Abstract

The motion of colloidal particles on a periodic optical potential energy landscape in the presence of an external driving force may result in particle separation. In contrast to recent methods of holographic or interferometric generation of such landscapes, we use an acousto-optic deflector to create two-dimensional landscapes. We present what is believed to be the first experimental realization of fractionation with simultaneous sorting of four different sizes of colloidal microparticle into laterally separated parallel laminar streams.

© 2007 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. P. MacDonald, G. C. Spalding, and K. Dholakia, Nature 426, 421-424 (2003).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. M. Pelton, K. Ladavac, and D. G. Grier, Phys. Rev. E 70, 031108 (2004).
    [CrossRef]
  3. A. M. Lacasta, J. M. Sancho, A. H. Romero, and K. Lindenberg, Phys. Rev. Lett. 94, 160601 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. L. Paterson, E. Papagiakoumou, G. Milne, V. Garcés-Chávez, S. A. Tatarkova, W. Sibbett, F. J. Gunn-Moore, P. E. Bryant, A. C. Riches, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 87, 123901 (2005).
    [CrossRef]
  5. I. Ricárdez-Vargas, P. Rodriguez-Montero, R. Ramos-Garca, and K. Volke-Sepulveda, Appl. Phys. Lett. 88, 121116 (2006).
    [CrossRef]
  6. T. Cizmár, M. Siler, M. Sery, P. Zemanek, V. Garces-Chavez, and K. Dholakia, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
    [CrossRef]
  7. S. J. Hart and A. V. Terray, Appl. Phys. Lett. 83, 5316 (2003).
    [CrossRef]
  8. K. Ladavac, K. Kasza, and D. G. Grier, Phys. Rev. E 70, 010901 (2004).
    [CrossRef]
  9. Y. Y. Sun, L. S. Ong, and X. C. Yuan, Appl. Phys. Lett. 89, 141108 (2006).
    [CrossRef]
  10. F. C. Cheong, C. H. Sow, A. T. S. Wee, P. Shao, A. A. Bettiol, J. A. Van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. B 83, 121 (2006).
    [CrossRef]

2006

I. Ricárdez-Vargas, P. Rodriguez-Montero, R. Ramos-Garca, and K. Volke-Sepulveda, Appl. Phys. Lett. 88, 121116 (2006).
[CrossRef]

T. Cizmár, M. Siler, M. Sery, P. Zemanek, V. Garces-Chavez, and K. Dholakia, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[CrossRef]

Y. Y. Sun, L. S. Ong, and X. C. Yuan, Appl. Phys. Lett. 89, 141108 (2006).
[CrossRef]

F. C. Cheong, C. H. Sow, A. T. S. Wee, P. Shao, A. A. Bettiol, J. A. Van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. B 83, 121 (2006).
[CrossRef]

2005

A. M. Lacasta, J. M. Sancho, A. H. Romero, and K. Lindenberg, Phys. Rev. Lett. 94, 160601 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

L. Paterson, E. Papagiakoumou, G. Milne, V. Garcés-Chávez, S. A. Tatarkova, W. Sibbett, F. J. Gunn-Moore, P. E. Bryant, A. C. Riches, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 87, 123901 (2005).
[CrossRef]

2004

M. Pelton, K. Ladavac, and D. G. Grier, Phys. Rev. E 70, 031108 (2004).
[CrossRef]

K. Ladavac, K. Kasza, and D. G. Grier, Phys. Rev. E 70, 010901 (2004).
[CrossRef]

2003

M. P. MacDonald, G. C. Spalding, and K. Dholakia, Nature 426, 421-424 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

S. J. Hart and A. V. Terray, Appl. Phys. Lett. 83, 5316 (2003).
[CrossRef]

Bettiol, A. A.

F. C. Cheong, C. H. Sow, A. T. S. Wee, P. Shao, A. A. Bettiol, J. A. Van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. B 83, 121 (2006).
[CrossRef]

Bryant, P. E.

