Análisis de la fuerza transversal en las aproximaciones de Rayleigh y Mie para un rayo de captura TEM00 y TEM*01
Analysis of the Transverse Force in the Rayleigh and Mie Approximations for a Capture Beam TEM00 and TEM*01
Barra lateral del artículo
PDF
FLIP
HTML
Cómo citar
Páez - Amaya, D. ., Català - Castro, F. ., Molina - Prado, M. L. ., Montes-Usategui, M. ., & Arias - Hernández, N. A. (2020). Análisis de la fuerza transversal en las aproximaciones de Rayleigh y Mie para un rayo de captura TEM00 y TEM*01. Respuestas, 25(1), 53–59. https://doi.org/10.22463/0122820X.2405
Más formatos de cita
Número
Sección
Artículos de investigación
Términos de la licencia
(VER)
Contenido principal del artículo
Resumen
Las pinzas ópticas utilizan un rayo láser altamente enfocado para capturar y manipular objetos micro y nanométricos. Se ha demostrado que son un dispositivo prometedor para la investigación de vanguardia en varios campos, como la microbiología y la biofísica. La predicción de las fuerzas ópticas presentes en este fenómeno es un problema actual en continua evolución. Además, el reciente uso de haces de vórtice con propiedades exóticas como el momento angular orbital, con ventajas como la manipulación rotacional de las micropartículas capturadas y la reducción del daño óptico en las muestras biológicas (Opticution), hace que el problema sea aún más complejo. Se presentan expresiones matemáticas en los regímenes de Rayleigh y Mie para la fuerza de radiación sobre una esfera dieléctrica capturada por los haces de los modos TEM00 y TEM*01. A continuación se comparan los resultados teóricos con las mediciones experimentales obtenidas con un dispositivo de medición directa de la fuerza basado en la detección del momento de la luz.
Palabras clave
Descargas
Los datos de descargas todavía no están disponibles.
Detalles del artículo
Referencias
A. Ashkin, J. Dziedzic, J. Bjorkholm and S. Chu. “Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles”, Optics Letters, vol. 11, pp. 288-290, 1986.
A. Ashkin, “Atomic-beam deflection by resonance-radiation pressure”, Physical Review Letters, vol. 25, pp. 1321-1324, 1970.
R. Agarwal, K. Ladavac, Y. Roichman, G. Yu, C. Lieber and D. Grier, “Manipulation and assembly of nanowires with holographic optical traps”, Optics Express, vol. 13, pp. 8906-8912, 2005.
K. Dholakia and P. Zemanek, “Colloquium: Gripped by light: Optical binding”, Reviews of Modern Physics, vol. 82, pp. 1767-1791, 2010.
D. Chang, C. Regal, S. Papp, D. Wilson, J. Ye, O. Painter, H. Kimble and P. Zoller “Cavity opto-mechanics using an optically levitated nanosphere” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 107, no. 3, pp.1005-1010, 2010
R. Dasgupta, S. Ahlawat, R. Shanker, S. Shukla and P. Gupta, “Optical trapping of spermatozoa using laguerre-gaussian laser modes”, Journal of Biomedical Optics, vol. 15, pp. 0650101-5, 2010.
M. Padgett and R. Bowman, “Tweezers with a twist”, Nature Photonics, vol. 5, pp.343-348, 2011
X. Zhou, Z. Chen, Z. Liu and J. Pu, “Experimental investigation on optical vortex tweezers for microbubble trapping”, Open Physics, vol. 16. no. 5 pp. 52, 2018.
C. Frederic, M. Ferran, M. Montes-Usategui, A. Farré and E. Martín-Badosa, “Influence of experimental parameters on the laser heating of an optical trap”, Scientific Reports, vol. 7, no. 16052, 2017.
H. Yasuhiro and A. Toshimitsu, “Radiation forces on a dielectric sphere in the Rayleigh scattering regime”, Optics Communications, vol. 124, pp. 529-541, 1996.
A. Ashkin, “Forces of a single-beam gradient laser trap on a dielectric sphere in the ray optics regime” Biophysical Journal, vol. 61, pp.569–582, 1992.
