Američki tim razvija metodu baziranu na PEC Etch za podešavanje mikrodisk lasera

Nedavno je zajednički istraživački tim s Medicinskog fakulteta Harvard (HMS) i Opće bolnice MIT u Sjedinjenim Državama rekao da je realizirao ugađanje laserskih izlaza mikrodiska pomoću PEC jetkanja, što čini novi izvor nanofotonike i biomedicine "vrlo obećavajućim".
Mikrodisk laseri i nanodisk laseri pojavili su se kao obećavajući izvor svjetlosti i sonda u poljima kao što su nanofotonika i biomedicina. U nekoliko primjena, poput fotonske komunikacije na čipu, bioslikovanja na čipu, biokemijskog očitavanja i kvantne fotonske obrade informacija, zahtijevaju laserski izlaz na definiranoj valnoj duljini i s ultra-uskopojasnom preciznošću. Međutim, velika izrada mikro- i nanodisk lasera tako precizne valne duljine ostaje izazov. Trenutačni procesi nanofabrikacije uvode slučajnost u promjere diskova, što otežava dobivanje postavljenih valnih duljina u laserskoj obradi i proizvodnji velike količine.
A sada je skupina istraživača s Medicinskog fakulteta Harvard i Wellman Centra za fotomedicinu u Općoj bolnici Massachusetts razvila inovativnu tehniku ​​fotoelektrokemijskog (PEC) jetkanja koja pomaže u preciznom podešavanju laserskih valnih duljina mikrodisk lasera s preciznošću ispod nanometara.
Rezultati su objavljeni u časopisu Advanced Photonics.
Fotoelektrokemijsko jetkanje
Novi pristup grupe omogućuje izradu mikrodisk lasera i nanodisk laserskih nizova s ​​preciznim, unaprijed određenim valnim duljinama emisije, navodi se u izvješću. Ključ ovog otkrića je korištenje PEC jetkanja, koje pruža učinkovit i skalabilan način finog podešavanja valne duljine mikrodisk lasera.
U gore navedenim rezultatima, tim je uspio dobiti mikrodiskove indija galij arsenid fosfida prekrivene silicijevim dioksidom na strukturama kolona indija fosfida. Potom su fotoelektrokemijskim jetkanjem u razrijeđenoj otopini sumporne kiseline precizno ugodili valne duljine lasera ovih mikrodiskova na definirane vrijednosti.
Također su istraživali mehanizam i kinetiku specifičnog fotoelektrokemijskog (PEC) jetkanja. Naposljetku, prenijeli su mikrodiskove podešene valne duljine na podloge od polidimetilsiloksana kako bi proizveli odvojene, izolirane laserske čestice s različitim valnim duljinama lasera.
Dobiveni mikrodiskovi pokazuju ultraširokopojasnu širinu pojasa laserske emisije, s laserima na stupcu manjim od 0.6 nm i izoliranim česticama manjim od 1,5 nm.
Otvaranje vrata biomedicinskim i drugim primjenama
Ovaj rezultat otvara vrata mnogim novim nanofotonskim i biomedicinskim primjenama. Na primjer, samostalni mikrodisk laseri mogu poslužiti kao fizičko-optički bar kodovi za heterogene biološke uzorke, omogućujući označavanje specifično za tip stanice i ciljanje specifičnih molekula u multipleksiranim analizama.
Označavanje specifično za tip stanice trenutačno se izvodi korištenjem konvencionalnih biomarkera kao što su organski fluorofori, kvantne točke i fluorescentne kuglice, koje imaju široku širinu linije emisije.
Kao rezultat toga, samo nekoliko specifičnih tipova stanica može se označiti istovremeno. Nasuprot tome, ultra-uskopojasna emisija svjetlosti mikrodisk lasera mogla bi prepoznati mnogo veći broj tipova stanica istovremeno.
Tim je testirao i uspješno demonstrirao precizno podešene mikrodiskne laserske čestice kao biomarkere koristeći ih za označavanje uzgojenih normalnih epitelnih stanica dojke MCF10A. Sa svojom ultraširokopojasnom emisijom, ovi bi laseri potencijalno mogli revolucionirati biosenziranje korištenjem dobro uspostavljenih biomedicinskih i optičkih tehnika, kao što je stanična kinetika slikanje, protočna citometrija i multihistološka analiza.
Tehnologija bazirana na PEC jetkanju označava značajan napredak u mikrodisk laserima. Skalabilnost metode, kao i njezina sub-nanometarska preciznost, otvaraju nove mogućnosti za bezbrojne primjene lasera u nanofotonskim i biomedicinskim uređajima, kao i u barkodiranju specifičnih staničnih populacija i analiziranih molekula.