Search

Emulsion droplets of liquid crystals (LC) suspended in water and labeled with a suitable fluorescent dye can serve as active optofluidic microcavities, since the contrast of refractive index between the LC droplets and the surrounding aqueous medium allows excitation of whispering gallery modes (WGMs) in the droplets. In addition, such emulsion droplets can be also stably trapped in three-dimensions using optical tweezers which stabilizes the droplets while investigating their spectral characteristics. We explore various combinations of fluorescently dyed LC droplets and host liquid-surfactant systems and show that the WGM emission spectrum of an optically trapped LC droplet-based cavity can be largely and (almost) reversibly tuned by controlled changes of the ambient temperature that induce phase transitions in the LC droplets. Our results indicate feasibility of this approach for creating miniature tunable sources of coherent light., Scientific and Technical Research Council of Turkey (Scientific and Technological Research Council of Turkey (TÜBİTAK)); COST Action; Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic; European Commission Project

Algal biomass that is represented mainly by commercially grown algal strains has recently found many potential applications in various fields of interest. Its utilization has been found advantageous in the fields of bioremediation, biofuel production and the food industry. This paper reviews recent developments in the analysis of algal biomass with the main focus on the Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, Raman spectroscopy, and partly Laser-Ablation Inductively Coupled Plasma techniques. The advantages of the selected laser-based analytical techniques are revealed and their fields of use are discussed in detail., Biomasa řas, zastoupena převážně komerčně prodokovanými druhy řas, nachází v poslední době uplatnění v potenciálních průmyslových odvětvích. Tato biomasa může být vhodně použita pro bioremediaci, produkci biopaliv a v potravinářství. Předložený článek shrnuje aktuální pokrok v analýze biomasy řas se zaměřením na spektroskopii laserem buzeného plazmatu, Ramanovu spektroskopii a částečně techniky indukčně vázaného plazmatu. Výhody těchto technik, užívajících laser jako excitační zdroj, jsou zdůrazněny a následné užití těchto analytických technik bylo podrobně rozvedeno.

Předložená dizertační práce se zabývá kombinací optických mikromanipulací s mikrospektroskopickými metodami. Využili jsme laserovou pinzetu pro transport a třídění živých mikroorganismů, například jednobuněčných řas, či kvasinek. Ramanovskou spektroskopií jsme analyzovali chemické složení jednotlivých buněk a tyto informace jsme využili k automatické selekci buněk s vybranými vlastnostmi. Zkombinovali jsme pulsní amplitudově modulovanou fluorescenční mikrospektroskopii, optické mikromanipulace a jiné techniky ke zmapování stresové odpovědi opticky zachycených buněk při různých časech působení, vlnových délkách a intenzitách chytacího laseru. Vyrobili jsme různé typy mikrofluidních čipů a zkonstruovali jsme Ramanovu pinzetu pro třídění mikro-objektů, především živých buněk, v mikrofluidním prostředí., The subject of the presented Ph.D. thesis is a combination of optical micromanipulation and microspectroscopic methods. We used laser tweezers to transport and sort various living microorganisms, such as microalgal or yeast cells. We employed Raman microspectroscopy to analyze chemical composition of individual cells and we used the information about chemical composition to automatically select the cells of interest. We combined pulsed amplitude modulation fluorescence microspectroscopy, optical micromanipulation and other techniques to map the stress response of cells to various laser wavelengths, intensities and durations of optical trapping. We fabricated microfluidic chips of various designs and we constructed Raman-tweezers sorter of micro-objects such as living cells on a microfluidic platform.

