Совместная исследовательская группа из Гарвардской медицинской школы (HMS) и больницы общего профиля Массачусетского технологического института заявила, что им удалось настроить мощность микродискового лазера с помощью метода травления PEC, что делает новый источник для нанофотоники и биомедицины «многообещающим».
(Мощность микродискового лазера можно регулировать методом травления РЕС)
В областяхнанофотоникаи биомедицина, микродисклазерыи нанодисковые лазеры стали перспективнымиисточники светаи зонды. В некоторых приложениях, таких как внутрикристальная фотонная связь, встроенная биовизуализация, биохимическое зондирование и обработка информации квантовыми фотонами, им необходимо достичь лазерной мощности при определении длины волны и точности сверхузкого диапазона. Однако по-прежнему сложно производить микродисковые и нанодисковые лазеры с такой точной длиной волны в больших масштабах. Современные процессы нанопроизводства приводят к случайности диаметра диска, что затрудняет получение заданной длины волны при лазерной массовой обработке и производстве. Теперь группа исследователей из Гарвардской медицинской школы и Центра Веллмана Массачусетской больницы общего профиляОптоэлектронная медицинаразработала инновационную технику оптохимического (PEC) травления, которая помогает точно настроить длину волны микродискового лазера с субнанометровой точностью. Работа опубликована в журнале Advanced Photonics.
Фотохимическое травление
Согласно сообщениям, новый метод команды позволяет производить микродисковые лазеры и нанодисковые лазерные матрицы с точными, заранее заданными длинами волн излучения. Ключом к этому прорыву является использование травления PEC, которое обеспечивает эффективный и масштабируемый способ точной настройки длины волны микродискового лазера. В приведенных выше результатах команда успешно получила микродиски фосфатирования арсенида индия-галлия, покрытые кремнеземом, на структуре колонны фосфида индия. Затем они настроили длину волны лазера этих микродисков точно на определенное значение, выполнив фотохимическое травление в разбавленном растворе серной кислоты.
Они также исследовали механизмы и динамику специфического фотохимического (PEC) травления. Наконец, они перенесли массив микродисков с настроенной длиной волны на полидиметилсилоксановую подложку, чтобы создать независимые изолированные лазерные частицы с разными длинами волн лазера. Полученный микродиск демонстрирует сверхширокополосную полосу лазерного излучения.лазерна колонке менее 0,6 нм и изолированная частица менее 1,5 нм.
Открывая двери биомедицинским приложениям
Этот результат открывает двери для многих новых приложений нанофотоники и биомедицины. Например, автономные микродисковые лазеры могут служить в качестве физико-оптических штрих-кодов для гетерогенных биологических образцов, позволяя маркировать определенные типы клеток и нацеливаться на определенные молекулы в мультиплексном анализе. Маркировка конкретных типов клеток в настоящее время выполняется с использованием обычных биомаркеров, таких как такие как органические флуорофоры, квантовые точки и флуоресцентные шарики, которые имеют широкую ширину линий излучения. Таким образом, одновременно можно пометить только несколько конкретных типов клеток. Напротив, сверхузкополосное световое излучение микродискового лазера сможет одновременно идентифицировать больше типов клеток.
Команда протестировала и успешно продемонстрировала точно настроенные микродисковые лазерные частицы в качестве биомаркеров, используя их для маркировки культивируемых нормальных эпителиальных клеток молочной железы MCF10A. Благодаря своему сверхширокополосному излучению эти лазеры потенциально могут совершить революцию в биосенсорстве, используя проверенные биомедицинские и оптические методы, такие как цитодинамическая визуализация, проточная цитометрия и мультиомный анализ. Технология, основанная на травлении ПЭК, представляет собой крупный шаг вперед в области микродисковых лазеров. Масштабируемость метода, а также его субнанометровая точность открывают новые возможности для бесчисленных применений лазеров в нанофотонике и биомедицинских устройствах, а также для создания штрих-кодов для конкретных популяций клеток и аналитических молекул.
Время публикации: 29 января 2024 г.