Một nhóm nghiên cứu người Mỹ đề xuất một phương pháp mới để điều chỉnh laser vi đĩa.

Một nhóm nghiên cứu chung từ Trường Y Harvard (HMS) và Bệnh viện Đa khoa MIT cho biết họ đã đạt được khả năng điều chỉnh đầu ra của laser vi đĩa bằng phương pháp khắc PEC, tạo ra một nguồn sáng mới đầy hứa hẹn cho quang học nano và y sinh học.

(Công suất đầu ra của laser vi đĩa có thể được điều chỉnh bằng phương pháp khắc PEC)

Trong các lĩnh vựcquang học nanovà y sinh học, đĩa vi môtia laservà laser nanodisk đã trở nên đầy hứa hẹn.nguồn sángvà các đầu dò. Trong một số ứng dụng như truyền thông quang tử trên chip, hình ảnh sinh học trên chip, cảm biến sinh hóa và xử lý thông tin photon lượng tử, chúng cần đạt được đầu ra laser để xác định bước sóng và độ chính xác băng tần siêu hẹp. Tuy nhiên, việc sản xuất laser vi đĩa và nano đĩa với bước sóng chính xác này trên quy mô lớn vẫn còn là một thách thức. Các quy trình chế tạo nano hiện tại tạo ra sự ngẫu nhiên về đường kính đĩa, khiến việc thu được một bước sóng nhất định trong quá trình sản xuất laser hàng loạt trở nên khó khăn. Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Trường Y Harvard và Trung tâm Wellman của Bệnh viện Đa khoa Massachusetts đang nghiên cứu về laser.Y học quang điện tửđã phát triển một kỹ thuật khắc quang hóa (PEC) tiên tiến giúp điều chỉnh chính xác bước sóng laser của laser vi đĩa với độ chính xác dưới nanomet. Công trình này đã được công bố trên tạp chí Advanced Photonics.

Khắc quang hóa
Theo các báo cáo, phương pháp mới của nhóm nghiên cứu cho phép chế tạo laser vi đĩa và mảng laser nano đĩa với bước sóng phát xạ chính xác, được xác định trước. Chìa khóa của bước đột phá này là việc sử dụng phương pháp khắc quang hóa (PEC etching), cung cấp một cách hiệu quả và có khả năng mở rộng để tinh chỉnh bước sóng của laser vi đĩa. Trong các kết quả trên, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc thu được các vi đĩa indium gallium arsenide được phủ silica trên cấu trúc cột indium phosphide. Sau đó, họ đã tinh chỉnh bước sóng laser của các vi đĩa này một cách chính xác đến một giá trị xác định bằng cách thực hiện khắc quang hóa trong dung dịch axit sulfuric loãng.
Họ cũng nghiên cứu cơ chế và động lực học của các quá trình khắc quang hóa (PEC) cụ thể. Cuối cùng, họ chuyển mảng vi đĩa điều chỉnh bước sóng lên chất nền polydimethylsiloxane để tạo ra các hạt laser độc lập, riêng biệt với các bước sóng laser khác nhau. Vi đĩa thu được cho thấy băng thông phát xạ laser siêu rộng, với...tia laserTrên cột có kích thước nhỏ hơn 0,6 nm và các hạt riêng lẻ có kích thước nhỏ hơn 1,5 nm.

Mở ra cánh cửa cho các ứng dụng y sinh học
Kết quả này mở ra nhiều ứng dụng mới trong lĩnh vực quang học nano và y sinh học. Ví dụ, laser vi đĩa độc lập có thể đóng vai trò như mã vạch vật lý-quang học cho các mẫu sinh học không đồng nhất, cho phép dán nhãn các loại tế bào cụ thể và nhắm mục tiêu các phân tử cụ thể trong phân tích đa kênh. Việc dán nhãn loại tế bào cụ thể hiện đang được thực hiện bằng cách sử dụng các dấu ấn sinh học thông thường, chẳng hạn như chất huỳnh quang hữu cơ, chấm lượng tử và hạt huỳnh quang, có độ rộng vạch phát xạ lớn. Do đó, chỉ một vài loại tế bào cụ thể có thể được dán nhãn cùng một lúc. Ngược lại, sự phát xạ ánh sáng dải cực hẹp của laser vi đĩa sẽ có khả năng xác định nhiều loại tế bào hơn cùng một lúc.
Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm và chứng minh thành công các hạt laser vi đĩa được tinh chỉnh chính xác như các dấu ấn sinh học, sử dụng chúng để đánh dấu các tế bào biểu mô vú bình thường nuôi cấy MCF10A. Với khả năng phát xạ băng tần siêu rộng, các laser này có tiềm năng cách mạng hóa cảm biến sinh học, sử dụng các kỹ thuật y sinh và quang học đã được chứng minh như hình ảnh động học tế bào, đo lưu lượng tế bào và phân tích đaomics. Công nghệ dựa trên khắc PEC đánh dấu một bước tiến lớn trong laser vi đĩa. Khả năng mở rộng quy mô của phương pháp, cũng như độ chính xác dưới nanomet, mở ra những khả năng mới cho vô số ứng dụng của laser trong quang học nano và các thiết bị y sinh, cũng như mã vạch cho các quần thể tế bào cụ thể và các phân tử phân tích.