Multi-physics simulations of label-free optical-electrical forces acting on a silica nanoparticle trapped in a SANE plasmonic nanopore
Multi-physics simulations of label-free optical-electrical forces acting on a silica nanoparticle trapped in a SANE plasmonic nanopore
复制标题
对 SANE 等离子体纳米孔中捕获的二氧化硅纳米颗粒作用的无标记光电力的多物理场模拟
DOI：
10.1117/12.2607769
复制
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Alexandrakis, George
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Asadzadeh, Homayoun;Renkes, Scott;Kim, Min Jun;Alexandrakis, George
这项工作提出了Multiphysics COMSOL模拟，有助于剖析作用于由等离子体纳米孔传感器捕获的20 nm直径的二氧化硅纳米颗粒的光和电源的多个力的相对贡献。具体而言，纳米传感器使用自诱导反作用（SIBA）的原理，以光学方式将纳米颗粒捕获在集成在固态纳米孔（ssNP）顶部的双纳米孔（DNH）结构的中心。这种新型的SIBA致动纳米孔电泳（SANE）传感器允许同时记录由多个潜在力的相互作用产生的光学和电学数据特征：等离子体光学捕获、电渗、电泳、粘性拖曳和热传导力都被传感器捕获的二氧化硅纳米颗粒感受到。这项工作的目的是模拟这些潜在的力量，以帮助了解它们如何有助于传感器产生的光电测量。此外，将被SANE传感器捕获的20 nm二氧化硅纳米颗粒的实验测量与计算预测进行比较，以测试在纳米颗粒接近光阱及其通过位于光阱正下方的等离子体纳米孔的移位期间在实验测量的信号分布中看到的定性趋势。
This work presents Multiphysics COMSOL simulations that help dissect the relative contributions of multiple forces of optical and electrical origin acting on a 20 nm diameter silica nanoparticle trapped by a plasmonic nanopore sensor. Specifically, the nanosensor uses the principle of self-induced back action (SIBA) to trap nanoparticle optically at the center of a double nanohole (DNH) structure integrated on top of a solid-state nanopores (ssNP). This novel SIBA actuated nanopore electrophoresis (SANE) sensor allows simultaneous recording of optical and electrical data features that are generated by the interaction of multiple underlying forces: Plasmonic optical trapping, electroosmosis, electrophoresis, viscous drag and heat conduction forces are all felt by a silica nanoparticle trapped by the sensor. This work aims to simulate these underlying forces in order to help understand how they contribute to the optical-electrical measurements generated by sensor. Furthermore, experimental measurements of 20 nm silica nanoparticles trapped the SANE sensor were compared against computational predictions to test the qualitatively trends seen in experimentally measured signal profiles during the nanoparticle’s approach to the optical trap and its translocation through the plasmonic nanopore, located immediately below the optical trap.
登录
查看更多内容
影响因子：
10.8
作者：
Merchant, Christopher A.;Healy, Ken;Drndic, Marija
通讯作者：
Drndic, Marija
无标记无解决方案单蛋白-小分子结合动力学：光镊方法
DOI：
--
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
--
作者：
A. A. Balushi;R. Gordon
通讯作者：
R. Gordon
双纳米孔光捕获观察蛋白质-小分子相互作用的动态变化
DOI：
--
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
--
作者：
A. A. Balushi;R. Gordon
通讯作者：
R. Gordon
影响因子：
4
作者：
Fologea, Daniel;Ledden, Bradley;Li, Jiali
通讯作者：
Li, Jiali
影响因子：
13.3
作者：
Freedman, Kevin J.;Bastian, Arangassery R.;Kim, Min Jun
通讯作者：
Kim, Min Jun