Een gezamenlijk onderzoeksteam van de Harvard Medical School (HMS) en het MIT General Hospital zegt dat ze de output van een microschijflaser hebben kunnen afstemmen met behulp van de PEC-etsmethode, waardoor een nieuwe bron voor nanofotonica en biogeneeskunde ‘veelbelovend’ is geworden.
(De output van de microschijflaser kan worden aangepast met de PEC-etsmethode)
Op het gebied vannanofotonicaen biogeneeskunde, microschijflasersen nanoschijflasers zijn veelbelovend gewordenlichtbronnenen sondes.In verschillende toepassingen, zoals fotonische communicatie op de chip, bioimaging op de chip, biochemische detectie en verwerking van kwantumfotoninformatie, moeten ze laseroutput bereiken bij het bepalen van de golflengte en ultra-smalbandnauwkeurigheid.Het blijft echter een uitdaging om op grote schaal microschijf- en nanoschijflasers met deze precieze golflengte te vervaardigen.De huidige nanofabricageprocessen introduceren de willekeur van de schijfdiameter, wat het moeilijk maakt om een vaste golflengte te verkrijgen bij de verwerking en productie van lasermassa. Nu heeft een team van onderzoekers van de Harvard Medical School en het Wellman Center van het Massachusetts General HospitalOpto-elektronische geneeskundeheeft een innovatieve optochemische (PEC) etstechniek ontwikkeld die helpt om de lasergolflengte van een microschijflaser nauwkeurig af te stemmen met een nauwkeurigheid van subnanometer.Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Photonics.
Fotochemische ets
Volgens rapporten maakt de nieuwe methode van het team de vervaardiging mogelijk van microschijflasers en nanoschijflaserarrays met nauwkeurige, vooraf bepaalde emissiegolflengten.De sleutel tot deze doorbraak is het gebruik van PEC-etsen, dat een efficiënte en schaalbare manier biedt om de golflengte van een microschijflaser nauwkeurig af te stemmen.In de bovenstaande resultaten heeft het team met succes indium-galliumarsenide-fosfaterende microschijven verkregen die bedekt waren met silica op de indiumfosfide-kolomstructuur.Vervolgens stemden ze de lasergolflengte van deze microschijven nauwkeurig af op een bepaalde waarde door fotochemisch etsen uit te voeren in een verdunde oplossing van zwavelzuur.
Ze onderzochten ook de mechanismen en dynamiek van specifieke fotochemische (PEC) etsen.Ten slotte brachten ze de op golflengte afgestemde microschijfarray over op een polydimethylsiloxaansubstraat om onafhankelijke, geïsoleerde laserdeeltjes met verschillende lasergolflengten te produceren.De resulterende microschijf vertoont een ultrabreedbandige bandbreedte van laseremissie, met delaserop de kolom minder dan 0,6 nm en het geïsoleerde deeltje minder dan 1,5 nm.
De deur openen voor biomedische toepassingen
Dit resultaat opent de deur naar veel nieuwe nanofotonica en biomedische toepassingen.Op zichzelf staande microschijflasers kunnen bijvoorbeeld dienen als fysisch-optische streepjescodes voor heterogene biologische monsters, waardoor het labelen van specifieke celtypen en het richten op specifieke moleculen in multiplexanalyse mogelijk wordt gemaakt. Celtype-specifieke labeling wordt momenteel uitgevoerd met behulp van conventionele biomarkers, zoals zoals organische fluoroforen, kwantumdots en fluorescerende kralen, die een brede emissielijnbreedte hebben.Er kunnen dus slechts een paar specifieke celtypen tegelijkertijd worden gelabeld.Daarentegen zal de ultra-smalbandige lichtemissie van een microschijflaser in staat zijn om meer celtypen tegelijkertijd te identificeren.
Het team testte en demonstreerde met succes nauwkeurig afgestemde microschijflaserdeeltjes als biomarkers, en gebruikte ze om gekweekte normale borstepitheelcellen MCF10A te labelen.Met hun ultrabreedbandemissie kunnen deze lasers mogelijk een revolutie teweegbrengen in de biosensoren, met behulp van bewezen biomedische en optische technieken zoals cytodynamische beeldvorming, flowcytometrie en multi-omics-analyse.De technologie gebaseerd op PEC-etsen markeert een grote vooruitgang op het gebied van microschijflasers.De schaalbaarheid van de methode, evenals de subnanometerprecisie ervan, opent nieuwe mogelijkheden voor talloze toepassingen van lasers in nanofotonica en biomedische apparaten, evenals barcodes voor specifieke celpopulaties en analytische moleculen.
Posttijd: 29 januari 2024