Совместная исследовательская группа из Гарвардской медицинской школы (HMS) и Главной больницы Массачусетского технологического института (MIT General Hospital) заявляет о достижении возможности настройки выходного сигнала микродискового лазера с использованием метода фотоэлектрохимического травления, что делает новый источник излучения для нанофотоники и биомедицины «перспективным».
(Мощность микродискового лазера можно регулировать методом фотоэлектрохимического травления)
В областяхнанофотоникаи биомедицина, микродисклазерыа нанодисковые лазеры стали многообещающими.источники светаи зондов. В ряде применений, таких как внутричиповая фотонная связь, внутричиповая биовизуализация, биохимическое зондирование и обработка информации с помощью квантовых фотонов, необходимо обеспечить лазерное излучение с точностью до длины волны и сверхузкой полосы пропускания. Однако производство микродисковых и нанодисковых лазеров с такой точной длиной волны в больших масштабах остается сложной задачей. Современные процессы наноизготовления вносят элемент случайности в диаметр диска, что затрудняет получение заданной длины волны при массовой обработке и производстве лазеров. Теперь группа исследователей из Гарвардской медицинской школы и Центра Веллмана при Массачусетской больнице общего профиля разработала...Оптоэлектронная медицинаРазработана инновационная оптохимическая (PEC) технология травления, позволяющая точно настраивать длину волны лазера микродискового лазера с субнанометровой точностью. Работа опубликована в журнале Advanced Photonics.
Фотохимическое травление
Согласно сообщениям, новый метод, разработанный командой, позволяет производить микродисковые лазеры и массивы нанодисковых лазеров с точно заданными длинами волн излучения. Ключом к этому прорыву является использование фотохимического травления (PEC-травления), которое обеспечивает эффективный и масштабируемый способ точной настройки длины волны микродискового лазера. В приведенных выше результатах команда успешно получила фосфатированные микродиски из арсенида индия-галлия, покрытые диоксидом кремния, на столбчатой структуре фосфида индия. Затем они точно настроили длину волны лазера этих микродисков на заданное значение, проведя фотохимическое травление в разбавленном растворе серной кислоты.
Они также исследовали механизмы и динамику специфических фотохимических (ФХ) травлений. Наконец, они перенесли массив микродисков с настраиваемой длиной волны на подложку из полидиметилсилоксана для получения независимых изолированных лазерных частиц с различными длинами волн лазерного излучения. Полученный микродиск демонстрирует сверхширокополосную полосу пропускания лазерного излучения.лазерна колонке размер частиц составляет менее 0,6 нм, а размер изолированных частиц — менее 1,5 нм.
Открывая двери для биомедицинских применений.
Этот результат открывает двери для множества новых применений в нанофотонике и биомедицине. Например, автономные микродисковые лазеры могут служить физико-оптическими штрихкодами для гетерогенных биологических образцов, позволяя маркировать определенные типы клеток и нацеливаться на определенные молекулы в мультиплексном анализе. В настоящее время маркировка клеток по типам осуществляется с использованием традиционных биомаркеров, таких как органические флуорофоры, квантовые точки и флуоресцентные шарики, которые имеют широкую полосу излучения. Таким образом, одновременно можно маркировать лишь несколько определенных типов клеток. В отличие от этого, сверхузкополосное излучение микродискового лазера позволит идентифицировать больше типов клеток одновременно.
Команда протестировала и успешно продемонстрировала использование точно настроенных микродисковых лазерных частиц в качестве биомаркеров, применяя их для маркировки культивируемых нормальных эпителиальных клеток молочной железы MCF10A. Благодаря сверхширокополосному излучению эти лазеры потенциально могут произвести революцию в биосенсорике, используя проверенные биомедицинские и оптические методы, такие как цитодинамическая визуализация, проточная цитометрия и мультиомиксный анализ. Технология, основанная на фотоэлектрохимическом травлении, представляет собой значительный шаг вперед в развитии 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 штрихкодов для конкретных клеточных популяций и аналитических молекул.
Дата публикации: 29 января 2024 г.