Light-activated colloidal assembly and swarming can act as model systems to explore non-equilibrium state of matter. In this context, creating new experimental platforms to facilitate and control two-dimensional assembly of colloidal crystals are of contemporary interest. In this paper, we present an experimental study of assembly of colloidal silica microparticles in the vicinity of a single-crystalline gold microplate evanescently excited by a 532 nm laser beam. The gold microplate acts as a source of heat and establishes a thermal gradient in the system. The created optothermal potential assembles colloids to form a two-dimensional poly-crystal, and we quantify the coordination number and hexagonal packing order of the assembly in such a driven system. Our experimental investigation shows that for a given particle size, the variation in assembly can be tuned as a function of excitation-polarization and surface to volume ratio of the gold microplates. Furthermore, we observe that the assembly is dependent on size of the particle and its material composition. Specifically, silica colloids assemble but polystyrene colloids do not, indicating an intricate behaviour of the forces under play. Our work highlights a promising direction in utilizing metallic microstructures that can be harnessed for optothermal colloidal crystal assembly and swarming studies. Our experimental system can be utilized to explore optically driven matter and photophoretic interactions in soft-matter including biological systems such as cells and micro organisms.

中文翻译：

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由金微孔板介导的胶体大规模光热组装

光激活胶体组装和集群可以作为模型系统来探索物质的非平衡状态。在这种情况下，创建新的实验平台来促进和控制胶体晶体的二维组装是当代的兴趣所在。在本文中，我们展示了在由 532 nm 激光束瞬逝激发的单晶金微板附近组装胶体二氧化硅微粒的实验研究。金微孔板充当热源并在系统中建立热梯度。产生的光热势组装胶体形成二维多晶，我们量化了这种驱动系统中组装的配位数和六边形堆积顺序。我们的实验研究表明，对于给定的粒径，组装的变化可以作为金微板的激发极化和表面体积比的函数进行调整。此外，我们观察到组装取决于粒子的大小及其材料组成。具体来说，二氧化硅胶体会聚集，但聚苯乙烯胶体不会聚集，这表明作用力的复杂行为。我们的工作突出了利用可用于光热胶体晶体组装和群集研究的金属微结构的一个有前途的方向。我们的实验系统可用于探索软物质中的光学驱动物质和光泳相互作用，包括细胞和微生物等生物系统。我们观察到组装取决于粒子的大小及其材料成分。具体来说，二氧化硅胶体会聚集，但聚苯乙烯胶体不会聚集，这表明作用力的复杂行为。我们的工作突出了利用可用于光热胶体晶体组装和群集研究的金属微结构的一个有前途的方向。我们的实验系统可用于探索软物质中的光学驱动物质和光泳相互作用，包括细胞和微生物等生物系统。我们观察到组装取决于粒子的大小及其材料成分。具体来说，二氧化硅胶体会聚集，但聚苯乙烯胶体不会聚集，这表明作用力的复杂行为。我们的工作突出了利用可用于光热胶体晶体组装和群集研究的金属微结构的一个有前途的方向。我们的实验系统可用于探索软物质中的光学驱动物质和光泳相互作用，包括细胞和微生物等生物系统。我们的工作突出了利用可用于光热胶体晶体组装和群集研究的金属微结构的一个有前途的方向。我们的实验系统可用于探索软物质中的光学驱动物质和光泳相互作用，包括细胞和微生物等生物系统。我们的工作突出了利用可用于光热胶体晶体组装和群集研究的金属微结构的一个有前途的方向。我们的实验系统可用于探索软物质中的光学驱动物质和光泳相互作用，包括细胞和微生物等生物系统。