Спільна дослідницька група з Гарвардської медичної школи (HMS) та лікарні загального профілю Массачусетського технологічного інституту (MIT) стверджує, що їм вдалося налаштувати вихідну потужність мікродискового лазера за допомогою методу травлення PEC, що робить нове джерело для нанофотоніки та біомедицини «перспективним».
(Вихідну потужність мікродискового лазера можна регулювати методом травлення PEC)
У поляхнанофотоніката біомедицина, мікродисклазериі нанодискові лазери стали перспективнимиджерела світлаі зонди. У кількох застосуваннях, таких як фотонний зв'язок на мікросхемі, біовізуалізація на мікросхемі, біохімічне зондування та обробка квантової фотонної інформації, їм необхідно досягти лазерної потужності для визначення довжини хвилі та точності надвузької смуги. Однак, залишається складним завданням виробляти мікродискові та нанодискові лазери з такою точною довжиною хвилі у великих масштабах. Сучасні процеси нанофабрикації вводять випадковість діаметра диска, що ускладнює отримання встановленої довжини хвилі при лазерній обробці та виробництві маси. Тепер команда дослідників з Гарвардської медичної школи та Центру Веллмана при Загальній лікарні Массачусетсу...Оптоелектронна медицинарозробив інноваційну техніку оптохімічного (PEC) травлення, 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 мікродискові лазери та нанодискові лазерні масиви з точними, заздалегідь визначеними довжинами хвиль випромінювання. Ключем до цього прориву є використання травлення PEC, яке забезпечує ефективний та масштабований спосіб точного налаштування довжини хвилі мікродискового лазера. У вищезгаданих результатах команда успішно отримала мікродиски з фосфатуванням арсеніду індію-галію, покриті кремнеземом на колоноподібній структурі з фосфіду індію. Потім вони точно налаштували довжину хвилі лазера цих мікродисків до певного значення, виконавши фотохімічне травлення в розведеному розчині сірчаної кислоти.
Вони також досліджували механізми та динаміку специфічного фотохімічного (ФХ) травлення. Нарешті, вони перенесли масив мікродисків з налаштованою довжиною хвилі на полідиметилсилоксанову підкладку для отримання незалежних, ізольованих лазерних частинок з різними довжинами хвиль лазера. Отриманий мікродиск демонструє надшироку смугу пропускання лазерного випромінювання, причомулазерна колонці менше 0,6 нм та ізольована частинка менше 1,5 нм.
Відкриття дверей для біомедичних застосувань
Цей результат відкриває двері для багатьох нових застосувань у нанофотоніці та біомедиці. Наприклад, окремі мікродискові лазери можуть служити фізико-оптичними штрих-кодами для гетерогенних біологічних зразків, що дозволяє маркувати певні типи клітин та таргетувати певні молекули в мультиплексному аналізі. Маркування специфічних типів клітин наразі виконується з використанням звичайних біомаркерів, таких як органічні флуорофори, квантові точки та флуоресцентні кульки, які мають широку ширину ліній випромінювання. Таким чином, одночасно можна мітити лише кілька певних типів клітин. Натомість, надвузькосмугове світлове випромінювання мікродискового лазера зможе ідентифікувати більше типів клітин одночасно.
Команда дослідників протестувала та успішно продемонструвала точно налаштовані лазерні частинки на мікродисках як біомаркери, використовуючи їх для мічення культивованих нормальних епітеліальних клітин молочної залози MCF10A. Завдяки своєму надширокосмуговому випромінюванню ці лазери потенційно можуть революціонізувати біосенсорику, використовуючи перевірені біомедичні та оптичні методи, такі як цитодинамічна візуалізація, проточна цитометрія та мультиомічний аналіз. Технологія, заснована на травленні PEC, знаменує собою значний прогрес у галузі мікродискових лазерів. Масштабованість методу, а також його субнанометрова точність, відкривають нові можливості для незліченних застосувань лазерів у нанофотоніці та біомедичних пристроях, а також для штрих-кодів для певних популяцій клітин та аналітичних молекул.
Час публікації: 29 січня 2024 р.