Echipa SUA dezvoltă o metodă bazată pe PEC Etch pentru a regla laserele microdisc

Recent, o echipă comună de cercetare de la Harvard Medical School (HMS) și MIT General Hospital din Statele Unite au declarat că au realizat reglarea ieșirilor laser pe microdisc folosind gravarea PEC, ceea ce face ca o nouă sursă de nanofotonică și biomedicină să fie „foarte promițătoare”.
Laserele cu microdisc și laserele cu nanodisc au apărut ca o sursă de lumină promițătoare și o sondă în domenii precum nanofotonica și biomedicina. În mai multe aplicații, cum ar fi comunicarea fotonică pe cip, bioimaginile pe cip, detecția biochimică și procesarea informațiilor fotonice cuantice, acestea necesită ieșire laser la o lungime de undă definită și cu precizie de bandă ultra-îngustă. Cu toate acestea, fabricarea la scară largă a unor astfel de lasere cu lungime de undă precisă cu micro și nanodisc rămâne o provocare. Procesele actuale de nanofabricare introduc aleatoriu în diametrele discurilor, ceea ce face dificilă obținerea lungimilor de undă stabilite în procesarea și producția cu laser de mare volum.
Și acum, un grup de cercetători de la Harvard Medical School și Wellman Center for Photomedicine de la Massachusetts General Hospital au dezvoltat o tehnică inovatoare de gravare fotoelectrochimică (PEC) care ajută la reglarea precisă a lungimilor de undă laser ale laserelor cu microdisc cu precizie sub nanometrică.
Rezultatele sunt publicate în revista Advanced Photonics.
Gravura fotoelectrochimică
Noua abordare a grupului permite fabricarea de lasere cu microdisc și rețele laser de nanodisc cu lungimi de undă de emisie precise, predeterminate, potrivit raportului. Cheia acestei descoperiri este utilizarea gravarii PEC, care oferă o modalitate eficientă și scalabilă de reglare fină a lungimii de undă a laserelor microdisc.
În rezultatele de mai sus, echipa a reușit să obțină microdiscuri cu fosfură de arseniură de indiu, galiu, acoperite cu dioxid de siliciu pe structurile coloanei cu fosfură de indiu. Apoi au reglat cu precizie lungimile de undă laser ale acestor microdiscuri la valori definite prin gravare fotoelectrochimică într-o soluție de acid sulfuric diluat.
Ei au investigat, de asemenea, mecanismul și cinetica gravării fotoelectrochimice specifice (PEC). În cele din urmă, au transferat matricele de microdiscuri reglate pe lungimea de undă pe substraturi de polidimetilsiloxan pentru a produce particule laser separate, izolate, cu lungimi de undă laser diferite.
Microdiscurile rezultate arată o lățime de bandă ultra-largă de emisie laser, cu lasere pe coloană mai mici de 0,6 nm și particule izolate mai mici de 1,5 nm.
Deschiderea ușii către aplicații biomedicale și alte aplicații
Acest rezultat deschide ușa către multe noi aplicații nanofotonice și biomedicale. De exemplu, laserele de microdisc de sine stătătoare pot servi drept coduri de bare fizico-optice pentru probe biologice eterogene, permițând etichetarea specifică tipului de celule și țintirea unor molecule specifice în analizele multiplexate.
Etichetarea specifică tipului de celule este efectuată în prezent folosind biomarkeri convenționali, cum ar fi fluorofori organici, puncte cuantice și margele fluorescente, care au lățimi de linie de emisie largi.
Ca rezultat, doar câteva tipuri de celule specifice pot fi etichetate simultan. În schimb, emisia de lumină de bandă ultra-îngustă a laserelor cu microdisc ar fi capabilă să recunoască un număr mult mai mare de tipuri de celule simultan.
Echipa a testat și a demonstrat cu succes particule laser de microdisc reglate cu precizie ca biomarkeri folosindu-le pentru a eticheta celulele epiteliale ale sânului normale MCF10A. Cu emisia lor de bandă ultra-largă, aceste lasere ar putea revoluționa biosensing folosind tehnici biomedicale și optice bine stabilite, cum ar fi cinetica celulară. imagistică, citometrie în flux și analiză multihistologică.
Tehnologia bazată pe gravare PEC marchează un progres semnificativ în laserele cu microdisc. Scalabilitatea metodei, precum și precizia sub-nanometrică, deschide noi posibilități pentru nenumăratele aplicații ale laserelor în dispozitive nanofotonice și biomedicale, precum și în codarea de bare a populațiilor de celule specifice și a moleculelor analizate.