Společný výzkumný tým z Harvard Medical School (HMS) a MIT General Hospital tvrdí, že dosáhli vyladění výkonu mikrodiskového laseru pomocí metody leptání PEC, díky čemuž je nový zdroj pro nanofotoniku a biomedicínu „slibný“.
(Výstup mikrodiskového laseru lze upravit metodou leptání PEC)
V políchnanofotonikaa biomedicína, mikrodisklaserya nanodiskové lasery se staly slibnýmisvětelné zdrojea sondy. V několika aplikacích, jako je fotonická komunikace na čipu, biozobrazování na čipu, biochemické snímání a kvantové fotonové zpracování informací, potřebují dosáhnout laserového výstupu při určování vlnové délky a přesnosti ultraúzkého pásma. Zůstává však náročné vyrábět mikrodiskové a nanodiskové lasery této přesné vlnové délky ve velkém měřítku. Současné procesy nanovýroby zavádějí náhodnost průměru disku, což ztěžuje dosažení nastavené vlnové délky při zpracování a výrobě laserové hmoty. Nyní tým výzkumníků z Harvard Medical School a Wellmanova centra Massachusetts General Hospital proOptoelektronická medicínavyvinula inovativní techniku optochemického (PEC) leptání, která pomáhá přesně vyladit vlnovou délku laseru mikrodiskového laseru se subnanometrovou přesností. Práce je publikována v časopise Advanced Photonics.
Fotochemické leptání
Podle zpráv nová metoda týmu umožňuje výrobu mikrodiskových laserů a nanodiskových laserových polí s přesnými, předem stanovenými emisními vlnovými délkami. Klíčem k tomuto průlomu je použití leptání PEC, které poskytuje účinný a škálovatelný způsob jemného doladění vlnové délky mikrodiskového laseru. Ve výše uvedených výsledcích tým úspěšně získal fosfátovací mikrodisky indium-gallium arsenid pokryté oxidem křemičitým na struktuře kolony s fosfidem india. Poté přesně vyladili vlnovou délku laseru těchto mikrodisků na stanovenou hodnotu provedením fotochemického leptání ve zředěném roztoku kyseliny sírové.
Zkoumali také mechanismy a dynamiku specifického fotochemického (PEC) leptání. Nakonec přenesli pole mikrodisků vyladěných na vlnovou délku na polydimethylsiloxanový substrát, aby vytvořili nezávislé izolované laserové částice s různými vlnovými délkami laseru. Výsledný mikrodisk ukazuje ultraširokopásmovou šířku pásma laserové emise, slaserna koloně menší než 0,6 nm a izolované částice menší než 1,5 nm.
Otevíráme dveře biomedicínským aplikacím
Tento výsledek otevírá dveře mnoha novým nanofotonickým a biomedicínským aplikacím. Samostatné mikrodiskové lasery mohou například sloužit jako fyzikálně-optické čárové kódy pro heterogenní biologické vzorky, což umožňuje značení specifických typů buněk a zacílení specifických molekul při multiplexní analýze. Typově specifické značení buněk se v současnosti provádí pomocí konvenčních biomarkerů, jako je např. jako organické fluorofory, kvantové tečky a fluorescenční kuličky, které mají široké emisní šířky. Lze tedy označit pouze několik specifických typů buněk současně. Naproti tomu ultraúzkopásmová emise světla mikrodiskového laseru bude schopna identifikovat více typů buněk současně.
Tým testoval a úspěšně demonstroval přesně vyladěné mikrodiskové laserové částice jako biomarkery, které je použil ke značení kultivovaných normálních epiteliálních buněk prsu MCF10A. Díky své ultraširokopásmové emisi by tyto lasery mohly potenciálně způsobit revoluci v biosnímání pomocí osvědčených biomedicínských a optických technik, jako je cytodynamické zobrazování, průtoková cytometrie a multi-omická analýza. Technologie založená na leptání PEC znamená velký pokrok v mikrodiskových laserech. Škálovatelnost metody a její subnanometrová přesnost otevírá nové možnosti pro nespočet aplikací laserů v nanofotonice a biomedicínských zařízeních, stejně jako čárových kódů pro specifické buněčné populace a analytické molekuly.
Čas odeslání: 29. ledna 2024