نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• محسن صمدزاده
• فائقه حاجی‌زاده

دانشکده فیزیک، دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه زنجان، ۴۵۱۹۵-۱۱۵۹، زنجان

چکیده

کنترل موقعیت و حرکت اجسام کوچک با کمک نور روشی جذاب برای دست‌ورزی نمونه‌های میکروسکوپی ظریف، مانند سلول‌های زیستی یا ذرات میکروسکوپی است. با کمک انبرک نوری می‌توان نانوذرات طلا را تله‌اندازی کرد و با کمک قطبش دایروی لیزر آن­ها را با بسامد چند کیلوهرتز چرخاند. بررسی دقیق حرکت این ذرات، اندازه‌گیری برخی پارامترهای فیزیکی محیط اطراف مانند ضریب وشکسانی محیط و دما را امکان‌پذیر می‌سازد. در این مطالعه، دینامیک چرخشی ذرات در یک تلۀ نوری دوبعدی و تغییر عوامل مؤثر روی آن، مانند توان لیزر، گشودگی عددی عدسی کانونی‌کننده و وشکسانی محیط به صورت تجربی بررسی شده است. دینامیک چرخشی ذرات با دو روش متداول یعنی روش طیف توانی و خودهمبستگی حرکت ذره انجام شده است. نتایج بررسی سرعت چرخش برای ذرات ۴۰۰ نانومتری طلا نشان می‌دهد که بیشترین بسامد چرخش ذره در طول موج nm ۱۰۶۴ لیزر و در گشودگی عددی ۱، به مقدار ۱۴۷۰ دور برثانیه می‌رسد. از طرف دیگر نتایج تغییرات سرعت چرخش با تغییر وشکسانی محیط توافق خوبی با مبانی نظری دارد.

کلیدواژه‌ها

• انبرک نوری
• چرخش
• طیف توانی
• خودهمبستگی
• نانوذرات فلزی

موضوعات

• تجربی

عنوان مقاله [English]

Investigating parameters affecting the rotational motion of optically trapped metal nanoparticles

نویسندگان [English]

• Mohsen Samadzadeh
• Faegheh Hajizadeh

Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS)

چکیده [English]

Controlling the position and motion of small objects using light offers an attractive means of manipulating tiny microscopic samples, such as biological cells or microscopic particles. Optical tweezers enable the trapping of gold nanoparticles, and by employing circular polarization of the laser, they can be rotated at a frequency of several kHz. This study aims to investigate the rotational dynamics of particles in a two-dimensional optical trap and experimentally study the factors affecting it, including laser power, numerical aperture of the focusing lens, and the medium viscosity. The rotational dynamics were analyzed using two methods, namely the power spectrum method and autocorrelation of particle movement. Experimental results on 400 nm gold particles reveal that, under a laser wavelength of 1064 nm and a numerical aperture of 1, the maximum rotation speed reaches 1470 Hz. Additionally, the observed changes in rotation speed within different liquids with different viscosity agree with the theory prediction.

کلیدواژه‌ها [English]

• optical tweezers
• rotation
• power spectrum
• autocorrelation
• metal nanoparticles