Abstract

Optical tweezers with a low numerical aperture microscope objective is used to manipulate the microspheres at the water-air interface. In this letter, we determine the optimal optical trap for the lateral manipulation of microspheres at a water-air interface. The experimental results show that the trapping force is influenced by the expansion of the trapping beam at the back aperture of the objective. The optimal filling ratio of 0.65 is suggested for lateral optical manipulation at the water-air interface. The lateral trapping forces at the water-air interface are theoretically investigated with the ray-optics model. The numerical results show that the lateral trapping forces can be changed by shrinking the diameter of the trapping laser beam. The numerical results are in accordance with the experimental results.

© 2014 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. Ashkin, J. M. Dziedzic, J. E. Bjorkholm, and S. Chu, Opt. Lett. 11, 288 (1986).
  2. M. C. Zhong, X. B. Wei, J. H. Zhou, Z. Q. Wang, and Y. M. Li, Nature Commun. 4, 1768 (2013).
  3. R. W. Bowman, G. M. Gibson, M. J. Padgett, F. Saglimbeni, and R. Di Leonardo, Phys. Rev. Lett. 110, 095902 (2013).
  4. M. Zhong, G. Xue, J. Zhou, Z. Wang, and Y. Li, Chin. Opt. Lett. 10, 101701 (2012).
  5. K. Xiao and D. G. Grier, Phys. Rev. E 82, 051407 (2010).
  6. Y. Pang and R. Gordon, Nano Lett. 12, 402 (2012).
  7. T. Tao, J. Li, Q. Long, and X. Wu, Chin. Opt. Lett. 9, 120012 (2011).
  8. J. Yu, X. Tong, C. Li, Y. Huang, and A. Ye, Chin. Opt. Lett. 11, 091701 (2013).
  9. C. Wen and A. Ye, Chin. Opt. Lett. 11, 091702 (2013).
  10. R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).
  11. B. J. Park, J. P. Pantina, E. M. Furst, M. Oettel, S. Reynaert, and J. Vermant, Langmuir 24, 1686 (2008).
  12. A. Jesacher, S. Furhapter, C. Maurer, S. Bernet, and M. Ritsch-Marte, Opt. Express 14, 6342 (2006).
  13. C. K. Sun, Y. C. Huang, P. C. Cheng, H. C. Liu, and B. L. Lin, J. Opt. Soc. Am. B 18, 1483 (2001).
  14. R. Dasgupta, S. Ahlawat, and P. K. Gupta, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 9, S189 (2007).
  15. M. Zhong, J. Zhou, and Y. Li, Chin. Opt. Lett. 8, 673 (2010).
  16. A. Samadi and S. S. Reihani, Opt. Lett. 35, 1494 (2010).
  17. M. Mahamdeh, C. Perez Campos, and E. Schaffer, Opt. Express 19, 11759 (2011).
  18. B. H. Meng, J. H. Zhou, M. C. Zhong, Y. M. Li, J. G. Wu, and H. L. Ren, Chin. Phys. Lett. 25, 2300 (2008).
  19. J. H. Zhou, H. L. Ren, J. Cai, and Y. M. Li, Appl. Opt. 47, 6307 (2008).
  20. W. Chen, S. S. Tan, Z. S. Huang, T. K. Ng, W. T. Ford, and P. Tong, Phys. Rev. E 74, 021406 (2006).

2013 (4)

M. C. Zhong, X. B. Wei, J. H. Zhou, Z. Q. Wang, and Y. M. Li, Nature Commun. 4, 1768 (2013).

R. W. Bowman, G. M. Gibson, M. J. Padgett, F. Saglimbeni, and R. Di Leonardo, Phys. Rev. Lett. 110, 095902 (2013).

J. Yu, X. Tong, C. Li, Y. Huang, and A. Ye, Chin. Opt. Lett. 11, 091701 (2013).

C. Wen and A. Ye, Chin. Opt. Lett. 11, 091702 (2013).

2012 (2)

2011 (2)

M. Mahamdeh, C. Perez Campos, and E. Schaffer, Opt. Express 19, 11759 (2011).

T. Tao, J. Li, Q. Long, and X. Wu, Chin. Opt. Lett. 9, 120012 (2011).

2010 (3)

2008 (3)

J. H. Zhou, H. L. Ren, J. Cai, and Y. M. Li, Appl. Opt. 47, 6307 (2008).

B. J. Park, J. P. Pantina, E. M. Furst, M. Oettel, S. Reynaert, and J. Vermant, Langmuir 24, 1686 (2008).

B. H. Meng, J. H. Zhou, M. C. Zhong, Y. M. Li, J. G. Wu, and H. L. Ren, Chin. Phys. Lett. 25, 2300 (2008).

2007 (1)

R. Dasgupta, S. Ahlawat, and P. K. Gupta, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 9, S189 (2007).

2006 (2)

W. Chen, S. S. Tan, Z. S. Huang, T. K. Ng, W. T. Ford, and P. Tong, Phys. Rev. E 74, 021406 (2006).

A. Jesacher, S. Furhapter, C. Maurer, S. Bernet, and M. Ritsch-Marte, Opt. Express 14, 6342 (2006).

2002 (1)

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

2001 (1)

1986 (1)

Ahlawat, S.

