O echipă americană propune o nouă metodă de reglare a laserelor cu microdisc

O echipă comună de cercetare de la Harvard Medical School (HMS) și MIT General Hospital spune că au realizat reglarea ieșirii unui laser pe microdisc folosind metoda de gravare PEC, făcând o nouă sursă pentru nanofotonica și biomedicină „promițătoare”.

(Ieșirea laserului cu microdisc poate fi ajustată prin metoda de gravare PEC)

În domeniile denanofotonicași biomedicină, microdisclasereiar laserele cu nanodisc au devenit promițătoaresurse de luminăși sonde. În mai multe aplicații, cum ar fi comunicarea fotonică pe cip, bioimaging pe cip, detecția biochimică și procesarea informațiilor cuantice cu fotoni, aceștia trebuie să obțină o ieșire laser în determinarea lungimii de undă și a preciziei benzii ultra-înguste. Cu toate acestea, rămâne o provocare să produci lasere cu microdisc și nanodisc cu această lungime de undă precisă la scară largă. Procesele actuale de nanofabricare introduc aleatoriu diametrului discului, ceea ce face dificilă obținerea unei lungimi de undă stabilite în procesarea și producția în masă cu laser. Acum, o echipă de cercetători de la Harvard Medical School și la Centrul Wellman al Spitalului General din Massachusetts.Medicina optoelectronicaa dezvoltat o tehnică inovatoare de gravare optochimică (PEC) care ajută la reglarea precisă a lungimii de undă laser a unui laser cu microdisc cu precizie subnanometru. Lucrarea este publicată în revista Advanced Photonics.

Gravura fotochimică
Potrivit rapoartelor, noua metodă a echipei permite fabricarea de lasere micro-disc și rețele laser de nanodisc cu lungimi de undă de emisie precise și predeterminate. Cheia acestei descoperiri este utilizarea gravării PEC, care oferă o modalitate eficientă și scalabilă de reglare fină a lungimii de undă a unui laser cu microdisc. În rezultatele de mai sus, echipa a obținut cu succes microdiscuri de fosfatare cu arseniură de indiu, galiu, acoperite cu silice pe structura coloanei cu fosfură de indiu. Apoi au reglat lungimea de undă laser a acestor microdiscuri exact la o valoare determinată, efectuând gravarea fotochimică într-o soluție diluată de acid sulfuric.
Ei au investigat, de asemenea, mecanismele și dinamica gravurilor fotochimice specifice (PEC). În cele din urmă, au transferat matricea de microdiscuri reglate pe lungimea de undă pe un substrat de polidimetilsiloxan pentru a produce particule laser independente, izolate, cu lungimi de undă laser diferite. Microdiscul rezultat prezintă o lățime de bandă ultra-largă de emisie laser, culaserpe coloană mai mică de 0,6 nm și particula izolată mai mică de 1,5 nm.

Deschiderea ușii către aplicațiile biomedicale
Acest rezultat deschide ușa pentru multe noi aplicații nanofotonice și biomedicale. De exemplu, laserele de microdisc de sine stătătoare pot servi drept coduri de bare fizico-optice pentru probe biologice eterogene, permițând etichetarea unor tipuri de celule specifice și țintirea unor molecule specifice în analiza multiplex. Etichetarea specifică tipului de celule este în prezent efectuată folosind biomarkeri convenționali, cum ar fi ca fluorofori organici, puncte cuantice și margele fluorescente, care au lățimi de linii mari de emisie. Astfel, doar câteva tipuri de celule specifice 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 particule laser de microdisc reglate cu precizie ca biomarkeri, utilizându-le pentru a marca celulele epiteliale ale sânilor normale MCF10A. Cu emisia lor ultra-largă, aceste lasere ar putea revoluționa biosensing, folosind 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 laserele cu microdisc. Scalabilitatea metodei, precum și precizia subnanometrului, deschide noi posibilități pentru nenumărate aplicații ale laserelor în nanofotonică și dispozitive biomedicale, precum și coduri de bare pentru populații de celule specifice și molecule analitice.