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Non-fluorescent nanoscopic monitoring of a single nanoparticle trapped between two nonlinear point sources = 두 개의 비선형 점광원 사이에 광 포집 되어있는 단일 나노 입자의 비 형광 나노 스케일 모니터링
서명 / 저자 Non-fluorescent nanoscopic monitoring of a single nanoparticle trapped between two nonlinear point sources = 두 개의 비선형 점광원 사이에 광 포집 되어있는 단일 나노 입자의 비 형광 나노 스케일 모니터링 / Seung Ju Yoon.
저자명 Yoon, Seung Ju ; 윤승주
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2020].
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8035456

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학술문화관(도서관)2층 패컬티라운지(학위논문)

DPH 20015

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초록정보

We propose and demonstrate a novel optical nanoscopy platform that can effectively trap the single nano-particle and transform any trapped linear non-fluorescent nano-particle into a self-illuminating nonlinear light source with minimal pump power. By using highly focused photon energy in a volume of $5\times5×\times7 nm^3$ through the three-dimensionally tapered plasmonic nanoantenna, a single 4.4-nm CdSe/ZnS quantum dot (QD) is trapped. Simultaneously, the strongly focused light into a metallic nanogap generates a strong nonlinear signal and the trapped QD is monitored by self-illuminating background-free 780-nm second-harmonic signals under a fs-laser pulse pumping. The optical trapping characteristics of a trapped nanoparticle is experimentally demonstrated by controlling the landscape of optical potential wells. In particular, the Kramers transition of QD is observed which is the motion in the double-well potential formed on the two metal surfaces when the nanoparticle is trapped at the nanoantenna. By controlling the shape of the double-well potential formed in the antenna, the Kramers transition rate is modulated. This material-free, label-free, background-free detection capability and smallness of the trapping potential of our proposed scheme could open a new platform for novel bio-optical nanoscopy.

본 연구에서 나노 단일 입자를 효과적으로 광 포집 할 수 있고, 포획 된 선형 비형광 나노 입자를 최소한의 입사 파워로 자체 조명 비선형 광원으로 변환 할 수 있는 새로운 광학 나노 현미경 플랫폼을 제안하고 시연하였다. 3차원으로 제작된 플라즈몬 나노안테나를 이용해 외부에서 입사한 빛을 초미세 공간($5\times5\times7 nm^3$) 안에 집속시키고, 집속 된 강한 빛의 전기장 분포 변화를 이용해 주변의 단일 나노입자(양자점)을 광포획 하였다. 강하게 집속 된 빛은 국소 된 공간 안에 강한 비선형 신호(제2 고조파 신호)를 발생시키는데 이 신호를 이용해 포획된 입자의 움직임을 높은 해상도로 검출하였다. 또한 에너지 우물의 형태를 조절 함으로써 양자점의 광포집 특성을 실험적으로 관측하였다. 특히 금속 나노 안테나를 광포집에 사용 하였을 때, 수 나노미터 크기의 금속 표면에 형성 된 이중 에너지 우물 안에 포획된 양자점이 느리게 움직이는 Kramers 전이 현상을 관측하였는데, 안테나에 형성 된 에너지 우물의 형태를 조절 하여 Kramers 전이 속도를 조절 하는 방법을 제시하였고 시연하였다. 제안 된 기법의 포획 입자의 크기가 수 나노미터 크기 수준이며, 타겟 물질에 상관없고, 추가적인 라벨링이 필요 없으며, 잡음 신호 없는 검출 능력 때문에 나노 입자 연구를 위한 새로운 플랫폼이 될 수 있을 것이라 기대된다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DPH 20015
형태사항 x, 78 p : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 윤승주
지도교수의 영문표기 : Yong-Hee Lee
지도교수의 한글표기 : 이용희
수록잡지명 : "Non-fluorescent nanoscopic monitoring of a single nanoparticle trapped between two nonlinear point sources". Nature communications, v.9.no.2218, (2018)
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 물리학과,
서지주기 References : p. 70-74
주제 plasmonic
optical trapping
optical tweezer
cavity
antenna
nonlinear generation
non-fluorescent nanoscopy
nanoantenna
nanocavity
Kramers transition
플라즈모닉
광 포집
광 집게
공동
안테나
비선형
비선형 나노스코피
나노안테나
나노케비티
크레이머스 전이
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