Optical spring sensing of single molecules
Notice bibliographique
Résumé
Summary form only given. It is well known that the eigen frequency (f) of a harmonic oscillator is determined by the oscillator effective mass (meff) and spring constant (keff) according to the Hook's law f = 1/2π √(keff/mejj). An optical whispering gallery microcavity, when the wavelength of the injected light coincides the cavity resonance, establishes tremendous amount of light circulating along its equator. For an ultra-high quality factor microcavity, the circulating light exerts an optical force strong enough to turn the cavity to an opto-mechanical oscillator with an injected light power as low as several milliwatts in an aqueous environment. Following the Hook's law, a small particle binding on the surface of the cavity increases the effective mass, thus changes the corresponding frequency of the oscillator. Researchers have shown that this change of the frequency can be interrogated by monitoring the light escaping from the cavity. This makes the cavity a particle detector with pico-gram resolution. Here, we show that due to the forced oscillator nature of a silica microsphere, the binding particle also alters the rigidity or spring constant of the cavity through the tuning of the optical force. Such effect produces a shift of the oscillation frequency orders of magnitude larger than that induced from the addition of the particle mass. Using this principle, single 10-nm-raidus silica beads was detected and Bovine serum albumin (BSA) molecule with molecular weight of 66 kDalton was also observed at a high signal-to-noise ratio (SNR) of 16.8. The experiment predicts a minimum detection sensitivity of 3.9 kDalton with an SNR above unity. As the resolution of this technique is limited by optical and effective mechanical quality factor, further improvement predicts a sub-atomic resolution.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,068 | 0,013 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».