Wspólny zespół badawczy z Harvard Medical School (HMS) i MIT General Hospital twierdzi, że udało mu się dostroić moc wyjściową lasera mikrodyskowego przy użyciu metody wytrawiania PEC, co czyni nowe źródło nanofotoniki i biomedycyny „obiecującym”.
(Wyjście lasera dyskowego można regulować metodą trawienia PEC)
Na polachnanofotonikai biomedycyna, dyskieteklaserya lasery nanodyskowe stały się obiecująceźródła światłai sondy. W kilku zastosowaniach, takich jak komunikacja fotoniczna w chipie, bioobrazowanie w chipie, wykrywanie biochemiczne i kwantowe przetwarzanie informacji o fotonach, muszą one uzyskać moc lasera w celu określenia długości fali i dokładności w bardzo wąskim paśmie. Wytwarzanie na dużą skalę laserów mikrodyskowych i nanodyskowych o tej dokładnej długości fali pozostaje jednak wyzwaniem. Obecne procesy nanofabrykacji wprowadzają losowość średnicy krążka, co utrudnia uzyskanie zadanej długości fali w laserowym przetwarzaniu i produkcji masy. Obecnie zespół naukowców z Harvard Medical School i Wellman Center for Massachusetts General Hospital w MassachusettsMedycyna Optoelektronicznaopracowała innowacyjną technikę trawienia optochemicznego (PEC), która pomaga precyzyjnie dostroić długość fali lasera mikrodyskowego z dokładnością poniżej nanometra. Praca została opublikowana w czasopiśmie Advanced Photonics.
Trawienie fotochemiczne
Według doniesień nowa metoda opracowana przez zespół umożliwia wytwarzanie laserów mikrodyskowych i nanodyskowych układów laserowych o precyzyjnych, z góry określonych długościach fal emisji. Kluczem do tego przełomu jest zastosowanie trawienia PEC, które zapewnia skuteczny i skalowalny sposób precyzyjnego dostrojenia długości fali lasera mikrodyskowego. W powyższych wynikach zespołowi udało się uzyskać dyskietki fosforanujące arsenkiem indu i galu pokryte krzemionką na strukturze kolumny z fosforkiem indu. Następnie precyzyjnie dostrojili długość fali lasera tych dyskietek do określonej wartości, przeprowadzając trawienie fotochemiczne w rozcieńczonym roztworze kwasu siarkowego.
Zbadali także mechanizmy i dynamikę specyficznego trawienia fotochemicznego (PEC). Na koniec przenieśli układ mikrodysków dostrojonych pod względem długości fali na podłoże polidimetylosiloksanowe, aby wytworzyć niezależne, izolowane cząstki laserowe o różnych długościach fal lasera. Powstały dysk twardy charakteryzuje się ultraszerokopasmową szerokością pasma emisji laseralaserna kolumnie mniej niż 0,6 nm i wyizolowanej cząstki mniej niż 1,5 nm.
Otwieranie drzwi do zastosowań biomedycznych
Wynik ten otwiera drzwi do wielu nowych zastosowań nanofotoniki i biomedycyny. Na przykład niezależne lasery dyskowe mogą służyć jako fizyczno-optyczne kody kreskowe dla heterogenicznych próbek biologicznych, umożliwiając znakowanie określonych typów komórek i namierzanie określonych cząsteczek w analizie multipleksowej. Znakowanie specyficzne dla typu komórek jest obecnie przeprowadzane przy użyciu konwencjonalnych biomarkerów, takich jak jak organiczne fluorofory, kropki kwantowe i kulki fluorescencyjne, które mają szerokie linie emisyjne. Zatem jednocześnie można oznaczyć tylko kilka określonych typów komórek. Natomiast ultrawąskopasmowa emisja światła lasera mikrodyskowego umożliwi jednoczesną identyfikację większej liczby typów komórek.
Zespół przetestował i pomyślnie zademonstrował precyzyjnie dostrojone cząstki lasera mikrodyskowego jako biomarkery, wykorzystując je do znakowania hodowanych normalnych komórek nabłonka piersi MCF10A. Dzięki emisji ultraszerokopasmowej lasery te mogą potencjalnie zrewolucjonizować bioczujnik, wykorzystując sprawdzone techniki biomedyczne i optyczne, takie jak obrazowanie cytodynamiczne, cytometria przepływowa i analiza multiomiczna. Technologia oparta na trawieniu PEC stanowi znaczący postęp w laserach mikrodyskowych. Skalowalność metody, a także jej subnanometrowa precyzja otwierają nowe możliwości niezliczonych zastosowań laserów w nanofotonice i urządzeniach biomedycznych, a także kodów kreskowych dla określonych populacji komórek i cząsteczek analitycznych.
Czas publikacji: 29 stycznia 2024 r