Společný výzkumný tým z Harvard Medical School (HMS) a MIT General Hospital uvedl, že dosáhl vyladění výstupu mikrodiskového laseru pomocí metody leptání PEC, což činí nový zdroj pro nanofotoniku a biomedicínu „slibným“.
(Výstup mikrodiskového laseru lze nastavit metodou leptání PEC)
V oblastechnanofotonikaa biomedicína, mikrodisklaserya nanodiskové lasery se staly slibnýmisvětelné zdrojea sondy. V několika aplikacích, jako je fotonická komunikace na čipu, biozobrazování na čipu, biochemické snímání a zpracování kvantové fotonové informace, potřebují dosáhnout laserového výstupu při určování vlnové délky a přesnosti ultraúzkého pásma. Výroba mikrodiskových a nanodiskových laserů s touto přesnou vlnovou délkou ve velkém měřítku však zůstává náročná. Současné procesy nanofabrikace zavádějí náhodnost průměru disku, což ztěžuje dosažení stanovené vlnové délky při laserovém zpracování a výrobě hmoty. Nyní tým výzkumníků z Harvard Medical School a Wellman Center v Massachusetts General Hospital pro...Optoelektronická medicínavyvinula inovativní techniku optochemického (PEC) leptání, která pomáhá přesně naladit vlnovou délku mikrodiskového laseru s přesností na subnanometry. Práce je publikována v časopise Advanced Photonics.
Fotochemické leptání
Podle zpráv umožňuje nová metoda týmu výrobu mikrodiskových laserů a nanodiskových laserových polí s přesnými, předem určenými emisními vlnovými délkami. Klíčem k tomuto průlomu je použití leptání PEC, které poskytuje efektivní a škálovatelný způsob jemného ladění vlnové délky mikrodiskového laseru. Ve výše uvedených výsledcích se týmu podařilo získat mikrodiskové fosfátování india a galia arsenidem pokryté oxidem křemičitým na sloupcové struktuře z fosfidu india. Poté přesně naladili vlnovou délku laseru těchto mikrodiskových disků na stanovenou hodnotu provedením fotochemického leptání ve zředěném roztoku kyseliny sírové.
Zkoumali také mechanismy a dynamiku specifického fotochemického (PEC) leptání. Nakonec přenesli pole mikrodisků s laděnou vlnovou délkou na polydimethylsiloxanový substrát, aby vytvořili nezávislé, izolované laserové částice s různými vlnovými délkami laseru. Výsledný mikrodisk vykazuje ultraširokopásmovou šířku pásma laserového vyzařování, přičemžlaserna koloně menší než 0,6 nm a izolovaná částice menší než 1,5 nm.
Otevření dveří biomedicínským aplikacím
Tento výsledek otevírá dveře mnoha novým aplikacím v nanofotonice a biomedicíně. Například samostatné mikrodiskové lasery mohou sloužit jako fyzikálně-optické čárové kódy pro heterogenní biologické vzorky, což umožňuje značení specifických typů buněk a cílení specifických molekul v multiplexní analýze. Značení specifických typů buněk se v současnosti provádí pomocí konvenčních biomarkerů, jako jsou organické fluorofory, kvantové tečky a fluorescenční kuličky, které mají širokou šířku emisních čar. Lze tedy současně označit pouze několik specifických typů buněk. Naproti tomu ultraúzkopásmová emise světla mikrodiskového laseru bude schopna identifikovat více typů buněk současně.
Tým testoval a úspěšně demonstroval přesně vyladěné laserové částice z mikrodisků jako biomarkery a použil je k označení kultivovaných normálních buněk prsního epitelu MCF10A. Díky své ultraširokopásmové emisi by tyto lasery mohly potenciálně způsobit revoluci v biosenzorech s využitím osvědčených biomedicínských a optických technik, jako je cytodynamické zobrazování, průtoková cytometrie a multiomická analýza. Technologie založená na leptání PEC představuje významný pokrok v oblasti mikrodiskových laserů. Škálovatelnost metody a její subnanometrová přesnost otevírají nové možnosti pro nespočet aplikací laserů v nanofotonice a biomedicínských zařízeních, stejně jako čárových kódů pro specifické buněčné populace a analytické molekuly.
Čas zveřejnění: 29. ledna 2024