L. Paterson, E. Papagiakoumou, G. Milne, V. Garcés-Chávez, S. A. Tatarkova, W. Sibbett, F. J. Gunn-Moore, P. E. Bryant, A. C. Riches, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 87, 123901 (2005).
[CrossRef]

Cheong, F. C.

F. C. Cheong, C. H. Sow, A. T. S. Wee, P. Shao, A. A. Bettiol, J. A. Van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. B 83, 121 (2006).
[CrossRef]

Cizmár, T.

T. Cizmár, M. Siler, M. Sery, P. Zemanek, V. Garces-Chavez, and K. Dholakia, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[CrossRef]

Dholakia, K.

T. Cizmár, M. Siler, M. Sery, P. Zemanek, V. Garces-Chavez, and K. Dholakia, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[CrossRef]

L. Paterson, E. Papagiakoumou, G. Milne, V. Garcés-Chávez, S. A. Tatarkova, W. Sibbett, F. J. Gunn-Moore, P. E. Bryant, A. C. Riches, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 87, 123901 (2005).
[CrossRef]

M. P. MacDonald, G. C. Spalding, and K. Dholakia, Nature 426, 421-424 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Garces-Chavez, V.

T. Cizmár, M. Siler, M. Sery, P. Zemanek, V. Garces-Chavez, and K. Dholakia, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[CrossRef]

Garcés-Chávez, V.

L. Paterson, E. Papagiakoumou, G. Milne, V. Garcés-Chávez, S. A. Tatarkova, W. Sibbett, F. J. Gunn-Moore, P. E. Bryant, A. C. Riches, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 87, 123901 (2005).
[CrossRef]

Grier, D. G.

M. Pelton, K. Ladavac, and D. G. Grier, Phys. Rev. E 70, 031108 (2004).
[CrossRef]

K. Ladavac, K. Kasza, and D. G. Grier, Phys. Rev. E 70, 010901 (2004).
[CrossRef]

Gunn-Moore, F. J.

L. Paterson, E. Papagiakoumou, G. Milne, V. Garcés-Chávez, S. A. Tatarkova, W. Sibbett, F. J. Gunn-Moore, P. E. Bryant, A. C. Riches, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 87, 123901 (2005).
[CrossRef]

Hart, S. J.

S. J. Hart and A. V. Terray, Appl. Phys. Lett. 83, 5316 (2003).
[CrossRef]

Kasza, K.

K. Ladavac, K. Kasza, and D. G. Grier, Phys. Rev. E 70, 010901 (2004).
[CrossRef]

Lacasta, A. M.

A. M. Lacasta, J. M. Sancho, A. H. Romero, and K. Lindenberg, Phys. Rev. Lett. 94, 160601 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Ladavac, K.

M. Pelton, K. Ladavac, and D. G. Grier, Phys. Rev. E 70, 031108 (2004).
[CrossRef]

K. Ladavac, K. Kasza, and D. G. Grier, Phys. Rev. E 70, 010901 (2004).
[CrossRef]

Lindenberg, K.

A. M. Lacasta, J. M. Sancho, A. H. Romero, and K. Lindenberg, Phys. Rev. Lett. 94, 160601 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

MacDonald, M. P.

M. P. MacDonald, G. C. Spalding, and K. Dholakia, Nature 426, 421-424 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Milne, G.

L. Paterson, E. Papagiakoumou, G. Milne, V. Garcés-Chávez, S. A. Tatarkova, W. Sibbett, F. J. Gunn-Moore, P. E. Bryant, A. C. Riches, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 87, 123901 (2005).
[CrossRef]

Ong, L. S.

Y. Y. Sun, L. S. Ong, and X. C. Yuan, Appl. Phys. Lett. 89, 141108 (2006).
[CrossRef]

Papagiakoumou, E.

L. Paterson, E. Papagiakoumou, G. Milne, V. Garcés-Chávez, S. A. Tatarkova, W. Sibbett, F. J. Gunn-Moore, P. E. Bryant, A. C. Riches, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 87, 123901 (2005).
[CrossRef]

Paterson, L.

