Harvard Medical Schoolin (HMS) ja MIT General Hospital -sairaalan yhteinen tutkimusryhmä kertoo saaneensa aikaan mikrolevylaserin tehon virityksen PEC-etsausmenetelmällä, mikä tekee uudesta nanofotoniikan ja biolääketieteen lähteestä "lupaavan".
(Mikrolevylaserin tehoa voidaan säätää PEC-etsausmenetelmällä)
Aloillananofotoniikkaja biolääketiede, mikrolevylaseritja nanolevylasereista on tullut lupaaviavalonlähteetja anturit.Useissa sovelluksissa, kuten sirulla sijaitsevassa fotoniviestinnässä, sirussa sijaitsevassa biokuvauksessa, biokemiallisessa mittauksessa ja kvanttifotonitietojen käsittelyssä, niiden on saavutettava lasertulostus aallonpituuden ja erittäin kapeakaistaisen tarkkuuden määrittämisessä.Tämän tarkan aallonpituuden omaavien mikrolevy- ja nanolevylaserien valmistaminen suuressa mittakaavassa on kuitenkin edelleen haastavaa.Nykyiset nanovalmistusprosessit tuovat esiin levyn halkaisijan satunnaisuuden, mikä vaikeuttaa asetetun aallonpituuden saamista lasermassaprosessoinnissa ja -tuotannossa. Nyt tutkijaryhmä Harvard Medical Schoolista ja Massachusetts General Hospitalin Wellman CenteristäOptoelektroninen lääketiedeon kehittänyt innovatiivisen optokemiallisen (PEC) etsaustekniikan, joka auttaa säätämään tarkasti mikrolevylaserin laseraallonpituuden subnanometrin tarkkuudella.Teos on julkaistu Advanced Photonics -lehdessä.
Valokemiallinen etsaus
Raporttien mukaan tiimin uusi menetelmä mahdollistaa mikrolevylaserien ja nanolevylaserryhmien valmistuksen tarkalla, ennalta määrätyllä emissioaallonpituudella.Avain tähän läpimurtoon on PEC-etsauksen käyttö, joka tarjoaa tehokkaan ja skaalautuvan tavan hienosäätää mikrolevylaserin aallonpituutta.Yllä olevissa tuloksissa ryhmä onnistui saamaan indiumgalliumarsenidifosfatointimikrolevyt, jotka oli päällystetty piidioksidilla indiumfosfidikolonnin rakenteessa.Sitten he virittivät näiden mikrolevyjen laseraallonpituuden tarkasti määritettyyn arvoon suorittamalla valokemiallisen syövytyksen laimennetussa rikkihappoliuoksessa.
He myös tutkivat tiettyjen valokemiallisten (PEC) etsausten mekanismeja ja dynamiikkaa.Lopuksi he siirsivät aallonpituudella viritetyn mikrolevyryhmän polydimetyylisiloksaanisubstraatille tuottaakseen itsenäisiä, eristettyjä laserhiukkasia eri laseraallonpituuksilla.Tuloksena oleva mikrolevy näyttää ultralaajakaistaisen lasersäteilyn kaistanleveydenlaserpylväässä alle 0,6 nm ja eristetty partikkeli alle 1,5 nm.
Oven avaaminen biolääketieteen sovelluksille
Tämä tulos avaa oven monille uusille nanofotoniikan ja biolääketieteen sovelluksille.Esimerkiksi erilliset mikrolevylaserit voivat toimia fysikaalis-optisina viivakoodeina heterogeenisille biologisille näytteille, mikä mahdollistaa tiettyjen solutyyppien leimaamisen ja tiettyjen molekyylien kohdistamisen multipleksianalyysissä. Solutyyppispesifinen leimaus tehdään tällä hetkellä käyttämällä tavanomaisia biomarkkereita, kuten esim. orgaanisina fluoroforeina, kvanttipisteinä ja fluoresoivina helmina, joilla on laajat emissioviivaleveydet.Siten vain muutama tietty solutyyppi voidaan leimata samanaikaisesti.Sitä vastoin mikrolevylaserin erittäin kapeakaistainen valosäteily pystyy tunnistamaan useampia solutyyppejä samanaikaisesti.
Tiimi testasi ja osoitti onnistuneesti tarkasti viritettyjä mikrolevylaserpartikkeleita biomarkkereina käyttämällä niitä viljeltyjen normaalien rintojen epiteelisolujen MCF10A merkitsemiseen.Ultralaajakaistaisen säteilynsä ansiosta nämä laserit voivat mahdollisesti mullistaa biosensoinnin käyttämällä hyväksi todistettuja biolääketieteellisiä ja optisia tekniikoita, kuten sytodynaamista kuvantamista, virtaussytometriaa ja multiomiikka-analyysiä.PEC-etsaukseen perustuva tekniikka on merkittävä edistysaskel mikrolevylasereissa.Menetelmän skaalautuvuus sekä sen subnanometrinen tarkkuus avaa uusia mahdollisuuksia lasereiden lukemattomille sovelluksille nanofotoniikassa ja biolääketieteellisissä laitteissa sekä viivakoodeille tietyille solupopulaatioille ja analyyttisille molekyyleille.
Postitusaika: 29.1.2024