V. Garbin, D. Cojoc, R. Kulkarni, R. Malureanu, E. Ferrari, M. Nadasan and E. DiFabrizio “Numerical analysis of forces in optical tweezers in the Rayleigh regime”, Proceedings of SPIE 5972, Advanced Topics in Optoelectronics, Microelectronics, and Nanotechnologies II, 597205, 2005.
D. Amaya, N. Arias and M. Molina, “Interfaz Gráfica Para El Análisis De Las Fuerzas De Captura En Una Pinza Óptica Usando Las Aproximaciones De Rayleigh y Mie” Bistua: Revista de la Facultad de Ciencias Básicas, vol. 14 pp. 182-193, 2016.
D. Paez, “Análisis Teórico de una Pinza óptica en las Aproximaciones de Rayleigh y Mie para un Haz de Captura Doughnut-Shaped tipo 〖"TEM" 〗_"01" ^"*" ” tesis de Master, Departamento de Física y Geología, Universidad de Pamplona, Colombia, 2018.
D. Páez, N. Arias and M. Molina, “Estudio De Las Fuerzas De Una Pinza Óptica Sobre Una Esfera Dieléctrica En El Régimen De La Óptica De Rayos Para Un Haz De Captura Laguerre Gaussiano Modo”, Bistua: Revista de la Facultad de Ciencias Básicas, vol. 16, no. 2, pp. 3-17, 2018.
I. Kang-Bin, D. Lee, K. Hyun-Ik, O. Cha-Hwan, S. Seok-Ho and K. Pill-Soo, “Calculation of Optical Trapping Forces on Microspheres in the Ray Optics Regime”, Journal of the Korean Physical Society, vol. 40, pp. 930-933, 2002
S. Smith, Y. Cui and C. Bustamante, “Optical-trap force transducer that operates by direct measurement of light momentum”, Biophotonics, vol. 361, pp. 134-162, 2003.
A. Farré and M. Montes-Usategui, “A force detection technique for single-beam optical traps based on direct measurement of light momentum changes”, Optics Express, vol. 18 pp. 11955-11968, 2010.
A. Farré, F. Marsà and M. Montes-Usategui, “Optimized back-focal-plane interferometry directly measures forces of optically trapped particles”, Optics Express, vol. 20 pp. 12270-12291, 2012.
J. Yonggun, K. Suvranta, R. Babu, J. Narayanareddy, K. Michelle, S. Gross, “Calibration of Optical Tweezers for in Vivo Force Measurements: How do Different Approaches Compare?”, Biophysical Journal, vol. 107, no. 6, pp. 1474-1484, 2014.
C. Frederic, M. Ferran, M. Montes-Usategui, A. Farré and E. Martín-Badosa, “Extending calibration-free force measurements to optically-trapped rod-shaped samples”, Scientific Reports, vol. 7, pp. 1-10, 2017
I. Lenton, A. Stilgoe, H. Rubinsztein-Dunlop and T. Nieminen, “Visual guide to optical tweezers”, European Journal of Physics, vol. 38, no. 3, pp. 1-17, 2017.
A. Ashkin, “Atomic-beam deflection by resonance-radiation pressure”, Physical Review Letters, vol. 25, pp. 1321-1324, 1970.
R. Agarwal, K. Ladavac, Y. Roichman, G. Yu, C. Lieber and D. Grier, “Manipulation and assembly of nanowires with holographic optical traps”, Optics Express, vol. 13, pp. 8906-8912, 2005.
K. Dholakia and P. Zemanek, “Colloquium: Gripped by light: Optical binding”, Reviews of Modern Physics, vol. 82, pp. 1767-1791, 2010.
D. Chang, C. Regal, S. Papp, D. Wilson, J. Ye, O. Painter, H. Kimble and P. Zoller “Cavity opto-mechanics using an optically levitated nanosphere” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 107, no. 3, pp.1005-1010, 2010
R. Dasgupta, S. Ahlawat, R. Shanker, S. Shukla and P. Gupta, “Optical trapping of spermatozoa using laguerre-gaussian laser modes”, Journal of Biomedical Optics, vol. 15, pp. 0650101-5, 2010.
