ABD Ekibi, Mikrodisk Lazerleri Ayarlamak İçin PEC Etch Tabanlı Yöntem Geliştirdi

Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Harvard Tıp Okulu (HMS) ve MIT Genel Hastanesi'nden ortak bir araştırma ekibi, PEC gravür kullanarak mikrodisk lazer çıktılarının ayarlanmasını gerçekleştirdiklerini ve bunun yeni bir nanofotonik ve biyotıp kaynağı olduğunu "çok umut verici" hale getirdiklerini söyledi.
Mikrodisk lazerler ve nanodisk lazerler, nanofotonik ve biyotıp gibi alanlarda umut verici bir ışık kaynağı ve araştırma aracı olarak ortaya çıkmıştır. Çip üzerinde fotonik iletişim, çip üzerinde biyo görüntüleme, biyokimyasal algılama ve kuantum fotonik bilgi işleme gibi çeşitli uygulamalarda, tanımlanmış bir dalga boyunda ve ultra dar bant hassasiyetinde lazer çıkışı gerektirir. Bununla birlikte, bu kadar hassas dalga boyuna sahip mikro ve nanodisk lazerlerin büyük ölçekli imalatı halen zorludur. Mevcut nanofabrikasyon süreçleri, disk çaplarında rastgelelik ortaya çıkararak, lazerle yüksek hacimli işleme ve üretimde ayarlanmış dalga boylarının elde edilmesini zorlaştırır.
Ve şimdi, Harvard Tıp Fakültesi'nden ve Massachusetts Genel Hastanesi'ndeki Wellman Fototıp Merkezi'nden bir grup araştırmacı, mikrodisk lazerlerin lazer dalga boylarının nanometre altı hassasiyetle hassas bir şekilde ayarlanmasına yardımcı olan yenilikçi bir fotoelektrokimyasal (PEC) gravür tekniği geliştirdi.
Sonuçlar Advanced Photonics dergisinde yayınlandı.
Fotoelektrokimyasal gravür
Rapora göre grubun yeni yaklaşımı, hassas, önceden belirlenmiş emisyon dalga boylarına sahip mikrodisk lazerlerin ve nanodisk lazer dizilerinin üretilmesini sağlıyor. Bu atılımın anahtarı, mikrodisk lazerlerin dalga boyuna ince ayar yapmak için verimli ve ölçeklenebilir bir yol sağlayan PEC dağlamanın kullanılmasıdır.
Yukarıdaki sonuçlarda ekip, indiyum fosfit sütun yapıları üzerinde silikon dioksit kaplı indiyum galyum arsenit fosfit mikro diskleri elde etmeyi başardı. Daha sonra bu mikrodisklerin lazer dalga boylarını, seyreltik bir sülfürik asit çözeltisinde fotoelektrokimyasal aşındırma yoluyla tanımlanmış değerlere hassas bir şekilde ayarladılar.
Ayrıca spesifik fotoelektrokimyasal (PEC) aşındırma mekanizmasını ve kinetiğini de araştırdılar. Son olarak, farklı lazer dalga boylarına sahip ayrı, izole lazer parçacıkları üretmek için dalga boyu ayarlı mikrodisk dizilerini polidimetilsiloksan substratlara aktardılar.
Ortaya çıkan mikro diskler, sütun üzeri lazerlerin 0,6 nm'den daha az ve izole edilmiş parçacıkların 1,5 nm'den daha az olduğu ultra geniş bantlı bir lazer emisyon bant genişliği göstermektedir.
Biyomedikal ve diğer uygulamalara kapı açılması
Bu sonuç birçok yeni nanofotonik ve biyomedikal uygulamaya kapı açmaktadır. Örneğin, tek başına mikrodisk lazerler, heterojen biyolojik numuneler için fiziksel-optik barkodlar görevi görerek, hücre tipine özgü etiketlemeyi ve çoklu analizlerde spesifik moleküllerin hedeflenmesini mümkün kılabilir.
Hücre tipine özgü etiketleme şu anda organik floroforlar, kuantum noktaları ve geniş emisyon çizgi genişliklerine sahip floresan boncuklar gibi geleneksel biyobelirteçler kullanılarak gerçekleştirilmektedir.
Sonuç olarak, yalnızca birkaç spesifik hücre türü aynı anda etiketlenebilir. Buna karşılık, mikrodisk lazerlerin ultra dar bantlı ışık emisyonu, çok daha fazla sayıda hücre tipini aynı anda tanıyabilecektir.
Ekip, hassas bir şekilde ayarlanmış mikrodisk lazer parçacıklarını, kültürlenmiş normal göğüs epitel hücreleri MCF10A'yı etiketlemek için kullanarak biyobelirteçler olarak test etti ve başarıyla gösterdi. Ultra geniş bant emisyonları ile bu lazerler, hücresel kinetik gibi köklü biyomedikal ve optik teknikleri kullanarak biyoalgılamada potansiyel olarak devrim yaratabilir. görüntüleme, akış sitometrisi ve multihistoloji analizi.
PEC asitleme tabanlı teknoloji, mikrodisk lazerlerde önemli bir ilerlemeye işaret ediyor. Yöntemin ölçeklenebilirliği ve nanometre altı hassasiyeti, nanofotonik ve biyomedikal cihazlarda lazerlerin sayısız uygulamalarının yanı sıra belirli hücre popülasyonlarının ve analiz edilen moleküllerin barkodlanması için yeni olanaklar açar.