L'equip nord-americà desenvolupa un mètode basat en PEC Etch per ajustar els làsers de microdisc

Recentment, un equip d'investigació conjunt de la Harvard Medical School (HMS) i l'Hospital General del MIT dels Estats Units va dir que s'han adonat de l'ajust de les sortides làser de microdisc mitjançant gravat PEC, la qual cosa fa que una nova font de nanofotònica i biomedicina sigui "molt prometedora".
Els làsers de microdisc i nanodisc han sorgit com una font de llum prometedora i una sonda en camps com la nanofotònica i la biomedicina. En diverses aplicacions, com ara la comunicació fotònica en xip, la bioimatge en xip, la detecció bioquímica i el processament d'informació fotònica quàntica, requereixen una sortida làser a una longitud d'ona definida i amb precisió de banda ultraestreta. Tanmateix, la fabricació a gran escala de làsers de micro i nanodisc de longitud d'ona tan precisa segueix sent un repte. Els processos de nanofabricació actuals introdueixen l'aleatorietat en els diàmetres del disc, cosa que dificulta l'obtenció de longituds d'ona establertes en el processament i la producció làser de gran volum.
I ara, un grup d'investigadors de la Harvard Medical School i el Wellman Center for Photomedicine de l'Hospital General de Massachusetts han desenvolupat una innovadora tècnica de gravat fotoelectroquímic (PEC) que ajuda a ajustar amb precisió les longituds d'ona làser dels làsers de microdisc amb precisió subnanomètrica.
Els resultats es publiquen a la revista Advanced Photonics.
Gravat fotoelectroquímic
El nou enfocament del grup permet la fabricació de làsers de microdisc i matrius làser de nanodisc amb longituds d'ona d'emissió predeterminades i precises, segons l'informe. La clau d'aquest avenç és l'ús del gravat PEC, que proporciona una manera eficient i escalable d'ajustar la longitud d'ona dels làsers de microdisc.
En els resultats anteriors, l'equip va aconseguir obtenir microdiscs de fosfur d'arsenur d'indi i gal·li recoberts de diòxid de silici en estructures de columna de fosfur d'indi. A continuació, van ajustar amb precisió les longituds d'ona làser d'aquests microdiscs a valors definits mitjançant gravat fotoelectroquímic en una solució d'àcid sulfúric diluït.
També van investigar el mecanisme i la cinètica del gravat fotoelectroquímic específic (PEC). Finalment, van transferir les matrius de microdiscs ajustats a la longitud d'ona a substrats de polidimetilsiloxà per produir partícules làser separades i aïllades amb diferents longituds d'ona làser.
Els microdiscs resultants mostren una amplada de banda d'emissió làser de banda ultra ampla, amb làsers en columna inferiors a 0,6 nm i partícules aïllades de menys d'1,5 nm.
Obrint la porta a aplicacions biomèdiques i altres
Aquest resultat obre la porta a moltes noves aplicacions nanofotòniques i biomèdiques. Per exemple, els làsers de microdisc autònoms poden servir com a codis de barres físic-òptics per a mostres biològiques heterogènies, permetent l'etiquetatge específic del tipus cel·lular i l'orientació de molècules específiques en anàlisis multiplexades.
Actualment, l'etiquetatge específic del tipus cel·lular es realitza utilitzant biomarcadors convencionals com ara fluoròfors orgànics, punts quàntics i perles fluorescents, que tenen amples de línia d'emissió amplis.
Com a resultat, només uns pocs tipus de cèl·lules específiques es poden etiquetar simultàniament. En canvi, l'emissió de llum de banda ultraestreta dels làsers de microdisc seria capaç de reconèixer un nombre molt més gran de tipus de cèl·lules simultàniament.
L'equip va provar i demostrar amb èxit partícules làser de microdisc ajustades amb precisió com a biomarcadors utilitzant-les per etiquetar cèl·lules epitelials de mama normals cultivades MCF10A. Amb la seva emissió de banda ultraampla, aquests làsers podrien revolucionar la biodetecció mitjançant tècniques biomèdiques i òptiques ben establertes, com la cinètica cel·lular. imatge, citometria de flux i anàlisi multihistològica.
La tecnologia basada en el gravat PEC marca un avenç significatiu en làsers de microdisc. L'escalabilitat del mètode, així com la seva precisió subnanomètrica, obre noves possibilitats per a la infinitat d'aplicacions dels làsers en dispositius nanofotònics i biomèdics, així com en el codi de barres de poblacions cel·lulars específiques i molècules analitzades.