JAV komanda kuria PEC Etch metodą mikrodisko lazeriams derinti

Neseniai bendra tyrimų grupė iš Harvardo medicinos mokyklos (HMS) ir MIT Generalinės ligoninės Jungtinėse Valstijose teigė, kad suprato mikrodiskinio lazerio išvesties derinimą naudojant PEC ėsdinimą, todėl naujas nanofotonikos ir biomedicinos šaltinis yra „labai perspektyvus“.
Mikrodiskiniai lazeriai ir nanodiskiniai lazeriai tapo perspektyviu šviesos šaltiniu ir zondu tokiose srityse kaip nanofotonika ir biomedicina. Kai kuriose programose, pvz., lusto fotoniniame ryšyje, mikroschemoje, biocheminiame jutime ir kvantinės fotoninės informacijos apdorojime, jiems reikalinga lazerio išvestis esant nustatytam bangos ilgiui ir itin siauro dažnio tikslumu. Tačiau didelio masto tokių tikslaus bangos ilgio mikro ir nanodiskų lazerių gamyba išlieka sudėtinga. Dabartiniai nanogamybos procesai sukelia disko skersmenų atsitiktinumą, todėl sunku gauti nustatytus bangos ilgius atliekant didelės apimties apdorojimą ir gamybą lazeriu.
Dabar grupė mokslininkų iš Harvardo medicinos mokyklos ir Masačusetso bendrosios ligoninės Wellmano fotomedicinos centro sukūrė naujovišką fotoelektrocheminio (PEC) ėsdinimo techniką, kuri padeda tiksliai sureguliuoti mikrodisko lazerių lazerio bangos ilgį subnanometriniu tikslumu.
Rezultatai paskelbti žurnale Advanced Photonics.
Fotoelektrocheminis ėsdinimas
Remiantis ataskaita, naujas grupės metodas leidžia gaminti mikrodiskinius lazerius ir nanodiskos lazerių matricas su tiksliais, iš anksto nustatytais spinduliuotės bangos ilgiais. Šio proveržio raktas yra PEC ėsdinimo naudojimas, kuris suteikia veiksmingą ir keičiamą būdą tiksliai sureguliuoti mikrodisko lazerių bangos ilgį.
Aukščiau pateiktuose rezultatuose komandai pavyko gauti silicio dioksidu padengtus indžio galio arsenido fosfido mikrodiskus ant indžio fosfido kolonėlės struktūrų. Tada jie tiksliai sureguliavo šių mikrodiskių lazerio bangos ilgius iki apibrėžtų verčių fotoelektrocheminiu ėsdinimu praskiestame sieros rūgšties tirpale.
Jie taip pat ištyrė specifinio fotoelektrocheminio (PEC) ėsdinimo mechanizmą ir kinetiką. Galiausiai jie perkėlė bangos ilgio suderintas mikrodisko matricas ant polidimetilsiloksano substratų, kad gautų atskiras, izoliuotas lazerio daleles su skirtingais lazerio bangos ilgiais.
Gauti mikrodiskiai rodo itin plačiajuostį lazerio spinduliuotės dažnių juostos plotį, kai lazeriai ant kolonėlės yra mažesni nei 0.6 nm, o izoliuotos dalelės mažesnės nei 1,5 nm.
Durų atidarymas biomedicinos ir kitoms reikmėms
Šis rezultatas atveria duris daugeliui naujų nanofotonikos ir biomedicinos pritaikymų. Pavyzdžiui, atskiri mikrodiskiniai lazeriai gali būti naudojami kaip fiziniai ir optiniai heterogeninių biologinių mėginių brūkšniniai kodai, leidžiantys ženklinti specifinius ląstelių tipus ir nukreipti specifines molekules atliekant multipleksines analizes.
Ląstelių tipui būdingas ženklinimas šiuo metu atliekamas naudojant įprastus biomarkerius, tokius kaip organiniai fluoroforai, kvantiniai taškai ir fluorescencinės granulės, kurių emisijos linijos plotis yra platus.
Dėl to vienu metu galima pažymėti tik keletą specifinių ląstelių tipų. Priešingai, mikrodiskinių lazerių itin siauros juostos šviesos spinduliuotė galėtų vienu metu atpažinti daug didesnį ląstelių tipų skaičių.
Komanda išbandė ir sėkmingai demonstravo tiksliai suderintas mikrodiskinio lazerio daleles kaip biologinius žymenis, naudodamas jas kultivuotoms normalioms krūties epitelio ląstelėms MCF10A žymėti. Dėl itin plačiajuosčio spinduliuotės šie lazeriai gali potencialiai pakeisti biologinį jutimą naudojant nusistovėjusius biomedicininius ir optinius metodus, pvz., ląstelių kinetiką. vaizdavimas, srauto citometrija ir multihistologinė analizė.
PEC ėsdinimo technologija žymi didelę pažangą mikrodiskinių lazerių srityje. Metodo mastelio keitimas, taip pat jo subnanometrinis tikslumas atveria naujas galimybes daugybei lazerių pritaikymo nanofotoniniuose ir biomedicininiuose įrenginiuose, taip pat specifinių ląstelių populiacijų ir analizuojamų molekulių brūkšniniam kodui.