Amerykański zespół proponuje nową metodę strojenia laserów mikrodyskowych

Wspólny zespół badawczy z Harvard Medical School (HMS) i MIT General Hospital ogłosił, że udało mu się dostroić moc wyjściową lasera mikrodyskowego przy użyciu metody trawienia PEC, co sprawia, że ​​nowe źródło energii dla nanofotoniki i biomedycyny jest „obiecujące”.

(Moc lasera mikrodysków można regulować metodą trawienia PEC)

Na polachnanofotonikai biomedycyny, mikrodyskilaseryi lasery nanodyskowe stały się obiecująceźródła światłai sond. W wielu zastosowaniach, takich jak komunikacja fotoniczna na chipie, bioobrazowanie na chipie, czujniki biochemiczne i kwantowe przetwarzanie informacji fotonowej, muszą one osiągnąć moc lasera do określania długości fali i dokładności ultrawąskiego pasma. Jednak produkcja laserów mikrodyskowych i nanodyskowych o tak precyzyjnej długości fali na dużą skalę nadal stanowi wyzwanie. Obecne procesy nanofabrykacji wprowadzają losowość średnicy dysku, co utrudnia uzyskanie ustalonej długości fali w procesie masowej obróbki i produkcji laserowej. Zespół naukowców z Harvard Medical School i Centrum Wellmana w Massachusetts General HospitalMedycyna optoelektronicznaopracował innowacyjną technikę trawienia optochemicznego (PEC), która pozwala precyzyjnie dostroić długość fali lasera mikrodyskowego z dokładnością subnanometrową. Praca została opublikowana w czasopiśmie Advanced Photonics.

Trawienie fotochemiczne
Według doniesień, nowa metoda opracowana przez zespół umożliwia wytwarzanie laserów mikrodyskowych i nanodyskowych o precyzyjnie określonych długościach fali emisji. Kluczem do tego przełomu jest zastosowanie trawienia PEC, które zapewnia wydajny i skalowalny sposób precyzyjnego dostrajania długości fali lasera mikrodyskowego. W powyższych wynikach zespół z powodzeniem uzyskał mikrodyski fosforanowane indowo-galowo-arsenkowe, pokryte krzemionką na strukturze kolumny z fosforku indu. Następnie precyzyjnie dostroili długość fali lasera tych mikrodysków do określonej wartości, wykonując trawienie fotochemiczne w rozcieńczonym roztworze kwasu siarkowego.
Zbadali również mechanizmy i dynamikę specyficznych wytrawień fotochemicznych (PEC). Na koniec przenieśli matrycę mikrodysków o dostrojonej długości fali na podłoże polidimetylosiloksanowe, aby wytworzyć niezależne, izolowane cząstki laserowe o różnych długościach fali. Powstały mikrodysk charakteryzuje się ultraszerokopasmową emisją lasera, zlaserna kolumnie mniejsza niż 0,6 nm i izolowana cząstka mniejsza niż 1,5 nm.

Otwieranie drzwi do zastosowań biomedycznych
Ten wynik otwiera drogę do wielu nowych zastosowań w nanofotonice i biomedycynie. Na przykład, autonomiczne lasery mikrodyskowe mogą służyć jako fizykooptyczne kody kreskowe dla heterogenicznych próbek biologicznych, umożliwiając znakowanie określonych typów komórek i celowanie na określone cząsteczki w analizie multipleksowej. Znakowanie specyficzne dla typu komórek jest obecnie przeprowadzane przy użyciu konwencjonalnych biomarkerów, takich jak organiczne fluorofory, kropki kwantowe i koraliki fluorescencyjne, które charakteryzują się szeroką szerokością linii emisyjnej. Dzięki temu możliwe jest jednoczesne znakowanie tylko kilku określonych typów komórek. Natomiast emisja światła w ultrawąskim paśmie lasera mikrodyskowego umożliwi jednoczesną identyfikację większej liczby typów komórek.
Zespół przetestował i z powodzeniem zademonstrował działanie precyzyjnie dostrojonych cząstek lasera mikrodyskowego jako biomarkerów, wykorzystując je do znakowania hodowanych prawidłowych komórek nabłonka piersi MCF10A. Dzięki emisji ultraszerokopasmowej, lasery te mogą potencjalnie zrewolucjonizować bioczujniki, wykorzystując sprawdzone techniki biomedyczne i optyczne, takie jak obrazowanie cytodynamiczne, cytometria przepływowa i analiza multiomiczna. Technologia oparta na trawieniu PEC stanowi znaczący postęp w dziedzinie laserów mikrodyskowych. Skalowalność metody, a także jej subnanometrowa precyzja, otwierają nowe możliwości dla niezliczonych zastosowań laserów w nanofotonice i urządzeniach biomedycznych, a także dla kodów kreskowych dla określonych populacji komórek i cząsteczek analitycznych.