R. Dasgupta, S. Ahlawat, and P. K. Gupta, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 9, S189 (2007).

Annesley, J.

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

Ashkin, A.

Aveyard, R.

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

Bernet, S.

Binks, B. P.

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

Bjorkholm, J. E.

Botchway, S. W.

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

Bowman, R. W.

R. W. Bowman, G. M. Gibson, M. J. Padgett, F. Saglimbeni, and R. Di Leonardo, Phys. Rev. Lett. 110, 095902 (2013).

Burgess, A. N.

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

Cai, J.

Campos, C. Perez

Chen, W.

W. Chen, S. S. Tan, Z. S. Huang, T. K. Ng, W. T. Ford, and P. Tong, Phys. Rev. E 74, 021406 (2006).

Cheng, P. C.

Chu, S.

Clint, J. H.

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

Dasgupta, R.

R. Dasgupta, S. Ahlawat, and P. K. Gupta, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 9, S189 (2007).

Dziedzic, J. M.

Fletcher, P. D. I.

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

Ford, W. T.

W. Chen, S. S. Tan, Z. S. Huang, T. K. Ng, W. T. Ford, and P. Tong, Phys. Rev. E 74, 021406 (2006).

Furhapter, S.

Furst, E. M.

B. J. Park, J. P. Pantina, E. M. Furst, M. Oettel, S. Reynaert, and J. Vermant, Langmuir 24, 1686 (2008).

Gibson, G. M.

R. W. Bowman, G. M. Gibson, M. J. Padgett, F. Saglimbeni, and R. Di Leonardo, Phys. Rev. Lett. 110, 095902 (2013).

Gordon, R.

Y. Pang and R. Gordon, Nano Lett. 12, 402 (2012).

Grier, D. G.

K. Xiao and D. G. Grier, Phys. Rev. E 82, 051407 (2010).

Gupta, P. K.

R. Dasgupta, S. Ahlawat, and P. K. Gupta, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 9, S189 (2007).

Horozov, T. S.

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

Huang, Y.

Huang, Y. C.

Huang, Z. S.

W. Chen, S. S. Tan, Z. S. Huang, T. K. Ng, W. T. Ford, and P. Tong, Phys. Rev. E 74, 021406 (2006).

Jesacher, A.

Leonardo, R. Di

R. W. Bowman, G. M. Gibson, M. J. Padgett, F. Saglimbeni, and R. Di Leonardo, Phys. Rev. Lett. 110, 095902 (2013).

Li, C.

Li, J.

T. Tao, J. Li, Q. Long, and X. Wu, Chin. Opt. Lett. 9, 120012 (2011).

Li, Y.

Li, Y. M.

M. C. Zhong, X. B. Wei, J. H. Zhou, Z. Q. Wang, and Y. M. Li, Nature Commun. 4, 1768 (2013).

J. H. Zhou, H. L. Ren, J. Cai, and Y. M. Li, Appl. Opt. 47, 6307 (2008).

B. H. Meng, J. H. Zhou, M. C. Zhong, Y. M. Li, J. G. Wu, and H. L. Ren, Chin. Phys. Lett. 25, 2300 (2008).

Lin, B. L.

Liu, H. C.

Long, Q.

T. Tao, J. Li, Q. Long, and X. Wu, Chin. Opt. Lett. 9, 120012 (2011).

Mahamdeh, M.

Maurer, C.

Meng, B. H.

B. H. Meng, J. H. Zhou, M. C. Zhong, Y. M. Li, J. G. Wu, and H. L. Ren, Chin. Phys. Lett. 25, 2300 (2008).

Nees, D.

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

Neumann, B.

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

Ng, T. K.

W. Chen, S. S. Tan, Z. S. Huang, T. K. Ng, W. T. Ford, and P. Tong, Phys. Rev. E 74, 021406 (2006).

Oettel, M.

B. J. Park, J. P. Pantina, E. M. Furst, M. Oettel, S. Reynaert, and J. Vermant, Langmuir 24, 1686 (2008).

Padgett, M. J.

R. W. Bowman, G. M. Gibson, M. J. Padgett, F. Saglimbeni, and R. Di Leonardo, Phys. Rev. Lett. 110, 095902 (2013).

Pang, Y.

Y. Pang and R. Gordon, Nano Lett. 12, 402 (2012).

Pantina, J. P.

B. J. Park, J. P. Pantina, E. M. Furst, M. Oettel, S. Reynaert, and J. Vermant, Langmuir 24, 1686 (2008).

Park, B. J.

B. J. Park, J. P. Pantina, E. M. Furst, M. Oettel, S. Reynaert, and J. Vermant, Langmuir 24, 1686 (2008).

Parker, A. W.

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

Paunov, V. N.

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

Reihani, S. S.

Ren, H. L.