L. Paterson, E. Papagiakoumou, G. Milne, V. Garcés-Chávez, S. A. Tatarkova, W. Sibbett, F. J. Gunn-Moore, P. E. Bryant, A. C. Riches, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 87, 123901 (2005).
[CrossRef]

Pelton, M.

M. Pelton, K. Ladavac, and D. G. Grier, Phys. Rev. E 70, 031108 (2004).
[CrossRef]

Ramos-Garca, R.

I. Ricárdez-Vargas, P. Rodriguez-Montero, R. Ramos-Garca, and K. Volke-Sepulveda, Appl. Phys. Lett. 88, 121116 (2006).
[CrossRef]

Ricárdez-Vargas, I.

I. Ricárdez-Vargas, P. Rodriguez-Montero, R. Ramos-Garca, and K. Volke-Sepulveda, Appl. Phys. Lett. 88, 121116 (2006).
[CrossRef]

Riches, A. C.

L. Paterson, E. Papagiakoumou, G. Milne, V. Garcés-Chávez, S. A. Tatarkova, W. Sibbett, F. J. Gunn-Moore, P. E. Bryant, A. C. Riches, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 87, 123901 (2005).
[CrossRef]

Rodriguez-Montero, P.

I. Ricárdez-Vargas, P. Rodriguez-Montero, R. Ramos-Garca, and K. Volke-Sepulveda, Appl. Phys. Lett. 88, 121116 (2006).
[CrossRef]

Romero, A. H.

A. M. Lacasta, J. M. Sancho, A. H. Romero, and K. Lindenberg, Phys. Rev. Lett. 94, 160601 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Sancho, J. M.

A. M. Lacasta, J. M. Sancho, A. H. Romero, and K. Lindenberg, Phys. Rev. Lett. 94, 160601 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Sery, M.

T. Cizmár, M. Siler, M. Sery, P. Zemanek, V. Garces-Chavez, and K. Dholakia, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[CrossRef]

Shao, P.

F. C. Cheong, C. H. Sow, A. T. S. Wee, P. Shao, A. A. Bettiol, J. A. Van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. B 83, 121 (2006).
[CrossRef]

Sibbett, W.

L. Paterson, E. Papagiakoumou, G. Milne, V. Garcés-Chávez, S. A. Tatarkova, W. Sibbett, F. J. Gunn-Moore, P. E. Bryant, A. C. Riches, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 87, 123901 (2005).
[CrossRef]

Siler, M.

T. Cizmár, M. Siler, M. Sery, P. Zemanek, V. Garces-Chavez, and K. Dholakia, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[CrossRef]

Sow, C. H.

F. C. Cheong, C. H. Sow, A. T. S. Wee, P. Shao, A. A. Bettiol, J. A. Van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. B 83, 121 (2006).
[CrossRef]

Spalding, G. C.

M. P. MacDonald, G. C. Spalding, and K. Dholakia, Nature 426, 421-424 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Sun, Y. Y.

Y. Y. Sun, L. S. Ong, and X. C. Yuan, Appl. Phys. Lett. 89, 141108 (2006).
[CrossRef]

Tatarkova, S. A.

L. Paterson, E. Papagiakoumou, G. Milne, V. Garcés-Chávez, S. A. Tatarkova, W. Sibbett, F. J. Gunn-Moore, P. E. Bryant, A. C. Riches, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 87, 123901 (2005).
[CrossRef]

Terray, A. V.

S. J. Hart and A. V. Terray, Appl. Phys. Lett. 83, 5316 (2003).
[CrossRef]

Van Kan, J. A.

F. C. Cheong, C. H. Sow, A. T. S. Wee, P. Shao, A. A. Bettiol, J. A. Van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. B 83, 121 (2006).
[CrossRef]

Volke-Sepulveda, K.

I. Ricárdez-Vargas, P. Rodriguez-Montero, R. Ramos-Garca, and K. Volke-Sepulveda, Appl. Phys. Lett. 88, 121116 (2006).
[CrossRef]

Watt, F.

