Фотонно-силовая микроскопия магнитных частиц, клеток крови и волноводных мод фотонных кристаллов

• Автор: Любин, Евгений Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Оглавление

Оглавление
Введение
Глава I
Обзор литературы: применение метода оптического пинцета для исследования физических явлений

1. Метод оптического пинцета

2. Калибровка установки оптического пинцета

3. Применения и научные задачи, решаемые методом оптического пинцета..

3.1. Микрореологические исследования методом оптического пинцета..

3.2. Метод анализа корреляционных функций броуновских смещений

частиц в оптических ловушках
3.2.1. Автокорреляционная функция броуновских смещений одиночной оптически захваченной частицы
3.2.2. Авто- и кросс-корреляционные функции броуновских смещений двух частиц, захваченных в две независимые оптические ловушки
3.2.3. Рассмотрение броуновских смещений двух оптически захваченных частиц из центров ловушек в виде коллективной и относительной моды
3.3. Измерение угловой скорости вращения оптически захваченной частицы
3.4. Изучение взаимодействия магнитных микрочастииц
3.4.1. Одиночная захваченная оптическим пинцетом микрочастица
во вращающемся внешнем магнитном поле
3.4.2. Измерения методом оптического пинцета зависимости магнитного момента микрочастиц от внешнего магнитного поля
3.5. Изучение свойств эритроцитов методом оптического пинцета
3.5.1. Эритроциты: функции и строение
3.5.2. Измерения эластичности и деформируемости эритроцитов
Оглавление
3.5.3. Спектроскопия комбинационного рассеяния эритроцитов
3.5.4. Агрегация эритроцитов
4. Применение оптического пинцета для измерения пондеромоторных сил, действующих на микрочастицы со стороны ближнепольной компоненты электромагнитного поля вблизи границы раздела сред
4.1. Общие свойства поверхностных электромагнитных волн
4.2. Поверхностные плазмон-поляритоны
4.3. Поверхностные электромагнитные волны и волноводные моды в одномерных фотонных кристаллах
5. Задачи диссертационной работы
Глава II
Изучение силового взаимодействия магнитных микрочастиц методом оптического пинцета
1. Получение аналитического вида корреляционных функций броуновского движения взаимодействующих магнитных микрочастиц в оптическом пинцете
2. Экспериментальное изучение броуновского движения оптически захваченных магнитных микрочастиц
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Экспериментальные результаты и их анализ
3. Численное моделирование броуновского движения двух магнитных частиц
в оптических ловушках
4. Применение метода активной микрореологии для изучения магнитного взаимодействия микрочастиц
Глава III
Применение оптического пинцета для определения силовых характеристик эритроцитов в аутологичной плазме крови
1. Отработка методики активной реологии в оптическом пинцете: измерение передаточных амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик смещений захваченных частиц
Оглавление

2. Диагностика упруго-вязких свойств одиночных эритроцитов
2.1. Подготовка исследуемого образца
2.2. Захват эритроцита в оптическую ловушку
2.3. Калибровка силы оптического захвата эритроцита
2.4. Определения коэффициента эффективной жесткости эритроцита
2.5. Применение метода активной реологии в оптическом пинцете для измерения вязко-упругих характеристик эритроцита
3. Определение силы для дезагрегации эритроцитов
3.1. Подготовка исследуемого образца
3.2. Искусственная агрегация и дезагрегация эритроцитов в оптическом пинцете
3.3. Результаты измерения силы дезагрегации эритроцитов
Глава IV
Фотонно-силовая микроскопия электромагнитного поля волноводных мод одномерных фотонных кристаллов
1. Исследуемый образец фотонного кристалла
2. Экспериментальная установка для одновременного проведения угловой спектроскопии коэффициента отражения и фотонно-силовой микроскопии вблизи границы раздела сред
3. Экспериментальные результаты по фотонной микроскопии первой волноводной моды в одномерном фотонном кристалле
Заключение
Список литературы

Обзор литературы: применение метода оптического пинцета..

Поле, создаваемое магнитным диполем в немагнитной среде, можно записать [54]:

где г — вектор, проведенный из центра частицы в произвольную точку пространства, г = |г|. Формула для силы, действующей на магнитный диполь во внешнем магнитном поле Н, имеет вид:
F = V(MH). (40)
Теперь рассмотрим взаимодействие двух магнитных частиц. Учтем, что частицы находятся в ноле, являющемся суперпозицией внешнего магнитного поля Н и поля Hdip(R), создаваемого соседней частицей, R — радиус-вектор, проведенный от одной частицы к другой. Если внешнее поле Н однородное, то в формуле (40) действие оператора дифференцирования на напряженность внешнего поля дает ноль, также равно нулю слагаемое, в котором оператор дифференцирования действует на величину магнитного момента, так как он постоянный и не зависит от расстояния. Тогда выражение для силы, с которой первый диполь действует на второй имеет вид:
F = (MV)Hdip. (41)
Эту формулу можно применить для двух частиц, разнесенных на расстояние R друг от друга, с параллельно направленными магнитными дипольными моментами при произвольной ориентации магнитных моментов относительно радиус-вектора R, соединяющего точки положения диполей. Тогда сила, действующая со стороны первого диполя на второй имеет вид:
_ 3M2R 6M(MR) 15(MR)2R ,
f = -r^ + ~1v я ' (42)
Введем декартову систему координат, в которой ось Ох направлена вдоль вектора R. Рассмотрим две простейшие ориентации поля: параллельную — когда вектор поля параллелей линии, соединяющей положения ловушек, то есть вдоль оси Ох (см.
рисунок 7а), и перпендикулярную — когда вектор поля направлен вдоль оси Оу, пер-
пендикулярной вектору, соединяющему точки положения ловушек (см. рисунок 76).