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 ukazuje ultraširokopásmovú šírku pásma laserovej emisie, slaserna 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