O echipă comună de cercetare de la Harvard Medical School (HMS) și MIT General Hospital a declarat că a reușit să regleze ieșirea unui laser cu microdisc folosind metoda de gravare PEC, ceea ce face ca o nouă sursă pentru nanofotonică și biomedicină să fie „promițătoare”.
(Puterea laserului cu microdisc poate fi ajustată prin metoda de gravare PEC)
În câmpurilenanofotonicăși biomedicină, microdisclasereși laserele cu nanodisc au devenit promițătoaresurse de luminăși sonde. În mai multe aplicații, cum ar fi comunicarea fotonică pe cip, bioimagistica pe cip, detectarea biochimică și procesarea informațiilor fotonice cuantice, este nevoie să se obțină o putere laser pentru a determina lungimea de undă și precizia benzii ultra-înguste. Cu toate acestea, rămâne o provocare să se fabrice lasere cu microdiscuri și nanodiscuri cu această lungime de undă precisă la scară largă. Procesele actuale de nanofabricare introduc aleatoriu diametrul discului, ceea ce face dificilă obținerea unei lungimi de undă stabilite în procesarea și producția de masă cu laser. Acum, o echipă de cercetători de la Harvard Medical School și de la Centrul Wellman pentru...Medicină optoelectronicăa dezvoltat o tehnică inovatoare de gravare optochimică (PEC) care ajută la reglarea precisă a lungimii de undă a laserului cu microdisc, cu o precizie subnanometrică. Lucrarea este publicată în revista Advanced Photonics.
Gravare fotochimică
Conform rapoartelor, noua metodă a echipei permite fabricarea de lasere cu micro-discuri și rețele lasere cu nanodiscuri cu lungimi de undă de emisie precise și predeterminate. Cheia acestei descoperiri este utilizarea gravării PEC, care oferă o modalitate eficientă și scalabilă de a regla fin lungimea de undă a unui laser cu microdisc. În rezultatele de mai sus, echipa a obținut cu succes microdiscuri de fosfatare cu arsenură de galiu și indiu, acoperite cu silice pe structura coloanei de fosfură de indiu. Apoi, au reglat cu precizie lungimea de undă a laserului acestor microdiscuri la o valoare determinată prin efectuarea gravării fotochimice într-o soluție diluată de acid sulfuric.
De asemenea, au investigat mecanismele și dinamica gravărilor fotochimice (PEC) specifice. În cele din urmă, au transferat matricea de microdiscuri reglate la lungimea de undă pe un substrat de polidimetilsiloxan pentru a produce particule laser independente, izolate, cu diferite lungimi de undă laser. Microdiscul rezultat prezintă o lățime de bandă ultra-largă a emisiei laser, culaserpe coloană mai puțin de 0,6 nm și particula izolată mai puțin de 1,5 nm.
Deschiderea ușii către aplicații biomedicale
Acest rezultat deschide calea către numeroase aplicații noi în domeniul nanofotonicii și biomedical. De exemplu, laserele cu microdisc independente pot servi drept coduri de bare fizico-optice pentru probe biologice eterogene, permițând etichetarea unor tipuri specifice de celule și direcționarea unor molecule specifice în analiza multiplex. Marcarea specifică tipului de celulă se realizează în prezent folosind biomarkeri convenționali, cum ar fi fluorofori organici, puncte cuantice și perle fluorescente, care au lățimi de linie de emisie largi. Astfel, doar câteva tipuri specifice de celule pot fi etichetate în același timp. În schimb, emisia de lumină cu bandă ultra-îngustă a unui laser cu microdisc va putea identifica mai multe tipuri de celule în același timp.
Echipa a testat și a demonstrat cu succes utilizarea particulelor laser microdisc reglate cu precizie ca biomarkeri, utilizându-le pentru a marca celulele epiteliale mamare normale cultivate MCF10A. Cu emisia lor ultra-largă, aceste lasere ar putea revoluționa biosenzorizarea, utilizând tehnici biomedicale și optice dovedite, cum ar fi imagistica citodinamică, citometria în flux și analiza multi-omică. Tehnologia bazată pe gravarea PEC marchează un progres major în domeniul laserelor microdisc. Scalabilitatea metodei, precum și precizia sa subnanometrică, deschid noi posibilități pentru nenumărate aplicații ale laserelor în nanofotonică și dispozitive biomedicale, precum și coduri de bare pentru populații celulare specifice și molecule analitice.
Data publicării: 29 ian. 2024