Một nhóm nghiên cứu chung từ Trường Y Harvard (HMS) và Bệnh viện Đa khoa MIT cho biết họ đã điều chỉnh được đầu ra của tia laser đĩa siêu nhỏ bằng phương pháp khắc PEC, tạo ra một nguồn mới cho nanophotonics và y sinh học "có triển vọng".
(Đầu ra của laser microdisk có thể được điều chỉnh bằng phương pháp khắc PEC)
Trong các lĩnh vựcnanophotonicsvà y sinh học, đĩa vi môtia laservà laser nanodisk đã trở nên đầy hứa hẹnnguồn sángvà đầu dò. Trong một số ứng dụng như truyền thông quang tử trên chip, chụp 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 của dải tần cực hẹp. Tuy nhiên, việc sản xuất laser microdisk và nanodisk 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 tính ngẫu nhiên của đường kính đĩa, khiến việc đạt được bước sóng cố định trong quá trình xử lý và sản xuất laser khối lượng lớn trở nên khó khăn. Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Trường Y Harvard và Trung tâm Wellman thuộc Bệnh viện Đa khoa MassachusettsY 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 đĩa siêu nhỏ với độ chính xác dưới nanomet. Công trình được công bố trên tạp chí Advanced Photonics.
Khắc quang hóa
Theo báo cáo, phương pháp mới của nhóm nghiên cứu cho phép sản xuất laser đĩa siêu nhỏ và mảng laser đĩa nano với bước sóng phát xạ chính xác, được xác định trước. Chìa khóa cho bước đột phá này là việc sử dụng phương pháp khắc PEC, một phương pháp hiệu quả và có khả năng mở rộng để tinh chỉnh bước sóng của laser đĩa siêu nhỏ. Trong các kết quả trên, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc chế tạo các đĩa siêu nhỏ phosphat hóa indium gallium arsenide được phủ silica trên cấu trúc cột indium phosphide. Sau đó, họ điều chỉnh bước sóng laser của các đĩa siêu nhỏ 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 phương pháp khắc quang hóa (PEC) cụ thể. Cuối cùng, họ chuyển mảng đĩa vi mô được điều chỉnh bước sóng lên một chất nền polydimethylsiloxane để tạo ra các hạt laser độc lập, riêng biệt với các bước sóng laser khác nhau. Đĩa vi mô thu được cho thấy băng thông phát xạ laser cực rộng, vớitia lasertrên cột có kích thước nhỏ hơn 0,6 nm và hạt cô lập có kích thước nhỏ hơn 1,5 nm.
Mở ra cánh cửa cho các ứng dụng y sinh
Kết quả này mở ra cánh cửa cho nhiều ứng dụng nanophotonic và y sinh mới. Ví dụ, laser microdisk độc lập có thể đóng vai trò mã vạch quang học vật lý cho các mẫu sinh học không đồng nhất, cho phép gắn nhãn các loại tế bào cụ thể và nhắm mục tiêu các phân tử cụ thể trong phân tích đa kênh. Việc gắn nhãn cụ thể loại tế bào hiện đang được thực hiện bằng các dấu ấn sinh học thông thường, chẳng hạn như chất huỳnh quang hữu cơ, chấm lượng tử và hạt huỳnh quang, vốn có độ rộng vạch phát xạ rộng. Do đó, chỉ một vài loại tế bào cụ thể có thể được gắn nhãn cùng một lúc. Ngược lại, khả năng phát xạ ánh sáng băng tần cực hẹp của laser microdisk sẽ có thể xác định nhiều loại tế bào hơn cùng một lúc.
Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm và chứng minh thành công các hạt laser microdisk được điều 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 thông cực 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 tế bào động, đo lưu lượng tế bào và phân tích đa ô-míc. Công nghệ dựa trên khắc PEC đánh dấu một bước tiến lớn trong laser microdisk. Khả năng mở rộng 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 tử nano và các thiết bị y sinh, cũng như mã vạch cho các quần thể tế bào và phân tử phân tích cụ thể.
Thời gian đăng: 29-01-2024