M. Padgett and R. Bowman, “Tweezers with a twist”, Nature Photonics, vol. 5, pp.343-348, 2011
X. Zhou, Z. Chen, Z. Liu and J. Pu, “Experimental investigation on optical vortex tweezers for microbubble trapping”, Open Physics, vol. 16. no. 5 pp. 52, 2018.
C. Frederic, M. Ferran, M. Montes-Usategui, A. Farré and E. Martín-Badosa, “Influence of experimental parameters on the laser heating of an optical trap”, Scientific Reports, vol. 7, no. 16052, 2017.
H. Yasuhiro and A. Toshimitsu, “Radiation forces on a dielectric sphere in the Rayleigh scattering regime”, Optics Communications, vol. 124, pp. 529-541, 1996.
A. Ashkin, “Forces of a single-beam gradient laser trap on a dielectric sphere in the ray optics regime” Biophysical Journal, vol. 61, pp.569–582, 1992.
V. Garbin, D. Cojoc, R. Kulkarni, R. Malureanu, E. Ferrari, M. Nadasan and E. DiFabrizio “Numerical analysis of forces in optical tweezers in the Rayleigh regime”, Proceedings of SPIE 5972, Advanced Topics in Optoelectronics, Microelectronics, and Nanotechnologies II, 597205, 2005.
D. Amaya, N. Arias and M. Molina, “Interfaz Gráfica Para El Análisis De Las Fuerzas De Captura En Una Pinza Óptica Usando Las Aproximaciones De Rayleigh y Mie” Bistua: Revista de la Facultad de Ciencias Básicas, vol. 14 pp. 182-193, 2016.
D. Paez, “Análisis Teórico de una Pinza óptica en las Aproximaciones de Rayleigh y Mie para un Haz de Captura Doughnut-Shaped tipo 〖"TEM" 〗_"01" ^"*" ” tesis de Master, Departamento de Física y Geología, Universidad de Pamplona, Colombia, 2018.
D. Páez, N. Arias and M. Molina, “Estudio De Las Fuerzas De Una Pinza Óptica Sobre Una Esfera Dieléctrica En El Régimen De La Óptica De Rayos Para Un Haz De Captura Laguerre Gaussiano Modo”, Bistua: Revista de la Facultad de Ciencias Básicas, vol. 16, no. 2, pp. 3-17, 2018.
I. Kang-Bin, D. Lee, K. Hyun-Ik, O. Cha-Hwan, S. Seok-Ho and K. Pill-Soo, “Calculation of Optical Trapping Forces on Microspheres in the Ray Optics Regime”, Journal of the Korean Physical Society, vol. 40, pp. 930-933, 2002
S. Smith, Y. Cui and C. Bustamante, “Optical-trap force transducer that operates by direct measurement of light momentum”, Biophotonics, vol. 361, pp. 134-162, 2003.
A. Farré and M. Montes-Usategui, “A force detection technique for single-beam optical traps based on direct measurement of light momentum changes”, Optics Express, vol. 18 pp. 11955-11968, 2010.
A. Farré, F. Marsà and M. Montes-Usategui, “Optimized back-focal-plane interferometry directly measures forces of optically trapped particles”, Optics Express, vol. 20 pp. 12270-12291, 2012.
J. Yonggun, K. Suvranta, R. Babu, J. Narayanareddy, K. Michelle, S. Gross, “Calibration of Optical Tweezers for in Vivo Force Measurements: How do Different Approaches Compare?”, Biophysical Journal, vol. 107, no. 6, pp. 1474-1484, 2014.
C. Frederic, M. Ferran, M. Montes-Usategui, A. Farré and E. Martín-Badosa, “Extending calibration-free force measurements to optically-trapped rod-shaped samples”, Scientific Reports, vol. 7, pp. 1-10, 2017
I. Lenton, A. Stilgoe, H. Rubinsztein-Dunlop and T. Nieminen, “Visual guide to optical tweezers”, European Journal of Physics, vol. 38, no. 3, pp. 1-17, 2017.
