Universitätsbibliothek Wien

Optical trapping and transport of nanoparticles with hollow core photonic crystal fibers

Grass, David (2013) Optical trapping and transport of nanoparticles with hollow core photonic crystal fibers.
Masterarbeit, University of Vienna. Fakultät für Physik
BetreuerIn: Aspelmeyer, Markus

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URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29147.27581.354959-9
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Abstract in English

Optical trapped, small spheres in ultra-high vacuum recently gained attention as an opto-mechanical system that allows testing fundamental questions in physics [1, 2, 3, 4, 5]. One of the challenges for those types of experiments is the preparation of a nanometer sized particle in an ultra-high vacuum. Particle sizes typically proposed for those experiments are around 100nm. The two common approaches to prepare nanoparticles in an optical trap are limited. Shaking particles loose from a piezoelectric crystal is strongly constrained by Van der Waals forces. The approach based on liquid droplets containing nanoparticles is detrimental for the vacuum. This thesis introduces a novel particle source combining a nebulizer source with optical trapping and a hollow core photonic crystal fiber. The fiber provides a 10µm wide core connecting a nebulizer source with a science chamber. An optical trap is prepared through the hollow core fiber. It provides a transport mechanism capable of trapping a single nanoparticle from the nebulizer source and moving it in a controlled way into the science chamber. The experiment performed demonstrates the basic working principle by transporting nanoparticles from a nebulizer source through a hollow core photonic crystal fiber into a science chamber at room pressure. The setup allows high positioning accuracy and characterisation of the nanoparticle dynamics. The system is demonstrated to be compatible with an ultra-high vacuum environment and promises transport of nanoparticles into ultra-high vacuum.

Schlagwörter in Englisch

optical trapping / hollow core photonic crystal fibers / nanoparticles

Abstract in German

Mit Licht gefangene, kleine Kügelchen in Ultrahochvakuum gewinnen an Aufmerksamkeit als optomechanisches System für Tests von fundamentalen Fragen der Physik [1, 2, 3, 4, 5]. Eine der Herausforderungen solcher Experimente ist die Präparation von nanometer großen Teilchen im Ultrahochvakuum. Vorgeschlagene Teichengrößen liegen typischerweise um 100nm. Die beiden üblichen Methoden zur Präparation sind ungeeignet. Abschütteln kleiner Teilchen von piezoelektrischen Kristallen ist durch Van der Waals Kräfte limitiert. Der Zugang basierend auf Nanoteilchen in Flüssigkeitstropfen ist schädlich für ein Ultrahochvakuum. Diese Arbeit stellt eine neue Teilchenquelle vor die optisches fangen mit photonischen Hohlkristalllichtleitern kombiniert. Der Hohllichtleiter hat ein Loch von 10µm mit dem man eine Verneblungsquelle mit einer Experimentenkammer verbinden kann. Eine optische Falle durch den Lichtleiter ermöglicht das Fangen eines Teilchens von der Verneblungsquelle und einen kontrollierten Transport durch den Lichtleiter in die Experimentenkammer. Das durchgeführte Experiment demonstriert die grundlegenden Funktionsprinzipien des Transports von Nanoteilchen einer Verneblungsquelle durch einen photonischen Hohlkristal- llichtleiter in eine Experimentenkammer bei Raumdruck. Der Aufbau erlaubt hohe Positioniergenauigkeit und Charakterisierung der Dynamik von Nanoteilchen. Es wurde gezeigt, dass das System kompatibel mit einer Ultrahochvakuumumgebung ist. Des Weiteren ist das System vielversprechend den Transport eines Nanoteilchen in Ultrahochvakuum zu ermöglichen.

Schlagwörter in Deutsch

optisches Fangen / photonische Hohlkristalllichtleiter / Nanoteilchen

Item Type: Hochschulschrift (Masterarbeit)
Author: Grass, David
Title: Optical trapping and transport of nanoparticles with hollow core photonic crystal fibers
Umfangsangabe: VI, 50 S. : Ill., graph. Darst.
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Physik
Publication year: 2013
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Aspelmeyer, Markus
Assessor: Aspelmeyer, Markus
Classification: 33 Physik > 33.05 Experimentalphysik
33 Physik > 33.18 Optik
33 Physik > 33.23 Quantenphysik
AC Number: AC11312736
Item ID: 28929
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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