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Le pinzette ottiche (o \textit{optical tweezers}, OT) sono strumenti che sfruttano la \emph{forza di radiazione} esercitata da un fascio laser gaussiano altamente focalizzato su materiali dielettrici, in modo da intrappolare e manipolare oggetti microscopici con una precisione sub-nanometrica.
Questa tecnologia sfrutta il gradiente d'intensità di un fascio gaussiano focalizzato in prossimità del suo \textit{waist} e l'interazione tra il dipolo elettrico indotto nel materiale e il fascio.
Questa tecnologia sfrutta il gradiente d'intensità di un fascio
gaussiano focalizzato interagente con particelle dielettriche immerse
in un fluido. L'interazione delle particelle con la radiazione fa si
che queste risentano di una forza di richiamo verso una posizione
di equilibrio in prossimità del fuoco del fascio.
Arthur Ashkin fu, nel 1986, il primo a realizzare sperimentalmente delle pinzette ottiche, riuscendo a intrappolare microsfere sintetiche e batteri\cite{Ashkin:86}. Per questo risultato gli fu conferito il premio Nobel nel 2018, \emph{``per le pinzette ottiche e le loro applicazioni ai sistemi biologici''}.
Per descrivere quantitativamente il funzionamento delle pinzette ottiche possiamo considerare l'interazione radiazione-materia nel limite di oggetti molto più piccoli della lunghezza d'onda della radiazione.
Per descrivere quantitativamente il funzionamento delle pinzette
ottiche consideriamo in generale l'effetto dell'interazione tra
una microsfera dielettrica, immersa in una soluzione liquida, e
la radiazione elettromagnetica prodotta da un fascio laser gaussiano
focalizzato.
In generale la forza a cui è soggetta la microsfera interagente
col campo elettromagnetico può essere scomposta in due contributi:
\begin{itemize}
\item La \textbf{forza di \textit{scattering}} o pressione di radiazione, sempre orientata nella direzione di propagazione
della radiazione e proporzionale alla sua intesità.
\item La \textbf{forza di dipolo} o gradiente, proporzionale
al gradiente d'intensità della radiazione elettromagnetico.
\end{itemize}
L'origine di questi due contributi e la dipenza dalle caratteristiche
della microsfera e del liquido utilizzati possono essere derivate
analiticamente dalle equazioni di Maxwell nei limiti del regime
di Rayleigh, ovvero quando le dimensioni della sfera sono molto
inferiori alla lunghezza d'onda della radiazione utilizzata.
In questo limite possiamo considerare il materiale interagente con la radiazione come un dipolo elettrico puntiforme, associato ad una polarizzabilità $\alpha$. Il vettore di polarizzazione nel dipolo puntiforme sarà quindi $\vec{p} = \alpha \vec{E}$.


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\chapter{Metodi}
In figure \label{fig:setup} è mostrato uno schema integrale dell'apparato realizzato.
In figura \ref{fig:setup} è mostrato uno schema integrale
dell'apparato realizzato.
Le componenti principali sono descritte nella sezione \ref{sec:setup}.
Successivamente, nella sezione \ref{sec:stabilization} è descritto il sistema di stabilizzazione meccanica introdotto per compensare lo spostamento
del campione dovuto a \textit{drift} termico e oscillazioni acustiche.
Nella sezione \ref{sec:calibration} è descritta nel dettaglio la procedura
usata per la calibrazione dei parametri delle trappole ottiche.
Successivamente, nella sezione \ref{sec:stabilization} è descritto il
sistema di stabilizzazione meccanica introdotto per compensare lo
spostamento
del campione dovuto a deriva termica e oscillazioni acustiche.
Nella sezione \ref{sec:calibration} è descritta nel dettaglio la
procedura usata per la calibrazione dei parametri delle trappole
ottiche.
L'esperimento tipico utilizzato per studiare l'interazione tra una proteina
e un microfilamento di actina consiste in un saggio a tre sfere, o \textit{3-beads assay}. I dettagli per la realizzazione di questo
esperimento sono illustrati nella sezione \ref{sec:3beads}.
L'esperimento tipico utilizzato per studiare l'interazione tra una
proteina e un microfilamento di actina consiste in un saggio a tre
sfere, o \textit{3-beads assay}. I dettagli per la realizzazione di
questo esperimento sono illustrati nella sezione \ref{sec:3beads}.
\section{Apparato sperimentale}
\label{sec:setup}
L'apparato sperimentale è stato realizzato presso i laboratori del LENS,
sulla base dell'apparato utilizzato in precedenza dal gruppo di
L'apparato sperimentale è stato realizzato presso i laboratori del
LENS, sulla base dell'apparato utilizzato in precedenza dal di
Biofisica di Singola Molecola per lo studio delle interazioni tra
miosina e filamenti di actina e repressori della trascrizione
e filamenti di DNA.
L'apparto si compone di N parti principali:
\begin{description}
\item[Pinzette ottiche:] Una coppia di fasci gaussiani a \SI{1064}{\nm}, ottenuti da un laser a stato solido,
\end{description}
\begin{sidewaysfigure}
\includegraphics[width=1.0\linewidth]{images/Setup.pdf}


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