Spoločný výskumný tím z Harvard Medical School (HMS) a MIT General Hospital uviedol, že dosiahol vyladenie výkonu mikrodiskového laseru pomocou metódy leptania PEC, čím sa nový zdroj pre nanofotoniku a biomedicínu stáva „sľubným“.
(Výstup mikrodiskového laseru je možné nastaviť metódou leptania PEC)
V oblastiachnanofotonikaa biomedicína, mikrodisklaserya nanodiskové lasery sa stali sľubnýmisvetelné zdrojea sondy. V niekoľkých aplikáciách, ako je fotonická komunikácia na čipe, biozobrazovanie na čipe, biochemické snímanie a spracovanie kvantovej fotónovej informácie, musia dosiahnuť laserový výstup pri určovaní vlnovej dĺžky a presnosti ultraúzkeho pásma. Výroba mikrodiskových a nanodiskových laserov s touto presnou vlnovou dĺžkou vo veľkom meradle však zostáva náročná. Súčasné procesy nanofabrikácie zavádzajú náhodnosť priemeru disku, čo sťažuje dosiahnutie stanovenej vlnovej dĺžky pri spracovaní a výrobe laserovej hmoty. Teraz tím výskumníkov z Harvard Medical School a Wellman Center of Massachusetts General Hospital pre...Optoelektronická medicínavyvinula inovatívnu techniku optochemického (PEC) leptania, ktorá pomáha presne naladiť vlnovú dĺžku mikrodiskového laseru s presnosťou na subnanometer. Práca je publikovaná v časopise Advanced Photonics.
Fotochemické leptanie
Podľa správ nová metóda tímu umožňuje výrobu mikrodiskových laserov a nanodiskových laserových polí s presnými, vopred určenými emisnými vlnovými dĺžkami. Kľúčom k tomuto prelomu je použitie PEC leptania, ktoré poskytuje efektívny a škálovateľný spôsob jemného doladenia vlnovej dĺžky mikrodiskového laseru. Vo vyššie uvedených výsledkoch sa tímu úspešne podarilo získať mikrodisky z india a gália a fosfátovaného arsenidu pokryté oxidom kremičitým na stĺpcovej štruktúre z fosfidu india. Následne presne naladili laserovú vlnovú dĺžku týchto mikrodiskov na určenú hodnotu vykonaním fotochemického leptania v zriedenom roztoku kyseliny sírovej.
Skúmali tiež mechanizmy a dynamiku špecifického fotochemického (PEC) leptania. Nakoniec preniesli pole mikrodiskov s ladením vlnovej dĺžky na polydimetylsiloxánový substrát, aby vytvorili nezávislé, izolované laserové častice s rôznymi vlnovými dĺžkami laseru. Výsledný mikrodisk vykazuje ultraširokopásmovú šírku pásma laserového vyžarovania, pričomlaserna kolóne menej ako 0,6 nm a izolovaná častica menej ako 1,5 nm.
Otvorenie dverí biomedicínskym aplikáciám
Tento výsledok otvára dvere mnohým novým aplikáciám v nanofotonike a biomedicíne. Napríklad samostatné mikrodiskové lasery môžu slúžiť ako fyzikálno-optické čiarové kódy pre heterogénne biologické vzorky, čo umožňuje označovanie špecifických typov buniek a zacielenie špecifických molekúl v multiplexnej analýze. Značenie špecifických typov buniek sa v súčasnosti vykonáva pomocou konvenčných biomarkerov, ako sú organické fluorofory, kvantové bodky a fluorescenčné guľôčky, ktoré majú širokú šírku emisných čiar. Preto je možné označiť súčasne iba niekoľko špecifických typov buniek. Naproti tomu ultraúzkopásmová emisia svetla mikrodiskového laseru bude schopná identifikovať viac typov buniek súčasne.
Tím testoval a úspešne demonštroval presne naladené častice mikrodiskového laseru ako biomarkery, pričom ich použil na označenie kultivovaných normálnych buniek prsného epitelu MCF10A. Vďaka svojej ultraširokopásmovej emisii by tieto lasery mohli potenciálne priniesť revolúciu v biosenzorike s využitím osvedčených biomedicínskych a optických techník, ako je cytodynamické zobrazovanie, prietoková cytometria a multiomická analýza. Technológia založená na leptaní PEC predstavuje významný pokrok v oblasti mikrodiskových laserov. Škálovateľnosť metódy, ako aj jej presnosť na úrovni subnanometrov, otvára nové možnosti pre nespočetné množstvo aplikácií laserov v nanofotonike a biomedicínskych zariadeniach, ako aj čiarových kódov pre špecifické bunkové populácie a analytické molekuly.
Čas uverejnenia: 29. januára 2024