Mikroresonatorji na osnovi kapljic lahko podpirajo ``whispering gallery'' (WGM) optične resonance, ki so močno odvisne od velikosti in oblike kapljice. Tudi najmanjše spremembe v teh dveh parametrih povzročijo znatne spremembe v WGM spektru kapljice, kar je osnova za natančno optomehansko senzoriko. Z uporabo WGM spektroskopije smo razvili metodo imenovano WGM tenziometrija, za merjenje površinske napetosti na stiku med kapljičnim mikroresonatorjem in okoliško tekočino, ter metodo, imenovana WGM elastometrija, za merjenje lokalne napetosti in Youngovega modula mehke matrike, ki obdaja kapljico.
WGM tenziometrija vključuje generiranje in kontroliranje velikosti fluorescentno obarvane mikrokapljice narejene iz optično čiste tekočine, ki je pritrjena na konico steklene mikrokapilare in potopljena v okoliško tekočino. Mikrokapljice lahko podpirajo WGM načine, s katerimi spremljamo spreminjanje velikosti kapljice, medtem ko skozi mikrokapilaro apliciramo natančno nastavljiv tlak. Površinsko napetost se določi na podlagi velikosti kapljice in ravnovesnega tlaka. Ta metoda omogoča uporabo kapljic velikih le 8μm in zahteva minimalne količine vzorca. V primerjavi z drugimi metodami tenziometrije pri WGM tenziometriji ni potrebno vnaprej poznati gostote obeh tekočin. Poleg tega se lahko meritve površinske napetosti izvajajo v neravnovesnih stanjih, ko se velikost kapljice ali kemijska sestava okoliške tekočine s časom spreminjata.
WGM elastometrija temelji na elastokapilarni interakciji med kapljicami in okoliško mehko matriko, pri čemer sta bila uporabljena hidrogel iz želatine in mišja tkiva. Matrika je bila nadzorovano deformirana, odziv kapljic pa merjen prek WGM-jev, kar je omogočilo določanje lokalnih anizotropnih napetosti, ki so lahko velikostnega reda le nekaj pN/μm^2. Poleg tega metoda omogoča meritev Youngovega modula matrike v območju 1kPa do 35kPa, kar zajema večino mehkih tkiv pri ljudeh.
Razvite metode omogočajo natančnejšo določitev mehanskih lastnosti tekočin in mehkih materialov, kar je pomembno za širok spekter aplikacij, vključno s preučevanjem bioloških procesov.
|