Спільна дослідницька група з Гарвардської медичної школи (HMS) і лікарні Массачусетського технологічного інституту заявляє, що їм вдалося налаштувати вихід мікродискового лазера за допомогою методу травлення PEC, що робить нове джерело для нанофотоніки та біомедицини «перспективним».
(Потужність мікродискового лазера регулюється методом травлення PEC)
На полях снанофотонікаі біомедицини, мікродисклазериі нанодискові лазери стали перспективнимиджерела світлаі зонди. У кількох додатках, таких як фотонний зв’язок на чіпі, біозображення на чіпі, біохімічне зондування та обробка квантової фотонної інформації, їм потрібно досягти лазерного виходу для визначення довжини хвилі та точності надвузької смуги. Проте виробництво мікродискових і нанодискових лазерів із такою точною довжиною хвилі у великих масштабах залишається складним. Сучасні процеси нанофабрикації вводять випадковість діаметра диска, що ускладнює отримання встановленої довжини хвилі при обробці та виробництві лазерної маси. Зараз команда дослідників із Гарвардської медичної школи та центру Веллмана Массачусетської лікарніОптико-електронна медицинарозробила інноваційну техніку оптохімічного травлення (PEC), яка допомагає точно налаштувати довжину хвилі лазера мікродискового лазера з субнанометровою точністю. Робота опублікована в журналі Advanced Photonics.
Фотохімічне травлення
Згідно з повідомленнями, новий метод команди дозволяє виготовляти лазери на мікродисках і нанодискові лазерні масиви з точними заданими довжинами хвиль випромінювання. Ключем до цього прориву є використання травлення PEC, яке забезпечує ефективний і масштабований спосіб точного налаштування довжини хвилі лазера на мікродисках. У наведених вище результатах команда успішно отримала мікродиски для фосфатування арсеніду індію, галію, покриті кремнеземом, на структурі колони з фосфіду індію. Потім вони точно налаштували довжину хвилі лазера цих мікродисків на визначене значення, виконавши фотохімічне травлення в розбавленому розчині сірчаної кислоти.
Вони також досліджували механізми та динаміку специфічного фотохімічного (PEC) травлення. Нарешті, вони перенесли настроєний за довжиною хвилі мікродисковий масив на підкладку з полідиметилсилоксану, щоб створити незалежні ізольовані лазерні частинки з різними довжинами хвиль. Отриманий мікродиск демонструє надшироку смугу лазерного випромінювання, злазерна колонці менше 0,6 нм і ізольована частинка менше 1,5 нм.
Відкриття дверей для біомедичних застосувань
Цей результат відкриває двері для багатьох нових нанофотоніки та біомедичних застосувань. Наприклад, автономні мікродискові лазери можуть служити фізико-оптичними штрих-кодами для гетерогенних біологічних зразків, уможливлюючи маркування конкретних типів клітин і націлювання на конкретні молекули в мультиплексному аналізі. Маркування типу клітини наразі виконується за допомогою звичайних біомаркерів, таких як як органічні флуорофори, квантові точки та флуоресцентні кульки, які мають широку ширину лінії випромінювання. Таким чином, одночасно можна позначити лише кілька конкретних типів клітин. Навпаки, надвузьке смугове світлове випромінювання мікродискового лазера зможе ідентифікувати більше типів клітин одночасно.
Команда випробувала та успішно продемонструвала точно налаштовані мікродискові лазерні частинки як біомаркери, використовуючи їх для позначення культивованих нормальних епітеліальних клітин молочної залози MCF10A. Завдяки своєму надширокосмуговому випромінюванню ці лазери потенційно можуть революціонізувати біосенсор, використовуючи перевірені біомедичні та оптичні методи, такі як цитодинамічна візуалізація, проточна цитометрія та мультиомічний аналіз. Технологія, заснована на травленні PEC, знаменує великий прогрес у мікродискових лазерах. Масштабованість методу, а також його субнанометрова точність відкриває нові можливості для незліченних застосувань лазерів у нанофотоніці та біомедичних пристроях, а також штрих-кодів для конкретних популяцій клітин і аналітичних молекул.
Час публікації: 29 січня 2024 р