Fotopolymerace je technika používaná pro vytváření povrchových struktur nebo mikroobjektů z fotorezistu. Tento proces je iniciován ozářením vzorku světlem s vlnovou délkou, kterou materiál absorbuje. Po iniciaci je vzorek zpracován podle typu fotorezistu – zahřátím, ošetřením vývojkou nebo omytím neozářeného rezistu příslušným činidlem. K iniciaci lze použít zaostřeného svazku femtosekundového laseru s dvojnásobnou vlnovou délkou. Díky krátké délce pulzu s velkou hustotou fotonů dojde k dvoufotonové absorpci, která ovlivní pouze blízké okolí ohniska svazku. Rozlišení se tak zvýší a detaily mohou dosahovat velikosti v řádu desetiny mikrometru. Navíc se tímto způsobem zahřeje velmi malá oblast vzorku a minimalizuje se tak riziko nevyžádané iniciace tepelnými vlivy. Modelování větších struktur složených z malých detailů technikou dvoufotonové fotopolymerace je časově velmi náročné. Optickou sestavu jsme proto rozšířili o prostorový modulátor světla (SLM), který rozdělí dopadající záření na několik svazků pomocí dynamických počítačem generovaných hologramů. Polymerace tedy může být provedena více ohnisky současně, což se dá využít při tvorbě jednotlivých mikročástic i při polymerování periodických povrchových struktur. Dalším urychlením procesu může být nahrazení statického uspořádání vyžadujícího výměnu vzorku po každé expozici experimentem kontinuálním, u kterého k fotopolymeraci dochází v mikrofluidním kanálku se stálým přívodem fotorezistu do aktivní oblasti vzorku., Photopolymerization is a technique used to create surface structures or microobjects from a photoresist. This process is started by illuminating the sample with a light of proper wavelength absorbed by the resist. After exposure, the sample is processed according to the type of the photoresist – be it heating, treating with developer or just washing the unaffected monomer with some reagent. Focused femtosecond laser beam with double wavelength can be used in the process. Short pulse length with high photon density starts two-photon absorption localized in the vicinity of focal point. The method resolution is thus increased and details with 1/10 micrometer size can be created. Moreover, very short laser pulse decreases the heat affected zone and the risk of thermal initiation is minimized. Manufacturing of larger structures composed of tiny details with two-photon photopolymerization is time-demanding process. Therefore, we have complemented the optical setup with spatial light modulator (SLM), which splits the incoming laser beam into several beams with holograms dynamically generated by a computer. Polymerization can be thus performed by multiple foci simultaneously which can be used to create separated microparticles or periodical surface structures. Additional speed improvement of the process can be substitution of static configuration, requiring sample replacement after each exposition, with continuous setup using microfluidic channel steadily supplied with photoresist transported to the active region of the sample.

Předložená dizertační práce se zabývá kombinací optických mikromanipulací s mikrospektroskopickými metodami. Využili jsme laserovou pinzetu pro transport a třídění živých mikroorganismů, například jednobuněčných řas, či kvasinek. Ramanovskou spektroskopií jsme analyzovali chemické složení jednotlivých buněk a tyto informace jsme využili k automatické selekci buněk s vybranými vlastnostmi. Zkombinovali jsme pulsní amplitudově modulovanou fluorescenční mikrospektroskopii, optické mikromanipulace a jiné techniky ke zmapování stresové odpovědi opticky zachycených buněk při různých časech působení, vlnových délkách a intenzitách chytacího laseru. Vyrobili jsme různé typy mikrofluidních čipů a zkonstruovali jsme Ramanovu pinzetu pro třídění mikro-objektů, především živých buněk, v mikrofluidním prostředí., The subject of the presented Ph.D. thesis is a combination of optical micromanipulation and microspectroscopic methods. We used laser tweezers to transport and sort various living microorganisms, such as microalgal or yeast cells. We employed Raman microspectroscopy to analyze chemical composition of individual cells and we used the information about chemical composition to automatically select the cells of interest. We combined pulsed amplitude modulation fluorescence microspectroscopy, optical micromanipulation and other techniques to map the stress response of cells to various laser wavelengths, intensities and durations of optical trapping. We fabricated microfluidic chips of various designs and we constructed Raman-tweezers sorter of micro-objects such as living cells on a microfluidic platform.

