Μια κοινή ερευνητική ομάδα από την Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ (HMS) και το Γενικό Νοσοκομείο MIT λέει ότι πέτυχαν συντονισμό της εξόδου ενός λέιζερ μικροδίσκου χρησιμοποιώντας τη μέθοδο PEC etching, κάνοντας μια νέα πηγή για νανοφωτονικά και βιοϊατρική «υποσχόμενη».
(Η έξοδος του λέιζερ μικροδίσκου μπορεί να ρυθμιστεί με τη μέθοδο PEC etching)
Στα χωράφια τωννανοφωτονικάκαι βιοϊατρική, μικροδίσκοςλέιζερκαι τα λέιζερ νανοδίσκων έχουν γίνει πολλά υποσχόμεναπηγές φωτόςκαι ανιχνευτές.Σε πολλές εφαρμογές όπως η φωτονική επικοινωνία στο τσιπ, η βιοαπεικόνιση σε τσιπ, η βιοχημική ανίχνευση και η επεξεργασία πληροφοριών κβαντικών φωτονίων, πρέπει να επιτύχουν έξοδο λέιζερ για τον προσδιορισμό της ακρίβειας του μήκους κύματος και της εξαιρετικά στενής ζώνης.Ωστόσο, παραμένει πρόκληση η κατασκευή λέιζερ μικροδίσκων και νανοδίσκων αυτού του ακριβούς μήκους κύματος σε μεγάλη κλίμακα.Οι τρέχουσες διαδικασίες νανοκατασκευής εισάγουν την τυχαιότητα της διαμέτρου του δίσκου, η οποία καθιστά δύσκολη την απόκτηση ενός καθορισμένου μήκους κύματος στη μαζική επεξεργασία και παραγωγή λέιζερ. Τώρα, μια ομάδα ερευνητών από την Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ και το Κέντρο Wellman του Γενικού Νοσοκομείου της Μασαχουσέτης γιαΟπτοηλεκτρονική Ιατρικήέχει αναπτύξει μια καινοτόμο τεχνική οπτοχημικής χάραξης (PEC) που βοηθά στον ακριβή συντονισμό του μήκους κύματος λέιζερ ενός λέιζερ μικροδίσκου με ακρίβεια υπονανομέτρου.Η εργασία δημοσιεύεται στο περιοδικό Advanced Photonics.
Φωτοχημική χάραξη
Σύμφωνα με αναφορές, η νέα μέθοδος της ομάδας επιτρέπει την κατασκευή λέιζερ μικροδισκών και συστοιχιών λέιζερ νανοδίσκων με ακριβή, προκαθορισμένα μήκη κύματος εκπομπής.Το κλειδί για αυτήν την ανακάλυψη είναι η χρήση της χάραξης PEC, η οποία παρέχει έναν αποτελεσματικό και επεκτάσιμο τρόπο για να ρυθμίσετε με ακρίβεια το μήκος κύματος ενός λέιζερ μικροδίσκου.Στα παραπάνω αποτελέσματα, η ομάδα απέκτησε επιτυχώς μικροδίσκους φωσφοροποίησης αρσενικού γαλλίου ινδίου καλυμμένους με πυρίτιο στη δομή της στήλης φωσφιδίου του ινδίου.Στη συνέχεια συντόνισαν το μήκος κύματος λέιζερ αυτών των μικροδίσκων με ακρίβεια σε μια καθορισμένη τιμή εκτελώντας φωτοχημική χάραξη σε ένα αραιωμένο διάλυμα θειικού οξέος.
Διερεύνησαν επίσης τους μηχανισμούς και τη δυναμική των ειδικών φωτοχημικών χαρακτικών (PEC).Τέλος, μετέφεραν τη συστοιχία μικροδίσκων με συντονισμένο μήκος κύματος σε ένα υπόστρωμα πολυδιμεθυλοσιλοξανίου για να παράγουν ανεξάρτητα, απομονωμένα σωματίδια λέιζερ με διαφορετικά μήκη κύματος λέιζερ.Ο μικροδίσκος που προκύπτει δείχνει ένα εξαιρετικά ευρυζωνικό εύρος ζώνης εκπομπής λέιζερ, με τολέιζερστη στήλη λιγότερο από 0,6 nm και στο απομονωμένο σωματίδιο μικρότερο από 1,5 nm.
Ανοίγοντας την πόρτα στις βιοϊατρικές εφαρμογές
Αυτό το αποτέλεσμα ανοίγει την πόρτα σε πολλές νέες νανοφωτονικές και βιοϊατρικές εφαρμογές.Για παράδειγμα, τα αυτόνομα λέιζερ μικροδίσκων μπορούν να χρησιμεύσουν ως φυσικοοπτικοί γραμμικοί κώδικες για ετερογενή βιολογικά δείγματα, επιτρέποντας την επισήμανση συγκεκριμένων τύπων κυττάρων και τη στόχευση συγκεκριμένων μορίων σε πολυπλεξική ανάλυση. Η επισήμανση για τον τύπο κυττάρου πραγματοποιείται επί του παρόντος με τη χρήση συμβατικών βιοδεικτών, όπως π.χ. ως οργανικά φθοροφόρα, κβαντικές κουκκίδες και φθορίζοντα σφαιρίδια, τα οποία έχουν μεγάλα πλάτη γραμμής εκπομπής.Έτσι, μόνο μερικοί συγκεκριμένοι τύποι κυττάρων μπορούν να επισημανθούν ταυτόχρονα.Αντίθετα, η εκπομπή φωτός εξαιρετικά στενής ζώνης ενός λέιζερ μικροδίσκου θα μπορεί να αναγνωρίσει περισσότερους τύπους κυττάρων ταυτόχρονα.
Η ομάδα δοκίμασε και έδειξε επιτυχώς σωματίδια λέιζερ με ακρίβεια συντονισμένου μικροδίσκου ως βιοδείκτες, χρησιμοποιώντας τα για την επισήμανση καλλιεργημένων φυσιολογικών επιθηλιακών κυττάρων μαστού MCF10A.Με την εξαιρετικά ευρεία εκπομπή τους, αυτά τα λέιζερ θα μπορούσαν δυνητικά να φέρουν επανάσταση στη βιοαισθητήρα, χρησιμοποιώντας αποδεδειγμένες βιοϊατρικές και οπτικές τεχνικές όπως η κυτταροδυναμική απεικόνιση, η κυτταρομετρία ροής και η ανάλυση πολλαπλών τομικών.Η τεχνολογία που βασίζεται στην χάραξη PEC σηματοδοτεί μια σημαντική πρόοδο στα λέιζερ μικροδίσκων.Η επεκτασιμότητα της μεθόδου, καθώς και η ακρίβεια υπονανομέτρων της, ανοίγει νέες δυνατότητες για αμέτρητες εφαρμογές λέιζερ σε νανοφωτονικές και βιοϊατρικές συσκευές, καθώς και γραμμωτούς κώδικες για συγκεκριμένους κυτταρικούς πληθυσμούς και αναλυτικά μόρια.
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-29-2024