Et fælles forskerhold fra Harvard Medical School (HMS) og MIT General Hospital siger, at de har opnået tuning af outputtet fra en mikrodisklaser ved hjælp af PEC-ætsningsmetoden, hvilket gør en ny kilde til nanofotonik og biomedicin "lovende."
(Udgangen af mikrodisklaseren kan justeres ved PEC-ætsningsmetoden)
Inden for områdernenanofotonikog biomedicin, mikrodisklasereog nanodisklasere er blevet lovendelyskilderog sonder. I flere applikationer såsom on-chip fotonisk kommunikation, on-chip bioimaging, biokemisk sensing og kvantefoton informationsbehandling, skal de opnå laseroutput til at bestemme bølgelængde og ultra-snævert bånds nøjagtighed. Det er dog fortsat udfordrende at fremstille mikrodisk- og nanodisklasere af denne præcise bølgelængde i stor skala. Nuværende nanofabrikationsprocesser introducerer tilfældigheden af diskdiameter, hvilket gør det vanskeligt at opnå en fast bølgelængde i lasermassebehandling og -produktion. Nu har et team af forskere fra Harvard Medical School og Massachusetts General Hospitals Wellman Center forOptoelektronisk medicinhar udviklet en innovativ optokemisk (PEC) ætsningsteknik, der hjælper til præcist at tune laserbølgelængden af en mikrodisklaser med subnanometer nøjagtighed. Værket er publiceret i tidsskriftet Advanced Photonics.
Fotokemisk ætsning
Ifølge rapporter muliggør holdets nye metode fremstilling af mikrodisklasere og nanodisklaserarrays med præcise, forudbestemte emissionsbølgelængder. Nøglen til dette gennembrud er brugen af PEC-ætsning, som giver en effektiv og skalerbar måde at finjustere bølgelængden af en mikrodisklaser. I ovenstående resultater opnåede teamet med succes indium Gallium arsenid phosphateringsmikrodiske dækket med silica på indium phosphid kolonnestrukturen. De tunede derefter laserbølgelængden af disse mikrodiske præcist til en bestemt værdi ved at udføre fotokemisk ætsning i en fortyndet opløsning af svovlsyre.
De undersøgte også mekanismerne og dynamikken af specifikke fotokemiske (PEC) ætsninger. Til sidst overførte de det bølgelængdetunede mikrodiskarray til et polydimethylsiloxansubstrat for at producere uafhængige, isolerede laserpartikler med forskellige laserbølgelængder. Den resulterende mikrodisk viser en ultrabredbåndsbåndbredde af laseremission medlaserpå søjlen mindre end 0,6 nm og den isolerede partikel mindre end 1,5 nm.
Åbner døren til biomedicinske applikationer
Dette resultat åbner døren til mange nye nanofotonik og biomedicinske applikationer. For eksempel kan enkeltstående mikrodisklasere tjene som fysisk-optiske stregkoder for heterogene biologiske prøver, hvilket muliggør mærkning af specifikke celletyper og målretning af specifikke molekyler i multipleksanalyse. Celletypespecifik mærkning udføres i øjeblikket ved hjælp af konventionelle biomarkører, f.eks. som organiske fluoroforer, kvanteprikker og fluorescerende perler, som har brede emissionslinjebredder. Således kan kun få specifikke celletyper mærkes på samme tid. I modsætning hertil vil den ultrasnævre bånd-lysemission fra en mikrodisklaser være i stand til at identificere flere celletyper på samme tid.
Holdet testede og demonstrerede med succes præcist indstillede mikrodisklaserpartikler som biomarkører ved at bruge dem til at mærke dyrkede normale brystepitelceller MCF10A. Med deres ultra-bredbåndsemission kan disse lasere potentielt revolutionere biosensing ved at bruge dokumenterede biomedicinske og optiske teknikker såsom cytodynamisk billeddannelse, flowcytometri og multi-omics-analyse. Teknologien baseret på PEC-ætsning markerer et stort fremskridt inden for mikrodisklasere. Metodens skalerbarhed, såvel som dens subnanometer-præcision, åbner nye muligheder for utallige anvendelser af lasere i nanofotonik og biomedicinsk udstyr samt stregkoder til specifikke cellepopulationer og analytiske molekyler.
Indlægstid: 29-jan-2024