J. H. Zhou, H. L. Ren, J. Cai, and Y. M. Li, Appl. Opt. 47, 6307 (2008).

B. H. Meng, J. H. Zhou, M. C. Zhong, Y. M. Li, J. G. Wu, and H. L. Ren, Chin. Phys. Lett. 25, 2300 (2008).

Reynaert, S.

B. J. Park, J. P. Pantina, E. M. Furst, M. Oettel, S. Reynaert, and J. Vermant, Langmuir 24, 1686 (2008).

Ritsch-Marte, M.

Saglimbeni, F.

R. W. Bowman, G. M. Gibson, M. J. Padgett, F. Saglimbeni, and R. Di Leonardo, Phys. Rev. Lett. 110, 095902 (2013).

Samadi, A.

Schaffer, E.

Sun, C. K.

Tan, S. S.

W. Chen, S. S. Tan, Z. S. Huang, T. K. Ng, W. T. Ford, and P. Tong, Phys. Rev. E 74, 021406 (2006).

Tao, T.

T. Tao, J. Li, Q. Long, and X. Wu, Chin. Opt. Lett. 9, 120012 (2011).

Tong, P.

W. Chen, S. S. Tan, Z. S. Huang, T. K. Ng, W. T. Ford, and P. Tong, Phys. Rev. E 74, 021406 (2006).

Tong, X.

Vermant, J.

B. J. Park, J. P. Pantina, E. M. Furst, M. Oettel, S. Reynaert, and J. Vermant, Langmuir 24, 1686 (2008).

Wang, Z.

Wang, Z. Q.

M. C. Zhong, X. B. Wei, J. H. Zhou, Z. Q. Wang, and Y. M. Li, Nature Commun. 4, 1768 (2013).

Ward, A. D.

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

Wei, X. B.

M. C. Zhong, X. B. Wei, J. H. Zhou, Z. Q. Wang, and Y. M. Li, Nature Commun. 4, 1768 (2013).

Wen, C.

Wu, J. G.

B. H. Meng, J. H. Zhou, M. C. Zhong, Y. M. Li, J. G. Wu, and H. L. Ren, Chin. Phys. Lett. 25, 2300 (2008).

Wu, X.

T. Tao, J. Li, Q. Long, and X. Wu, Chin. Opt. Lett. 9, 120012 (2011).

Xiao, K.

K. Xiao and D. G. Grier, Phys. Rev. E 82, 051407 (2010).

Xue, G.

Ye, A.

Yu, J.

Zhong, M.

Zhong, M. C.

M. C. Zhong, X. B. Wei, J. H. Zhou, Z. Q. Wang, and Y. M. Li, Nature Commun. 4, 1768 (2013).

B. H. Meng, J. H. Zhou, M. C. Zhong, Y. M. Li, J. G. Wu, and H. L. Ren, Chin. Phys. Lett. 25, 2300 (2008).

Zhou, J.

Zhou, J. H.

M. C. Zhong, X. B. Wei, J. H. Zhou, Z. Q. Wang, and Y. M. Li, Nature Commun. 4, 1768 (2013).

J. H. Zhou, H. L. Ren, J. Cai, and Y. M. Li, Appl. Opt. 47, 6307 (2008).

B. H. Meng, J. H. Zhou, M. C. Zhong, Y. M. Li, J. G. Wu, and H. L. Ren, Chin. Phys. Lett. 25, 2300 (2008).

Appl. Opt. (1)

Chin. Opt. Lett. (5)

Chin. Phys. Lett. (1)

B. H. Meng, J. H. Zhou, M. C. Zhong, Y. M. Li, J. G. Wu, and H. L. Ren, Chin. Phys. Lett. 25, 2300 (2008).

J. Opt. A: Pure Appl. Opt. (1)

R. Dasgupta, S. Ahlawat, and P. K. Gupta, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 9, S189 (2007).

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Langmuir (1)

B. J. Park, J. P. Pantina, E. M. Furst, M. Oettel, S. Reynaert, and J. Vermant, Langmuir 24, 1686 (2008).

Nano Lett. (1)

Y. Pang and R. Gordon, Nano Lett. 12, 402 (2012).

Nature Commun. (1)

M. C. Zhong, X. B. Wei, J. H. Zhou, Z. Q. Wang, and Y. M. Li, Nature Commun. 4, 1768 (2013).

Opt. Express (2)

Opt. Lett. (2)

Phys. Rev. E (2)

W. Chen, S. S. Tan, Z. S. Huang, T. K. Ng, W. T. Ford, and P. Tong, Phys. Rev. E 74, 021406 (2006).

K. Xiao and D. G. Grier, Phys. Rev. E 82, 051407 (2010).

Phys. Rev. Lett. (2)

R. W. Bowman, G. M. Gibson, M. J. Padgett, F. Saglimbeni, and R. Di Leonardo, Phys. Rev. Lett. 110, 095902 (2013).

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, P. D. I. Fletcher, T. S. Horozov, B. Neumann, V. N. Paunov, J. Annesley, S. W. Botchway, D. Nees, A. W. Parker, A. D. Ward, and A. N. Burgess, Phys. Rev. Lett. 88, 246102 (2002).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.