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 фотонная связь на кристалле, биоизображение на кристалле, 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 обработке и производстве масс. 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.