Een gezamenlijk onderzoeksteam van Harvard Medical School (HMS) en MIT General Hospital zegt dat ze erin geslaagd zijn de output van een microdisklaser af te stemmen met behulp van de PEC-etsmethode, waardoor een nieuwe bron voor nanofotonica en biomedische technologie "veelbelovend" is geworden.
(De output van de microdisklaser kan worden aangepast met de PEC-etsmethode)
Op het gebied vannanofotonicaen biomedische technologie, microdisklasersen nanodisklasers zijn veelbelovend gewordenlichtbronnenen probes. In diverse toepassingen, zoals on-chip fotonische communicatie, on-chip bio-imaging, biochemische detectie en kwantumfotoninformatieverwerking, moeten ze laseroutput bereiken om de golflengte en ultra-smalle bandbreedtenauwkeurigheid te bepalen. Het blijft echter een uitdaging om microdisk- en nanodisklasers met deze precieze golflengte op grote schaal te produceren. Huidige nanofabricageprocessen introduceren de willekeur van de schijfdiameter, waardoor het moeilijk is om een vaste golflengte te verkrijgen bij lasermassaverwerking en -productie. Nu heeft een team van onderzoekers van Harvard Medical School en het Wellman Center for Technology van het Massachusetts General Hospital...Opto-elektronische geneeskundeheeft een innovatieve optochemische (PEC) etstechniek ontwikkeld die helpt om de lasergolflengte van een microdisklaser nauwkeurig af te stemmen, met een subnanometernauwkeurigheid. Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Photonics.
Fotochemisch etsen
Volgens berichten maakt de nieuwe methode van het team de productie mogelijk van microdisklasers en nanodisklaserarrays met precieze, vooraf bepaalde emissiegolflengtes. De sleutel tot deze doorbraak is het gebruik van PEC-etsen, wat een efficiënte en schaalbare manier biedt om de golflengte van een microdisklaser nauwkeurig af te stemmen. In de bovenstaande resultaten verkreeg het team met succes indium-galliumarsenidefosfaterende microdisks bedekt met silica op de indiumfosfidekolomstructuur. Vervolgens stemden ze de lasergolflengte van deze microdisks nauwkeurig af op een bepaalde waarde door fotochemisch te etsen in een verdunde oplossing van zwavelzuur.
Ze onderzochten ook de mechanismen en dynamiek van specifieke fotochemische (PEC) etsingen. Ten slotte brachten ze de op golflengte afgestemde microdisk-array over op een polydimethylsiloxaansubstraat om onafhankelijke, geïsoleerde laserdeeltjes met verschillende lasergolflengtes te produceren. De resulterende microdisk vertoont een ultrabreedbandige bandbreedte van laseremissie, met delaserop de kolom kleiner dan 0,6 nm en het geïsoleerde deeltje kleiner dan 1,5 nm.
De deur openen naar biomedische toepassingen
Dit resultaat opent de deur naar vele nieuwe toepassingen in de nanofotonica en biomedische technologie. Zo kunnen stand-alone microdisklasers dienen als fysisch-optische barcodes voor heterogene biologische monsters, waardoor specifieke celtypen gelabeld kunnen worden en specifieke moleculen in multiplexanalyse kunnen worden getarget. Celtypespecifieke labeling wordt momenteel uitgevoerd met conventionele biomarkers, zoals organische fluoroforen, kwantumdots en fluorescerende kralen, die brede emissielijnen hebben. Daardoor kunnen slechts enkele specifieke celtypen tegelijkertijd worden gelabeld. De ultra-smalbandige lichtemissie van een microdisklaser daarentegen zal meer celtypen tegelijkertijd kunnen identificeren.
Het team testte en demonstreerde met succes nauwkeurig afgestemde microdisklaserdeeltjes als biomarkers, die ze gebruikten om gekweekte normale borst-epitheelcellen MCF10A te labelen. Met hun ultrabreedbandemissie zouden deze lasers mogelijk een revolutie teweeg kunnen brengen in biosensortechnologie, met behulp van bewezen biomedische en optische technieken zoals cytodynamische beeldvorming, flowcytometrie en multi-omics-analyse. De technologie, gebaseerd op PEC-etsen, markeert een belangrijke vooruitgang in microdisklasers. De schaalbaarheid van de methode, evenals de subnanometerprecisie, opent nieuwe mogelijkheden voor talloze toepassingen van lasers in nanofotonica en biomedische apparaten, evenals barcodes voor specifieke celpopulaties en analytische moleculen.
Geplaatst op: 29-01-2024