Fotopolymerace je technika používaná pro vytváření povrchových struktur nebo mikroobjektů z fotorezistu. Tento proces je iniciován ozářením vzorku světlem s vlnovou délkou, kterou materiál absorbuje. Po iniciaci je vzorek zpracován podle typu fotorezistu – zahřátím, ošetřením vývojkou nebo omytím neozářeného rezistu příslušným činidlem. K iniciaci lze použít zaostřeného svazku femtosekundového laseru s dvojnásobnou vlnovou délkou. Díky krátké délce pulzu s velkou hustotou fotonů dojde k dvoufotonové absorpci, která ovlivní pouze blízké okolí ohniska svazku. Rozlišení se tak zvýší a detaily mohou dosahovat velikosti v řádu desetiny mikrometru. Navíc se tímto způsobem zahřeje velmi malá oblast vzorku a minimalizuje se tak riziko nevyžádané iniciace tepelnými vlivy. Modelování větších struktur složených z malých detailů technikou dvoufotonové fotopolymerace je časově velmi náročné. Optickou sestavu jsme proto rozšířili o prostorový modulátor světla (SLM), který rozdělí dopadající záření na několik svazků pomocí dynamických počítačem generovaných hologramů. Polymerace tedy může být provedena více ohnisky současně, což se dá využít při tvorbě jednotlivých mikročástic i při polymerování periodických povrchových struktur. Dalším urychlením procesu může být nahrazení statického uspořádání vyžadujícího výměnu vzorku po každé expozici experimentem kontinuálním, u kterého k fotopolymeraci dochází v mikrofluidním kanálku se stálým přívodem fotorezistu do aktivní oblasti vzorku., Photopolymerization is a technique used to create surface structures or microobjects from a photoresist. This process is started by illuminating the sample with a light of proper wavelength absorbed by the resist. After exposure, the sample is processed according to the type of the photoresist – be it heating, treating with developer or just washing the unaffected monomer with some reagent. Focused femtosecond laser beam with double wavelength can be used in the process. Short pulse length with high photon density starts two-photon absorption localized in the vicinity of focal point. The method resolution is thus increased and details with 1/10 micrometer size can be created. Moreover, very short laser pulse decreases the heat affected zone and the risk of thermal initiation is minimized. Manufacturing of larger structures composed of tiny details with two-photon photopolymerization is time-demanding process. Therefore, we have complemented the optical setup with spatial light modulator (SLM), which splits the incoming laser beam into several beams with holograms dynamically generated by a computer. Polymerization can be thus performed by multiple foci simultaneously which can be used to create separated microparticles or periodical surface structures. Additional speed improvement of the process can be substitution of static configuration, requiring sample replacement after each exposition, with continuous setup using microfluidic channel steadily supplied with photoresist transported to the active region of the sample.

Fotopolymerace je technika používaná pro vytváření povrchových struktur nebo mikroobjektů z fotorezistu. Tento proces je iniciován ozářením vzorku světlem s vlnovou délkou, kterou materiál absorbuje. Po iniciaci je vzorek zpracován podle typu fotorezistu – zahřátím, ošetřením vývojkou nebo omytím neozářeného rezistu příslušným činidlem. K iniciaci lze použít zaostřeného svazku femtosekundového laseru s dvojnásobnou vlnovou délkou. Díky krátké délce pulzu s velkou hustotou fotonů dojde k dvoufotonové absorpci, která ovlivní pouze blízké okolí ohniska svazku. Rozlišení se tak zvýší a detaily mohou dosahovat velikosti v řádu desetiny mikrometru. Navíc se tímto způsobem zahřeje velmi malá oblast vzorku a minimalizuje se tak riziko nevyžádané iniciace tepelnými vlivy. Modelování větších struktur složených z malých detailů technikou dvoufotonové fotopolymerace je časově velmi náročné. Optickou sestavu jsme proto rozšířili o prostorový modulátor světla (SLM), který rozdělí dopadající záření na několik svazků pomocí dynamických počítačem generovaných hologramů. Polymerace tedy může být provedena více ohnisky současně, což se dá využít při tvorbě jednotlivých mikročástic i při polymerování periodických povrchových struktur. Dalším urychlením procesu může být nahrazení statického uspořádání vyžadujícího výměnu vzorku po každé expozici experimentem kontinuálním, u kterého k fotopolymeraci dochází v mikrofluidním kanálku se stálým přívodem fotorezistu do aktivní oblasti vzorku., Photopolymerization is a technique used to create surface structures or microobjects from a photoresist. This process is started by illuminating the sample with a light of proper wavelength absorbed by the resist. After exposure, the sample is processed according to the type of the photoresist – be it heating, treating with developer or just washing the unaffected monomer with some reagent. Focused femtosecond laser beam with double wavelength can be used in the process. Short pulse length with high photon density starts two-photon absorption localized in the vicinity of focal point. The method resolution is thus increased and details with 1/10 micrometer size can be created. Moreover, very short laser pulse decreases the heat affected zone and the risk of thermal initiation is minimized. Manufacturing of larger structures composed of tiny details with two-photon photopolymerization is time-demanding process. Therefore, we have complemented the optical setup with spatial light modulator (SLM), which splits the incoming laser beam into several beams with holograms dynamically generated by a computer. Polymerization can be thus performed by multiple foci simultaneously which can be used to create separated microparticles or periodical surface structures. Additional speed improvement of the process can be substitution of static configuration, requiring sample replacement after each exposition, with continuous setup using microfluidic channel steadily supplied with photoresist transported to the active region of the sample.

