Съвместен изследователски екип от Медицинското училище към Харвард (HMS) и Общата болница на Масачузетския технологичен институт (MIT) съобщава, че са постигнали настройване на изхода на микродисков лазер, използвайки метода на PEC ецване, което прави нов източник за нанофотоника и биомедицина „обещаващ“.
(Изходната мощност на микродисковия лазер може да се регулира чрез метода на PEC ецване)
В полетата нананофотоникаи биомедицина, микродисклазерии нанодисковите лазери станаха обещаващиизточници на светлинаи сонди. В няколко приложения, като например фотонна комуникация на чип, биоизображение на чип, биохимично наблюдение и обработка на квантова фотонна информация, те трябва да постигнат лазерен изход при определяне на дължината на вълната и точност на ултратясна лента. Въпреки това, производството на микродискови и нанодискови лазери с тази точна дължина на вълната в голям мащаб остава предизвикателство. Съвременните процеси на нанопроизводство въвеждат случайността на диаметъра на диска, което затруднява получаването на зададена дължина на вълната при лазерна масова обработка и производство. Сега екип от изследователи от Медицинския факултет на Харвард и Центъра Уелман към болница „Massachusetts General Hospital“ за...Оптоелектронна медицинае разработил иновативна техника за оптохимично (PEC) ецване, която помага за прецизна настройка на дължината на вълната на лазера на микродисков лазер с точност до субнанометър. Работата е публикувана в списанието Advanced Photonics.
Фотохимично ецване
Според докладите, новият метод на екипа позволява производството на микродискови лазери и нанодискови лазерни решетки с прецизни, предварително определени дължини на вълната на излъчване. Ключът към този пробив е използването на PEC ецване, което осигурява ефикасен и мащабируем начин за фина настройка на дължината на вълната на микродисков лазер. В горните резултати екипът успешно е получил микродискове с фосфатиране на индиево-галиев арсенид, покрити със силициев диоксид върху колонната структура от индиево-фосфидна колона. След това те са настроили лазерната дължина на вълната на тези микродискове прецизно до определена стойност чрез извършване на фотохимично ецване в разреден разтвор на сярна киселина.
Те също така изследваха механизмите и динамиката на специфични фотохимични (PEC) ецвания. Накрая, те прехвърлиха микродисковия масив с настроена дължина на вълната върху полидиметилсилоксанов субстрат, за да произведат независими, изолирани лазерни частици с различни дължини на вълната на лазера. Полученият микродиск показва ултрашироколентова честотна лента на лазерното излъчване, като...лазервърху колоната по-малко от 0,6 nm и изолираната частица по-малко от 1,5 nm.
Отваряне на вратата към биомедицинските приложения
Този резултат отваря вратата към много нови приложения в нанофотониката и биомедицината. Например, самостоятелни микродискови лазери могат да служат като физико-оптични баркодове за хетерогенни биологични проби, което позволява маркирането на специфични клетъчни типове и насочването към специфични молекули в мултиплексния анализ. Специфичното маркиране на клетъчния тип понастоящем се извършва с помощта на конвенционални биомаркери, като органични флуорофори, квантови точки и флуоресцентни перли, които имат широка ширина на емисионните линии. По този начин, само няколко специфични клетъчни типа могат да бъдат маркирани едновременно. За разлика от това, ултратяснолентовата светлинна емисия на микродисков лазер ще може да идентифицира повече клетъчни типове едновременно.
Екипът тества и успешно демонстрира прецизно настроени микродискови лазерни частици като биомаркери, използвайки ги за маркиране на култивирани нормални гръдни епителни клетки MCF10A. Със своята ултрашироколентова емисия, тези лазери биха могли потенциално да революционизират биосензорите, използвайки доказани биомедицински и оптични техники като цитодинамично изобразяване, флоуцитометрия и мулти-омичен анализ. Технологията, базирана на PEC ецване, бележи голям напредък в микродисковите лазери. Мащабируемостта на метода, както и неговата субнанометрова прецизност, откриват нови възможности за безброй приложения на лазерите в нанофотониката и биомедицинските устройства, както и за баркодове за специфични клетъчни популации и аналитични молекули.
Време на публикуване: 29 януари 2024 г.