Spoločný výskumný tím z Harvard Medical School (HMS) a MIT General Hospital tvrdí, že dosiahli vyladenie výkonu mikrodiskového lasera pomocou metódy leptania PEC, vďaka čomu je nový zdroj pre nanofotoniku a biomedicínu „sľubný“.
(Výstup mikrodiskového lasera je možné upraviť metódou leptania PEC)
Na poliachnanofotonikaa biomedicína, mikrodisklaserya lasery nanodiskov sa stali sľubnýmisvetelné zdrojea sondy. V niekoľkých aplikáciách, ako je fotonická komunikácia na čipe, biozobrazovanie na čipe, biochemické snímanie a spracovanie kvantových fotónových informácií, potrebujú dosiahnuť laserový výstup pri určovaní presnosti vlnovej dĺžky a ultraúzkeho pásma. Zostáva však náročné vyrábať mikrodiskové a nanodiskové lasery tejto presnej vlnovej dĺžky vo veľkom meradle. Súčasné nanofabrikačné procesy zavádzajú náhodnosť priemeru disku, čo sťažuje získanie nastavenej vlnovej dĺžky pri laserovom spracovaní a výrobe hmoty. Teraz tím výskumníkov z Harvard Medical School a Massachusetts General Hospital's Wellman Center forOptoelektronická medicínavyvinula inovatívnu techniku optochemického (PEC) leptania, ktorá pomáha presne vyladiť vlnovú dĺžku lasera mikrodiskového lasera so subnanometrovou presnosťou. 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 leptania PEC, ktoré poskytuje efektívny a škálovateľný spôsob jemného doladenia vlnovej dĺžky mikrodiskového lasera. Vo vyššie uvedených výsledkoch tím úspešne získal fosfátovacie mikrodisky arzenidu india a gália pokryté oxidom kremičitým na štruktúre stĺpca fosfidu india. Potom presne vyladili vlnovú dĺžku lasera týchto mikrodiskov na stanovenú hodnotu pomocou fotochemického leptania v zriedenom roztoku kyseliny sírovej.
Skúmali tiež mechanizmy a dynamiku špecifických fotochemických (PEC) leptaní. Nakoniec preniesli pole mikrodiskov s ladenou vlnovou dĺžkou na polydimetylsiloxánový substrát, aby vytvorili nezávislé izolované laserové častice s rôznymi laserovými vlnovými dĺžkami. Výsledný mikrodisk vykazuje ultraširokopásmovú šírku pásma laserovej emisie, pričomlaserna kolóne menšia ako 0,6 nm a izolovaná častica menšia ako 1,5 nm.
Otváranie dverí biomedicínskym aplikáciám
Tento výsledok otvára dvere mnohým novým nanofotonikým a biomedicínskym aplikáciám. Napríklad samostatné mikrodiskové lasery môžu slúžiť ako fyzikálno-optické čiarové kódy pre heterogénne biologické vzorky, čo umožňuje značenie špecifických typov buniek a zacielenie špecifických molekúl v multiplexnej analýze. Typovo špecifické značenie buniek sa v súčasnosti vykonáva pomocou bežných biomarkerov, ako je napr. ako organické fluorofory, kvantové bodky a fluorescenčné guľôčky, ktoré majú široké emisné šírky. Preto je možné súčasne označiť len niekoľko špecifických typov buniek. Naproti tomu ultra-úzkopásmové vyžarovanie svetla mikrodiskového lasera bude schopné identifikovať viac typov buniek súčasne.
Tím testoval a úspešne demonštroval presne vyladené mikrodiskové laserové častice ako biomarkery, pomocou ktorých označoval kultivované normálne prsné epiteliálne bunky MCF10A. Vďaka svojej ultraširokopásmovej emisii by tieto lasery mohli potenciálne spôsobiť revolúciu v biosnímaní pomocou osvedčených biomedicínskych a optických techník, ako je cytodynamické zobrazovanie, prietoková cytometria a multi-omická analýza. Technológia založená na leptaní PEC predstavuje veľký pokrok v mikrodiskových laseroch. Škálovateľnosť metódy, ako aj jej subnanometrová presnosť 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 odoslania: 29. januára 2024