Fotopolymerace je technika používaná pro vytváření povrchových struktur nebo mikroobjektů z fotorezistu. Tento proces je iniciován ozářením vzorku světlem s vlnovou délkou, kterou materiál absorbuje. Po iniciaci je vzorek zpracován podle typu fotorezistu – zahřátím, ošetřením vývojkou nebo omytím neozářeného rezistu příslušným činidlem. K iniciaci lze použít zaostřeného svazku femtosekundového laseru s dvojnásobnou vlnovou délkou. Díky krátké délce pulzu s velkou hustotou fotonů dojde k dvoufotonové absorpci, která ovlivní pouze blízké okolí ohniska svazku. Rozlišení se tak zvýší a detaily mohou dosahovat velikosti v řádu desetiny mikrometru. Navíc se tímto způsobem zahřeje velmi malá oblast vzorku a minimalizuje se tak riziko nevyžádané iniciace tepelnými vlivy. Modelování větších struktur složených z malých detailů technikou dvoufotonové fotopolymerace je časově velmi náročné. Optickou sestavu jsme proto rozšířili o prostorový modulátor světla (SLM), který rozdělí dopadající záření na několik svazků pomocí dynamických počítačem generovaných hologramů. Polymerace tedy může být provedena více ohnisky současně, což se dá využít při tvorbě jednotlivých mikročástic i při polymerování periodických povrchových struktur. Dalším urychlením procesu může být nahrazení statického uspořádání vyžadujícího výměnu vzorku po každé expozici experimentem kontinuálním, u kterého k fotopolymeraci dochází v mikrofluidním kanálku se stálým přívodem fotorezistu do aktivní oblasti vzorku., Photopolymerization is a technique used to create surface structures or microobjects from a photoresist. This process is started by illuminating the sample with a light of proper wavelength absorbed by the resist. After exposure, the sample is processed according to the type of the photoresist – be it heating, treating with developer or just washing the unaffected monomer with some reagent. Focused femtosecond laser beam with double wavelength can be used in the process. Short pulse length with high photon density starts two-photon absorption localized in the vicinity of focal point. The method resolution is thus increased and details with 1/10 micrometer size can be created. Moreover, very short laser pulse decreases the heat affected zone and the risk of thermal initiation is minimized. Manufacturing of larger structures composed of tiny details with two-photon photopolymerization is time-demanding process. Therefore, we have complemented the optical setup with spatial light modulator (SLM), which splits the incoming laser beam into several beams with holograms dynamically generated by a computer. Polymerization can be thus performed by multiple foci simultaneously which can be used to create separated microparticles or periodical surface structures. Additional speed improvement of the process can be substitution of static configuration, requiring sample replacement after each exposition, with continuous setup using microfluidic channel steadily supplied with photoresist transported to the active region of the sample.

