Wspólny zespół badawczy z Harvard Medical School (HMS) i MIT General Hospital poinformował, że udało mu się dostroić moc wyjściową lasera mikrodyskowego przy użyciu metody trawienia PEC, co sprawia, że nowe źródło dla nanofotoniki i biomedycyny jest „obiecujące”.
(Moc lasera mikrodysków można regulować metodą trawienia PEC)
Na polachnanofotonikai biomedycyna, mikrodyskilaseryi lasery nanodyskowe stały się obiecująceźródła światłai sondy. W wielu zastosowaniach, takich jak komunikacja fotoniczna na chipie, bioobrazowanie na chipie, wykrywanie biochemiczne i przetwarzanie informacji fotonowej kwantowej, muszą one osiągnąć wyjście laserowe w celu określenia długości fali i dokładności pasma ultrawąskiego. Nadal jednak trudno jest produkować lasery mikrodyskowe i nanodyskowe o tej precyzyjnej długości fali na dużą skalę. Obecne procesy nanofabrykacji wprowadzają losowość średnicy dysku, co utrudnia uzyskanie ustalonej długości fali w przetwarzaniu masowym laserów i produkcji. Teraz zespół badaczy z Harvard Medical School i Centrum Wellmanów w Massachusetts General HospitalMedycyna optoelektronicznaopracował innowacyjną technikę trawienia optochemicznego (PEC), która pomaga precyzyjnie dostroić długość fali lasera mikrodyskowego z dokładnością subnanometrową. Praca została opublikowana w czasopiśmie Advanced Photonics.
Trawienie fotochemiczne
Według doniesień, nowa metoda zespołu umożliwia produkcję laserów mikrodyskowych i nanodyskowych układów laserowych o precyzyjnych, z góry określonych długościach fali emisji. Kluczem do tego przełomu jest zastosowanie trawienia PEC, które zapewnia wydajny i skalowalny sposób dokładnego dostrojenia długości fali lasera mikrodyskowego. W powyższych wynikach zespół pomyślnie uzyskał mikrodyski fosforyzujące indowo-galowo-arsenkowe pokryte krzemionką na strukturze kolumny indowo-fosforkowej. Następnie precyzyjnie dostroili długość fali lasera tych mikrodysków do określonej wartości, wykonując trawienie fotochemiczne w rozcieńczonym roztworze kwasu siarkowego.
Badali również mechanizmy i dynamikę specyficznych trawień fotochemicznych (PEC). Na koniec przenieśli matrycę mikrodysków dostrojoną do długości fali na podłoże polidimetylosiloksanowe, aby wytworzyć niezależne, izolowane cząstki laserowe o różnych długościach fali lasera. Powstały mikrodysk wykazuje ultraszerokopasmową szerokość pasma emisji lasera, przy czymlaserna kolumnie mniejsza niż 0,6 nm i izolowana cząstka mniejsza niż 1,5 nm.
Otwieramy drzwi do zastosowań biomedycznych
Ten wynik otwiera drzwi do wielu nowych zastosowań nanofotonicznych i biomedycznych. Na przykład, samodzielne lasery mikrodyskowe mogą służyć jako fizyczno-optyczne kody kreskowe dla heterogenicznych próbek biologicznych, umożliwiając znakowanie określonych typów komórek i ukierunkowanie określonych cząsteczek w analizie multipleksowej. Znakowanie specyficzne dla typu komórek jest obecnie wykonywane przy użyciu konwencjonalnych biomarkerów, takich jak organiczne fluorofory, kropki kwantowe i fluorescencyjne koraliki, które mają szerokie szerokości linii emisyjnych. W ten sposób, tylko kilka określonych typów komórek może być znakowanych w tym samym czasie. Natomiast emisja światła ultrawąskiego pasma lasera mikrodyskowego będzie w stanie zidentyfikować więcej typów komórek w tym samym czasie.
Zespół przetestował i pomyślnie zademonstrował precyzyjnie dostrojone cząstki lasera mikrodyskowego jako biomarkery, używając ich do znakowania hodowanych normalnych komórek nabłonka piersi MCF10A. Dzięki swojej 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 oznacza znaczący postęp w dziedzinie laserów mikrodyskowych. Skalowalność metody, a także jej precyzja subnanometrowa, otwierają nowe możliwości dla niezliczonych zastosowań laserów w nanofotonice i urządzeniach biomedycznych, a także kodów kreskowych dla określonych populacji komórek i cząsteczek analitycznych.
Czas publikacji: 29-01-2024