价格不菲，且定制费用昂贵，属贵族型实验耗材，不利于推广。现在提供价格经济实惠的玻璃石英微流控芯片，采用新型制作工艺，支持图样定制服务，切实解决此问题。 暗场成像是一种观察几十纳米尺度样品的低成本，无标记观察模式。然而如果用普通PDMS微流控芯片，因为聚光器工作距离的原因，只能使用干式暗场聚光器，无法形成完全的暗场观察，图像对比度非常不好。使用玻璃石英微流控芯片则完全不存在此类问题。既可以更好的操控实验，又可以更好的观察实验结果。 全内反射成像/宽场荧光成像模块可以使得实验观察模式多样化，有助于更好的分析实验结果。

　　D.支持sCMOS，emCCD相机和各种高速相机

　　高灵敏相机有助于弱荧光信号的采集，而高速相机甚至支持以百KHz的帧速观察各种真正意义上的快速过程。

　　E.真空样品腔/光镊适配系统——固体颗粒真空腔中捕获，或者原子捕获应用解决方案

　　当前光镊技术的应用越来越广泛，已经从捕获操控细胞，透明微球，气溶胶颗粒，发展到了空气中的固体颗粒和冷原子领域。对于后两个领域，是在空气甚至真空中捕获物质，光力捕获往往只是一个大型实验装置的一部分，此时如何将光镊整合进整个实验装置就成为问题的关键之一。Tweez系列光镊可以方便的整合进任何其他的大型科学实验装置。只需要一个光学窗口，用户就可以尽情使用高度集成化与自动化的商业化光学捕获技术。而且Tweez光镊具有众多的控制与同步以及输入输出端口，可以与现有实验装置进行各种数据通讯与协同控制，使之成为一个整体。

　　3.适配各种实验场景的样品室与样品进样系统

　　A.气溶胶样品室

　　具备进样口，气压平衡口，以及多个环境控制口

　　通道宽度3/5/10/15mm（更多规格需定制）

　　通道深度100/200/500/1000μm（更多规格需定制）

　　B.多次重复使用液相样品室(可半永久性封存)

　　通道宽度50/80/100/150/200/500微米（更多规格需定制）

　　通道深度100/200/500/1000μm（更多规格需定制）

　　4.高效微流控进样方案高精度数字注射泵进样，一次实验仅需20微升样品

　　多进一出石英材质全透明微流控芯片：通道宽度50/80/100/150/200/500微米（更多规格需定制）通道深度100/200/500/1000微米（更多规格需定制）提供图案定制服务。

　　5.多重保障，轻松完成实验

　　Xyz三向电动位移台，可编程，可寻址

　　主被动结合减震系统；随机被动减震台显微镜主机用（或者光学平台框架）

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