Optische Manipulation – Anordnung von funktionalen Systemen

Nano- und Mikropartikel besitzen einzigartige Eigenschaften, die bei anderen Materialien nicht zu finden sind. Häufig ist es notwendig die Mikropartikel zu größeren funktionalen Systemen zu organisieren, um maßgeschneiderte Eigenschaften zu erhalten, die einzelne Partikel nicht erzielen können. Dabei ist eine präzise Kontrolle über die Mikropartikel notwendig, z.B. mit HOT, um die einzigartigen Eigenschaften vollständig nutzen zu können.

Unterkapitel-functional Assembly

Es konnte gezeigt werden, dass bei der Kombination von chemischen Oberflächenmodifikationen mit optischer Manipulation biohybride Mikrosysteme entstehen können, wie etwa Nanocontainer, die von Bakterien bewegt werden [1-4] (Figure a-f).

Die Kombination von HOT, Mikrofluidik und kolloidalen Wechselwirkungen ermöglicht es eine Reihe von erweiterten photonischen Mikrosystemen zu realisieren. Zum Beispiel ist es möglich funktionale und beständige Mikrostrukturen mit unterschiedlicher geometrischer Komplexität in zwei und drei Dimensionen aus Zeolith L-Kristalle herzustellen [5]. So konnten zum Beispiel flexible optische Wellenleiter basierend auf Zeolith L-Kristallen in wässrigen Lösung gezeigt werden [6], wie auch die maßgeschneiderte Anordnung Zeolith L-Kristallen, die mit polarisationsempfindlichen Farbstoffen gefüllt sind und somit als Mikro-Polarisationssensoren dienen können[7].

[1] Structured attachment of bacterial molecular motors for defined microflow induction M. Woerdemann, F. Hörner, C. Denz Optofluidics, Microfluidics, and Nanofluidics, 1, 2014, 19-26.

[2] Optical assembly of bio-hybrid micro-robots Á. Barroso, S. Landwerth, M. Woerdemann, C. Alpmann, T. Buscher, M. Becker, A. Studer, and C. Denz, Biomedical Microdevices 17, 1-8 (2015), DOI: 10.1007/s10544-015-9933-1.

[3] Synthesis and photo-postmodification of zeolite L based polymer brushes T. Buscher, Á. Barroso, C. Denz, and A. Studer, Polym. Chem., 6, 2015, 4221-4229.

[4] Managing autonomous nanobiorobots by optical micromanipulation A. Barroso, F. Hörner, S. Landwerth, and C. Denz SPIE Newsroom, 2015, DOI:10.1117/2.1201507.006023.

[5] Creating Functional Microstructures with an Optical-Tweezers Assembly-Line M. Woerdemann, M. Veiga-Gutiérrez, L. De Cola, C. Denz, OPN 23, 2012, 47

[6] Nanoassembled dynamic optical waveguides and sensors based on zeolite L nanocontainers Á. Barroso, K. Dieckmann, C. Alpmann, T. Buscher, A. Studer, and C. Denz, Proceedings of SPIE Vol. 9379, 93790U, 2015.

[7] Optical-Tweezers Assembly-Line for the Construction of Complex Functional Zeolite L Structures M. Veiga-Gutiérrez, M. Woerdemann, E. Prasetyanto, C. Denz, L. De Cola Adv. Mater. 24, 2012, 5199–5204.