Skupna raziskovalna ekipa s Harvard Medical School (HMS) in MIT General Hospital pravi, da so z metodo jedkanja PEC dosegli uglaševanje izhodne moči mikrodiskovnega laserja, s čimer je nov vir za nanofotoniko in biomedicino "obećajoč".
(Izhodna moč mikrodiskovnega laserja se lahko prilagodi z metodo jedkanja PEC)
Na poljihnanofotonikain biomedicina, mikrodisklaserjiin nanodiskovni laserji so postali obetavnisvetlobni viriin sonde. V več aplikacijah, kot so fotonska komunikacija na čipu, biološko slikanje na čipu, biokemijsko zaznavanje in obdelava kvantnih fotonskih informacij, morajo doseči laserski izhod pri določanju valovne dolžine in natančnosti ultra ozkega pasu. Vendar pa ostaja izziv izdelati mikrodiskovne in nanodiskovne laserje s tako natančno valovno dolžino v velikem obsegu. Trenutni procesi nanofabrikacije uvajajo naključnost premera diska, zaradi česar je težko doseči določeno valovno dolžino pri laserski masni obdelavi in proizvodnji. Zdaj je ekipa raziskovalcev s Harvard Medical School in Wellman Centra v Splošni bolnišnici Massachusetts zaOptoelektronska medicinaje razvil inovativno tehniko optokemičnega (PEC) jedkanja, ki pomaga natančno nastaviti valovno dolžino laserja mikrodiskovnega laserja s subnanometrsko natančnostjo. Delo je objavljeno v reviji Advanced Photonics.
Fotokemično jedkanje
Po poročilih nova metoda ekipe omogoča izdelavo mikro-diskovnih laserjev in nano-diskovnih laserskih nizov z natančnimi, vnaprej določenimi valovnimi dolžinami emisij. Ključ do tega preboja je uporaba PEC jedkanja, ki zagotavlja učinkovit in prilagodljiv način za fino nastavitev valovne dolžine mikro-diskovnega laserja. V zgornjih rezultatih je ekipa uspešno pridobila mikro-diske za fosfatiranje indijevega galijevega arzenida, prekrite s silicijevim dioksidom na strukturi stebra iz indijevega fosfida. Nato so lasersko valovno dolžino teh mikro-diskov natančno nastavili na določeno vrednost z izvedbo fotokemičnega jedkanja v razredčeni raztopini žveplove kisline.
Raziskovali so tudi mehanizme in dinamiko specifičnih fotokemijskih (PEC) jedkanj. Nazadnje so niz mikrodiskov z uglašeno valovno dolžino prenesli na polidimetilsiloksanski substrat, da bi ustvarili neodvisne, izolirane laserske delce z različnimi laserskimi valovnimi dolžinami. Nastali mikrodisk kaže ultra širokopasovno pasovno širino laserskega sevanja, pri čemer jelaserna koloni manjši od 0,6 nm in izolirani delec manjši od 1,5 nm.
Odpiranje vrat biomedicinskim aplikacijam
Ta rezultat odpira vrata številnim novim aplikacijam na področju nanofotonike in biomedicine. Samostojni mikrodiskovni laserji lahko na primer služijo kot fizikalno-optične črtne kode za heterogene biološke vzorce, kar omogoča označevanje specifičnih tipov celic in ciljanje specifičnih molekul v multipleksni analizi. Označevanje specifičnih tipov celic se trenutno izvaja z uporabo konvencionalnih biomarkerjev, kot so organski fluorofori, kvantne pike in fluorescentne kroglice, ki imajo široko širino emisijskih linij. Tako je mogoče hkrati označiti le nekaj specifičnih tipov celic. Nasprotno pa bo ultra ozkopasovna emisija svetlobe mikrodiskovnega laserja lahko hkrati identificirala več tipov celic.
Ekipa je preizkusila in uspešno demonstrirala natančno nastavljene delce mikrodiskovnega laserja kot biomarkerje, pri čemer jih je uporabila za označevanje gojenih normalnih celic epitelija dojk MCF10A. S svojo ultra širokopasovno emisijo bi lahko ti laserji potencialno revolucionirali biosenzoriko z uporabo preizkušenih biomedicinskih in optičnih tehnik, kot so citodinamično slikanje, pretočna citometrija in multiomska analiza. Tehnologija, ki temelji na jedkanju PEC, pomeni velik napredek pri mikrodiskovnih laserjih. Prilagodljivost metode in njena subnanometrska natančnost odpirata nove možnosti za nešteto aplikacij laserjev v nanofotoniki in biomedicinskih napravah, pa tudi črtne kode za specifične celične populacije in analitične molekule.
Čas objave: 29. januar 2024