A Harvard Orvosi Egyetem (HMS) és az MIT Általános Kórház közös kutatócsoportja bejelentette, hogy a PEC maratási módszerrel sikerült hangolniuk egy mikrokoronglézer kimenetét, ami „ígéretesnek” nevezi a nanofotonika és a biomedicina új forrását.
(A mikrolemezes lézer kimenete a PEC maratási módszerrel állítható.)
A mezőkönnanofotonikaés biomedicina, mikrolemezlézerekés a nanokorong lézerek ígéretesekké váltakfényforrásokés szondák. Számos alkalmazásban, például a chipre integrált fotonikus kommunikációban, a chipre integrált bioképalkotásban, a biokémiai érzékelésben és a kvantumfoton információfeldolgozásban lézerteljesítményt kell elérniük a hullámhossz és az ultrakeskeny sávpontosság meghatározásához. Azonban továbbra is kihívást jelent ilyen pontos hullámhosszú mikrokorong- és nanokorong-lézerek nagymértékű előállítása. A jelenlegi nanogyártási eljárások a korong átmérőjének véletlenszerűségét vezetik be, ami megnehezíti a lézeres tömegfeldolgozás és -gyártás során a beállított hullámhossz elérését. Most a Harvard Orvosi Egyetem és a Massachusetts General Hospital Wellman Centerének kutatócsoportja...Optoelektronikai orvostudománykifejlesztett egy innovatív optokémiai (PEC) maratási technikát, amely segít a mikrokoronglézer hullámhosszának szubnanométeres pontossággal történő hangolásában. A munka az Advanced Photonics folyóiratban jelent meg.
Fotokémiai maratás
A jelentések szerint a csapat új módszere lehetővé teszi precíz, előre meghatározott emissziós hullámhosszúságú mikrokorongos lézerek és nanokorongos lézertömbök gyártását. Az áttörés kulcsa a PEC maratás alkalmazása, amely hatékony és skálázható módot kínál a mikrokorongos lézer hullámhosszának finomhangolására. A fenti eredmények szerint a csapat sikeresen indium-gallium-arzenid foszfatáló mikrokorongokat kapott, amelyeket szilícium-dioxiddal borítottak indium-foszfid oszlopszerkezeten. Ezután a mikrokorongok lézerhullámhosszát pontosan egy meghatározott értékre hangolták hígított kénsavoldatban végzett fotokémiai maratással.
Vizsgálták a specifikus fotokémiai (PEC) maratások mechanizmusait és dinamikáját is. Végül a hullámhosszra hangolt mikrokorong-tömböt egy polidimetil-sziloxán hordozóra vitték át, hogy független, izolált lézerrészecskéket hozzanak létre különböző lézerhullámhosszakkal. Az így kapott mikrokorong ultraszéles sávszélességű lézeremissziót mutat, alézeraz oszlopon kisebb, mint 0,6 nm, az izolált részecske pedig kisebb, mint 1,5 nm.
Megnyitjuk az utat a biomedicinális alkalmazások előtt
Ez az eredmény számos új nanofotonikai és biomedicinális alkalmazás előtt nyitja meg az utat. Például az önálló mikrokoronglézerek fizikai-optikai vonalkódokként szolgálhatnak heterogén biológiai mintákhoz, lehetővé téve specifikus sejttípusok címkézését és specifikus molekulák célzását multiplex analízis során. A sejttípus-specifikus címkézést jelenleg hagyományos biomarkerekkel, például szerves fluorofórokkal, kvantumpöttyökkel és fluoreszcens gyöngyökkel végzik, amelyek széles emissziós vonalszélességgel rendelkeznek. Így egyszerre csak néhány specifikus sejttípus címkézhető. Ezzel szemben a mikrokoronglézer ultrakeskeny sávú fénykibocsátása egyszerre több sejttípus azonosítására is képes.
A csapat tesztelte és sikeresen demonstrálta a precízen hangolt mikrokoronglézer-részecskéket biomarkerként, ezeket használva tenyésztett normál emlő hámsejtek (MCF10A) jelölésére. Ultraszéles sávú emissziójukkal ezek a lézerek forradalmasíthatják a bioszenzorikát, olyan bevált biomedicinális és optikai technikákat alkalmazva, mint a citodinamikai képalkotás, az áramlási citometria és a multi-omika analízis. A PEC maratáson alapuló technológia jelentős előrelépést jelent a mikrokoronglézerekben. A módszer skálázhatósága, valamint a szubnanométeres pontossága új lehetőségeket nyit meg a lézerek számtalan alkalmazására a nanofotonikában és a biomedicinális eszközökben, valamint a specifikus sejtpopulációk és analitikai molekulák vonalkódjaiban.
Közzététel ideje: 2024. január 29.