Ett gemensamt forskarteam från Harvard Medical School (HMS) och MIT General Hospital säger att de har uppnått finjustering av utsignalen från en mikrodisklaser med hjälp av PEC-etsningsmetoden, vilket gör en ny källa för nanofotonik och biomedicin "lovande".
(Mikrodisklaserns uteffekt kan justeras med PEC-etsningsmetoden)
På fälten avnanofotonikoch biomedicin, mikrodisketterlasraroch nanodisklasrar har blivit lovandeljuskälloroch sonder. I flera tillämpningar, såsom fotonisk kommunikation på chip, bioavbildning på chip, biokemisk avkänning och bearbetning av kvantfotoner, behöver de uppnå laserutgång för att bestämma våglängd och ultrasmalbandsnoggrannhet. Det är dock fortfarande utmanande att tillverka mikrodisk- och nanodisklasrar med denna exakta våglängd i stor skala. Nuvarande nanofabrikationsprocesser introducerar slumpmässigheten i skivdiametern, vilket gör det svårt att erhålla en inställd våglängd vid lasermassabearbetning och produktion. Nu har ett team av forskare från Harvard Medical School och Massachusetts General Hospitals Wellman Center for ...Optoelektronisk medicinhar utvecklat en innovativ optokemisk (PEC) etsningsteknik som hjälper till att exakt finjustera laservåglängden hos en mikrodisklaser med subnanometernoggrannhet. Arbetet publiceras i tidskriften Advanced Photonics.
Fotokemisk etsning
Enligt rapporter möjliggör teamets nya metod tillverkning av mikroskivlasrar och nanodisklasermatriser med exakta, förutbestämda emissionsvåglängder. Nyckeln till detta genombrott är användningen av PEC-etsning, vilket ger ett effektivt och skalbart sätt att finjustera våglängden hos en mikroskivlaser. I ovanstående resultat erhöll teamet framgångsrikt indium-galliumarsenidfosfaterande mikrodisketter täckta med kiseldioxid på indiumfosfidkolonnstrukturen. De justerade sedan laservåglängden för dessa mikrodisketter exakt till ett bestämt värde genom att utföra fotokemisk etsning i en utspädd lösning av svavelsyra.
De undersökte också mekanismerna och dynamiken hos specifika fotokemiska (PEC) etsningar. Slutligen överförde de den våglängdsavstämda mikrodiskuppsättningen till ett polydimetylsiloxansubstrat för att producera oberoende, isolerade laserpartiklar med olika laservåglängder. Den resulterande mikrodisken visar en ultrabredbandig bandbredd för laseremission, medlaserpå kolonnen mindre än 0,6 nm och den isolerade partikeln mindre än 1,5 nm.
Öppnar dörren för biomedicinska tillämpningar
Detta resultat öppnar dörren för många nya nanofotoniska och biomedicinska tillämpningar. Till exempel kan fristående mikrodisklasrar fungera som fysikalisk-optiska streckkoder för heterogena biologiska prover, vilket möjliggör märkning av specifika celltyper och inriktning av specifika molekyler i multiplexanalys. Celltypspecifik märkning utförs för närvarande med konventionella biomarkörer, såsom organiska fluoroforer, kvantprickar och fluorescerande pärlor, som har breda emissionslinjebredder. Således kan endast ett fåtal specifika celltyper märkas samtidigt. Däremot kommer den ultrasmalbandiga ljusemissionen från en mikrodisklaser att kunna identifiera fler celltyper samtidigt.
Teamet testade och framgångsrikt demonstrerade exakt avstämda mikrodisklaserpartiklar som biomarkörer, och använde dem för att märka odlade normala bröstepitelceller MCF10A. Med sin ultrabredbandsemission skulle dessa lasrar potentiellt kunna revolutionera biosensing, med hjälp av beprövade biomedicinska och optiska tekniker som cytodynamisk avbildning, flödescytometri och multi-omics-analys. Tekniken baserad på PEC-etsning markerar ett stort framsteg inom mikrodisklasrar. Metodens skalbarhet, liksom dess subnanometerprecision, öppnar upp nya möjligheter för otaliga tillämpningar av lasrar inom nanofotonik och biomedicinska apparater, samt streckkoder för specifika cellpopulationer och analytiska molekyler.
Publiceringstid: 29 januari 2024