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期刊信息
  • 主管单位:
  • 中国科学技术协会
  • 主办单位:
  • 中国仪器仪表学会、上海光学仪器研究所、中国光学学会工程光学专业委员会
  • 主  编:
  • 庄松林
  • 地  址:
  • 上海市军工路516号上海理工大学《光学仪器》编辑部
  • 邮政编码:
  • 200093
  • 联系电话:
  • 021-55270110
  • 电子邮件:
  • gxyq@usst.edu.cn
  • 国际标准刊号:
  • 1005-5630
  • 国内统一刊号:
  • 31-1504/TH
  • 邮发代号:
  • 单  价:
  • 15.00
  • 定  价:
  • 90.00
基于扫描光镊技术的多粒子力测量与流变学分析
Multi-particle force measurement and rheological analysis based on scanning optical tweezers technology
投稿时间:2025-02-24  
DOI:10.3969/j.issn.1005-5630.202502240032
中文关键词:  扫描光镊技术  多粒子操控  溶剂介导力  微流变学  纤维素溶液
英文关键词:scanning optical tweezers technology  multi-particle manipulation  solvent-mediated force  microrheology  cellulose solution
基金项目:国家自然科学基金(12474431);广东省基础与应用基础研究基金(2023A1515030143)
作者单位E-mail
李姮 暨南大学 物理与光电工程学院,广东 广州 511443  
陈小霞 暨南大学 物理与光电工程学院,广东 广州 511443  
李泽然 暨南大学 物理与光电工程学院,广东 广州 511443  
张垚 暨南大学 物理与光电工程学院,广东 广州 511443 zhyao5@jnu.edu.cn 
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中文摘要:
      提出了一种基于高精度光镊系统的多粒子力测量与流变学分析方法,旨在解决微纳米尺度下粒子相互作用力与介质黏弹性的同步表征问题。实验采用Aresis Tweez 300扫描光镊系统,通过捕获和操控直径为2.5 μm的SiO2粒子,实现了粒子间溶剂介导力的高分辨率(约20 fN)测量,并研究了纤维素溶液(质量浓度1%)的流变学特性(如储能模量和黏度)。结果表明,扫描光镊系统能够精确测量粒子间的相互作用力,并能准确表征复杂流体的动态响应。结合多周期平均技术和实时追踪方法,该系统的信噪比显著提升,可适用于微纳米尺度下的动态分析。研究展示了扫描光镊技术在胶体科学、生物物理和材料科学中的广泛应用前景,为微纳米尺度下的力测量和流变学研究提供了新的工具和方法。
英文摘要:
      This study introduces a method for multiparticle force measurement and rheological analysis using a high-precision optical tweezers system, aiming to address the challenge of simultaneous characterization of interaction forces and medium viscoelasticity at the micro/nanoscale. Experiments utilizing the Aresis Tweez 300 scanning optical tweezers system achieved trapping and manipulation of 2.5-μm-diameter SiO2 particles, enabling high-resolution measurement of solvent-mediated interparticle forces (approximately 20 fN) and investigation of cellulose solution rheology (1% mass concentration), including storage modulus and viscosity. The results demonstrated that the scanning optical tweezers system could accurately measure interparticle interaction forces and characterize the dynamic response of complex fluids. By combining multicycle averaging techniques and real-time tracking methods, the signal-to-noise ratio of the system was significantly enhanced, rendering it suitable for dynamic analysis at the micro/nanoscale. This research highlights the broad application potential of scanning optical tweezers technology in colloid science, biophysics, and materials science, providing a novel methodology for micro/nanoscale force and rheology studies.
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