F. C. Cheong, C. H. Sow, A. T. S. Wee, P. Shao, A. A. Bettiol, J. A. Van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. B 83, 121 (2006).
[CrossRef]

Wee, A. T. S.

F. C. Cheong, C. H. Sow, A. T. S. Wee, P. Shao, A. A. Bettiol, J. A. Van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. B 83, 121 (2006).
[CrossRef]

Yuan, X. C.

Y. Y. Sun, L. S. Ong, and X. C. Yuan, Appl. Phys. Lett. 89, 141108 (2006).
[CrossRef]

Zemanek, P.

T. Cizmár, M. Siler, M. Sery, P. Zemanek, V. Garces-Chavez, and K. Dholakia, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[CrossRef]

Appl. Phys. B

F. C. Cheong, C. H. Sow, A. T. S. Wee, P. Shao, A. A. Bettiol, J. A. Van Kan, and F. Watt, Appl. Phys. B 83, 121 (2006).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett.

Y. Y. Sun, L. S. Ong, and X. C. Yuan, Appl. Phys. Lett. 89, 141108 (2006).
[CrossRef]

S. J. Hart and A. V. Terray, Appl. Phys. Lett. 83, 5316 (2003).
[CrossRef]

L. Paterson, E. Papagiakoumou, G. Milne, V. Garcés-Chávez, S. A. Tatarkova, W. Sibbett, F. J. Gunn-Moore, P. E. Bryant, A. C. Riches, and K. Dholakia, Appl. Phys. Lett. 87, 123901 (2005).
[CrossRef]

I. Ricárdez-Vargas, P. Rodriguez-Montero, R. Ramos-Garca, and K. Volke-Sepulveda, Appl. Phys. Lett. 88, 121116 (2006).
[CrossRef]

Nature

M. P. MacDonald, G. C. Spalding, and K. Dholakia, Nature 426, 421-424 (2003).
[CrossRef] [PubMed]

Phys. Rev. B

T. Cizmár, M. Siler, M. Sery, P. Zemanek, V. Garces-Chavez, and K. Dholakia, Phys. Rev. B 74, 035105 (2006).
[CrossRef]

Phys. Rev. E

M. Pelton, K. Ladavac, and D. G. Grier, Phys. Rev. E 70, 031108 (2004).
[CrossRef]

K. Ladavac, K. Kasza, and D. G. Grier, Phys. Rev. E 70, 010901 (2004).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett.

A. M. Lacasta, J. M. Sancho, A. H. Romero, and K. Lindenberg, Phys. Rev. Lett. 94, 160601 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Cited By

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

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

Diagram of setup. An AOD was incorporated into a standard optical tweezers system. A pair of lenses, C1 ( f = 150 mm ) , allowed conjugate mirror (M1) beam steering. Lenses C 2 ( f = 250 mm ) and C2 ( f = 75 mm ) increased the angle of the deflection of the beam in the sample plane, enabling manipulation over a larger area.

Fig. 2
Fig. 2

Plotted trajectories of (C) 46 2.47 μ m , (B) 18 3.01 μ m , and (A) 32 5.08 μ m silica spheres flowing from right to left across an optical pattern (inset) with exit ramp made of adjacent regions of decreasing intensity (75%, 45%, 30%, and 15% of funnel intensity).

Fig. 3
Fig. 3

Plotted trajectories of (C) 58 2.47 μ m , (B) 13 3.01 μ m , and (A) 33 5.08 μ m silica spheres. The system is similar to that in Fig. 2 except here gaps of 3, 4, and 5   pixels (inset) have been introduced between regions of constant intensity to improve sorting resolution.

Fig. 4
Fig. 4

Plotted trajectories of (D) 38 2.3 μ m , (C) 78 3.0 μ m , (B) 47 5.17 μ m , and (A) 11 6.84 μ m silica spheres flowing through the same optical landscape as in Fig. 3.

Metrics