Fotopolymerace je technika používaná pro vytváření povrchových struktur nebo mikroobjektů z fotorezistu. Tento proces je iniciován ozářením vzorku světlem s vlnovou délkou, kterou materiál absorbuje. Po iniciaci je vzorek zpracován podle typu fotorezistu – zahřátím, ošetřením vývojkou nebo omytím neozářeného rezistu příslušným činidlem. K iniciaci lze použít zaostřeného svazku femtosekundového laseru s dvojnásobnou vlnovou délkou. Díky krátké délce pulzu s velkou hustotou fotonů dojde k dvoufotonové absorpci, která ovlivní pouze blízké okolí ohniska svazku. Rozlišení se tak zvýší a detaily mohou dosahovat velikosti v řádu desetiny mikrometru. Navíc se tímto způsobem zahřeje velmi malá oblast vzorku a minimalizuje se tak riziko nevyžádané iniciace tepelnými vlivy. Modelování větších struktur složených z malých detailů technikou dvoufotonové fotopolymerace je časově velmi náročné. Optickou sestavu jsme proto rozšířili o prostorový modulátor světla (SLM), který rozdělí dopadající záření na několik svazků pomocí dynamických počítačem generovaných hologramů. Polymerace tedy může být provedena více ohnisky současně, což se dá využít při tvorbě jednotlivých mikročástic i při polymerování periodických povrchových struktur. Dalším urychlením procesu může být nahrazení statického uspořádání vyžadujícího výměnu vzorku po každé expozici experimentem kontinuálním, u kterého k fotopolymeraci dochází v mikrofluidním kanálku se stálým přívodem fotorezistu do aktivní oblasti vzorku., Photopolymerization is a technique used to create surface structures or microobjects from a photoresist. This process is started by illuminating the sample with a light of proper wavelength absorbed by the resist. After exposure, the sample is processed according to the type of the photoresist – be it heating, treating with developer or just washing the unaffected monomer with some reagent. Focused femtosecond laser beam with double wavelength can be used in the process. Short pulse length with high photon density starts two-photon absorption localized in the vicinity of focal point. The method resolution is thus increased and details with 1/10 micrometer size can be created. Moreover, very short laser pulse decreases the heat affected zone and the risk of thermal initiation is minimized. Manufacturing of larger structures composed of tiny details with two-photon photopolymerization is time-demanding process. Therefore, we have complemented the optical setup with spatial light modulator (SLM), which splits the incoming laser beam into several beams with holograms dynamically generated by a computer. Polymerization can be thus performed by multiple foci simultaneously which can be used to create separated microparticles or periodical surface structures. Additional speed improvement of the process can be substitution of static configuration, requiring sample replacement after each exposition, with continuous setup using microfluidic channel steadily supplied with photoresist transported to the active region of the sample.

Předložená dizertační práce se zabývá kombinací optických mikromanipulací s mikrospektroskopickými metodami. Využili jsme laserovou pinzetu pro transport a třídění živých mikroorganismů, například jednobuněčných řas, či kvasinek. Ramanovskou spektroskopií jsme analyzovali chemické složení jednotlivých buněk a tyto informace jsme využili k automatické selekci buněk s vybranými vlastnostmi. Zkombinovali jsme pulsní amplitudově modulovanou fluorescenční mikrospektroskopii, optické mikromanipulace a jiné techniky ke zmapování stresové odpovědi opticky zachycených buněk při různých časech působení, vlnových délkách a intenzitách chytacího laseru. Vyrobili jsme různé typy mikrofluidních čipů a zkonstruovali jsme Ramanovu pinzetu pro třídění mikro-objektů, především živých buněk, v mikrofluidním prostředí., The subject of the presented Ph.D. thesis is a combination of optical micromanipulation and microspectroscopic methods. We used laser tweezers to transport and sort various living microorganisms, such as microalgal or yeast cells. We employed Raman microspectroscopy to analyze chemical composition of individual cells and we used the information about chemical composition to automatically select the cells of interest. We combined pulsed amplitude modulation fluorescence microspectroscopy, optical micromanipulation and other techniques to map the stress response of cells to various laser wavelengths, intensities and durations of optical trapping. We fabricated microfluidic chips of various designs and we constructed Raman-tweezers sorter of micro-objects such as living cells on a microfluidic platform.